TSW2500型500kW短波发射机真空器件的维护

段军宏

摘 要：文章主要介绍了TSW2500型文章主要介绍了TSW2500型500kW短波发射机真空器件（电子管，真空电容）的原理、高压测试方法、上机老炼过程、灯丝调压器的设置方法和平时维护过程中的注意事项。

关键词：真空器件；电子管；真空电容；灯丝调压器；上机老炼

1 概述

瑞士THALES公司生产的TSW2500型500kW短波发射机是目前世界上最先进的短波发射机。该型发射机运行稳定，操作方便，自动化程度高，射频电路设计简洁、可靠，整机采用两只电子管，输出网络采用3π网络结构，损耗低、效率高、故障率低。目前，是我们广播发射覆盖的主力机型之一。从近十年的维护可以得出结论：发射机房的故障率和停播时间来看百分之八十都与真空器件有关，因此，真空器件的维护是我们工作的重点。TSW2500型500kW短波发射机有两个电子管（高前电子管CTK12-1和高末电子管TH576），真空电容13个（容量分别为1300PF和1000PF）。

2 大型真空电子管的维护

发射机高前电子管CTK12-1是用来给发射机末级提供激励的，高前电子管CTK12-1是只三极管（阴极，栅极，屏极），采用栅地线路（栅极接地），输出功率3kW到4kW，该管目前已经国产化。高前电子管CTK12-1结构简单，工作状态稳定，故障率低，维护简单（主要以清洁为主）。发射机高末电子管TH576则不同，发射机末级管采用进口TH576电子管，价格非常昂贵，高末电子管TH576是只四极管（阴极，栅极，帘栅极，屏极）。进口TH576的栅极和帘栅极均采用热解石墨栅，两者形状完全相同，大小不一，采用热解石墨栅好处非常多，它们不易变形发生碰极现象，石墨栅纵向、横向电阻率差别很大，单方向电子发射性好，热膨胀系数小，能抵挡瞬态过荷不易损坏，有效延长了电子管的使用寿命。对每一个新的电子管和超过三个月没有使用的电子管在上机之前必须按这些程序进行高压测试。测试前要将电子管安装在一个绝缘架，电子管的管体要保持干净，尤其是电子管的介质绝缘部分，以防止管外爬电，造成意想不到的意外损坏，将电极外引线架空，并且相互之间不要碰撞，以免造成短路。测试方法如下：

（1）欧姆表检查灯丝是否断了，以及各电极之间是否有短路。

（2）用2500V摇表检查屏-帘栅；帘栅-控制栅；控制栅-阴极间的绝缘，摇表测试时电子管各极接法同下面打压测试的接法一样。屏-帘栅；帘栅-控制栅；控制栅-阴极间的绝缘摇测结果都大于20MΩ，方可进行高压测试。

3 高压测试俗称电极冷打压。

3.1 屏-帘栅（使用直流高压试验器如国产YD5013型）

高压发生器一端接屏极；另一端接在帘栅、控制栅和阴极用短接线短接后的任一极上。逐渐加压，直到达到60kV DC，在升高电压期间可以观察到一些闪络，但是在达到60kV并停留持续3分钟，其中连续2分钟，不应发生闪络。将高压试验器两接头倒换位置，并重新再做一次。

3.2 屏-帘栅（使用交流高压试验器如国产YD5013型）

电子管的控制栅、帘栅和阴极短接后，接交流高压试验器的火线端，屏极接另一端。逐渐加压，直到达到峰值60kV AC，加压期间可以观察到一些闪络，达到60kV峰值AC时，停留3分钟时，其中连续2分钟，不应发生闪络。

3.3 帘栅-控制栅（交流或直流高压试验器）

将屏极接地。帘栅接试验器一端，控制栅与阴极短接后接试验器另一端。

逐渐加压至5kV（直流或交流有效值），停留3分钟时，其中连续2分钟，不应发生闪络。使用直流试验器时，还要倒换两个接线位置，并重新再测一次。

最大泄漏电流：2mA。

3.4 控制栅-阴极（交流或直流高压试验器）

将屏极接地。帘栅和控制栅短接起来后接试验器一端，阴极接试验器另一端。逐渐加压至5kV（直流或交流有效值），停留3分钟时，其中连续2分钟，不应发生闪络。用直流试验还要倒头重做一遍。最大泄漏电流：2mA。

用60kV时，高压试验器最大电流设定为30mA。

用5kV时，高压试验器最大电流设定为10mA。

打压时电子管各极接线法如图1。

电极冷打压是非常重要的。第一，可进一步鉴别发射管是否漏气。第二，能消除管内毛刺，管内毛刺的存在会降低电子管的耐压强度，电子管不能使用或不能正常使用，增加上机使用的困难。第三，提高电极间的绝缘性能和耐压性能。第四，有助于改善真空度。冷打压时，毛刺被打掉，打掉的毛刺向四处溅散，在溅散的过程中将一些余气吸掉，使真空度提高。第五，减少电子管动态工作时的闪络。电子管工作时，不应出现管内打火现象，一旦发生高电压打火，就有可能掉高压，甚至击穿电子管和发射机的其他部件，影响发射机的安全工作。电子管使用之前先打掉毛刺，就可以避免由于毛刺引起的管内闪络。从以上可以看出电极冷打压有很多好处，它是减少发射管故障，延长其寿命的有效方法，也是减少发射机故障率的有效方法。以上这些测试完好后，末级电子管就进行上机老练。无论是新的电子管还是已经使用过的电子管上机之前，都要对电子管的各极进行清洁，要使用无水酒精进行清洁，除了清洁电子管外，还有清洁电子管的管座，仔细检查管座上的弹簧片是否断裂变形。电子管和管座清洁结束后，还要清洁管座的所有接触处。检查所有接触簧片及帘栅环，然后在电子管各极与管座弹簧片相接触处均匀抹上一层凡士林。安装电子管时，电子管的中轴线要在垂直位置，才能使电子管正常工作。末级电子管新管上机充分老练工作非常重要，要特别重视，新管老练不好，播音中电子管会不停地过负荷，次数多了内部电极释放气体，电子管真空度会下降，这时发射机必须降低功率工作。此外，电子管经过老练，能减少管内余气，从而提高真空度，还能激活阴极，稳定和提高阴极放射电子的能力，稳定电子管的电参数。正常老练电子管加黑灯丝应不间断1小时，全灯丝状态再加5小时，然后开功率150kW，之后每小时升100kW，升足功率1小时后，利用发射机上音频处理器加单音频信号，不断提升调幅度至100%，老练处理结束。老练时，若中途发生异常，如管内闪络，打火，高压跳闸等，应退一档老练，并延长老练时间，也可以多次反复老练，直至老练合格。老练后对于新上机电子管灯丝电压的调整很重要，电子管的寿命直接和阴极温度密切联系，电子管灯丝电压越高在灯丝上产生的温度也就越高，如果温度太高，电子管寿命会降低，如果灯丝电压过低，灯丝发热不够，虽然电子管使用寿命会延长，但因发射电子不足，会引起发射机失真度增大，同时发射机功率难以开足500kW，输出功率不能达到额定值，所以在发射机维护过程中，技术人员很多精力要放在电子管灯丝电压的管理上，对一个新上机的电子管，首先全灯丝设置在18V工作200小时，待充分激活电子管的灯丝，然后降低至17.6V左右长期工作（以不引起音频失真为限），既满足发射机指标要求，又有效延长电子管的使用寿命。如果末级电子管在机上工作时频繁出现过流，说明该电子管的真空度已经不好，应该下机进行交流打压处理。末级电子管长时间超寿命工作，阴极老化后，在外电压不变情况下，灯丝电压升不足，末级屏流小，可适当提高红灯丝电压比例。

4 真空电容器的维护

在发射机中作为调谐元件，要承受一定机械力、大电流、高电压，并且在不同频率下，电容容量不同，电容上承受的电压和允许通过的电流是不同的，工作情况较为复杂，属于贵重易损器件，维护检修中主要存在打压检验的问题，直流打压车一般检验电容耐压，交流打压车可以打真空度，打压时应先将电容逆时针旋转到头，即在电容最大容量状态下打压。我们大部分台站使用的是直流打压车，对于一个即将上机的电容来讲是可以的，但工作中不可避免会出现电容真空度下降的问题，这就需要我们使用交流打压车来打压，利用交流极性的变换可以慢慢消除余气（注意使用高阻值限流电阻100kΩ）。国外电容上标称为30kV/50kV，30kV指工作值，50kV指最大值，说明书上规定直流打压应打电容最大值的60%，即50×60%=30kV，打压时注意要交换极性。交流打压时应参照说明书的一个曲线表，50kV的最大标称值，对应交流打压应为40kV。电容经打压测试合格，存放超过半年要重新打压，因为所有真空器件长时间存放或多或少都会存在有漏气现象。

5 结束语

TSW2500型500kW短波发射机真空器件是该型发射机中最贵重易出现故障的元件。发射机末级管进口TH576电子管是进口的，价格在一百多万人民币，非常昂贵，我们与外国厂家签定的合同是每一只TH576电子管加高压时间是5000小时，但经过我们的努力维护后好多TH576电子管加高压时间达到了2万小时，既为国家节约了资金，又稳定了安全播音，真是一举两得。作为我们一线的维护人员，应当努力掌握真空器件的原理和维护注意要项，为安全播音夯实基础。

参考文献

[1]田第木，戴正武，张振贵.大型发射管实用维修手册[M].中国广播电视出版社，1994.

[2]（英）Morgan Jones.电子管放大器[M].薛国维，译.人民邮电出版社，2013.

[3]郑国川.电子管手册[M].福建科学技术出版社，2009.

[4]TSW250型500kW短波发射机维护手册[S].国家广电总局无线局，2005.