TK4A调压控制器工作原理及故障探析

杨敏

【摘要】为了提高灯丝使用寿命及保护电子管，SW100B型100kW短波发射机采用TK4A调压控制器来控制感应式调压器工作，让灯丝电压升压及降压时都采用连续变压，从而保证不会因为灯丝电压突变造成拉断灯丝的情况。

【关键字】灯丝寿命;TK4A调压控制器;感应式调压器

SW100B型100kW短波发射机高末级采用FU616真空电子管，其输出功率为100kW，灯丝电压为15V，灯丝电流为180A。该电子管价格昂贵，是发射机主要部件之一，为了更好的保护及延长其使用寿命，采用了TK4A调压控制器来控制感应式调压器工作，使其灯丝电压，在升压时，由0V连续升至380V，降灯丝时，稳压由380V连续降至0V，进而有效的保护电子管灯丝及延长了电子管的使用寿命。下面对TK4A调压控制器的工作原理和故障进行分析。

1. 补偿式调压器及感应式调压器比较

SW100B型100kW短波发射机最初采用的是补偿式调压器供电，该调压器在加预热灯丝电压时，采取的是分两档跳跃式升压，一档灯丝变压器初级加电340V，灯丝电压13V;二档灯丝变压器初级加至额定电压380V，灯丝电压15V。由于电子管冷态电阻很小，在加灯丝一档，灯丝变压器初级电压由0V一下跳变为340V，灯丝电压也由0V跳变为13V，瞬间灯丝电流流变化量很大。根据实际测量，在零点几秒时间内灯丝电流If由0A突变为261A。这样，很容易造成灯丝受到应力后，变形、甚至拉断，影响电子管的使用寿命。

当发射机灯丝供电采用感应式调压器后，灯丝电压可由0V稳步连续升至380V，升压过程约为50s左右。灯丝电压由0V连续升至15V，灯丝电流由0A经50s左右时间逐渐升至额定电流180A，单位时间内电流的变化量不大。降灯丝时，稳压供电由380V逐渐降至0V，灯丝电流由180A经过50s左右，逐渐降至0A。这样，避免了电压突变而产生的强大应力，造成灯丝损坏，从而延长了电子管的使用寿命。

2. TK4A调压控制器功能及工作原理

2.1 TK4A调压器控制器功能

SW100B型100kW短波发射机采用TK4A调压控制器后，能实现加灯丝电压升压时，调压控制器为调压器马达提供一组正相～380V电源，使其正转，灯丝电压由0V连续升至380V;降压时;落灯丝时，调压控制器为调压器马达提供一组反相～380V电压，使其反转，灯丝电压由380V连续降至0V。

TK4A调压控制器通过调压器输出端进行取样，并将取样信号处理后与基准电压比较，输出一组升、降压控制信号，分别触发升、降压中间继电器，驱动伺服电机运转，使调压器输出电压自动调整到稳定值的精度范围之内。这样，就可以保证，在外电上下浮动情况下，也可以使调压器输出稳定的380V电压。

TK4A调压控制器由上海电压调整器厂生产，共有三种工作模式，分别为：手动、电动和自动。

手动模式

控制器不对调压器进行控制，升降电压需要人工摇舵轮完成升降压工作，这也是在调压控制器故障时的一种应急处理方式.

电动模式

通过TK4A调压控制器面板的升降电压控制按钮来完成升降压工作，没有了人工摇舵轮的繁琐.

自动模式

升降电压工作由其内部电路控制完成，完全处于自动控制状态，脱离了人工操作，方便、快捷、稳定。

2.2 TK4A调压器控制器工作原理

图1是调压控制器接线图。由图及前文所述可知，发射机开机、机关机指令下达后，通过对调压器初级、次级取样，TK4A调压控制器通内部电路控制SC、JC继电器，为调压器马达提供正向或者反向～380V电压，从而实现升、降压功能。同时，TK4A调压控制器还具有上下限位取样，用来控制调压器输出在限定范围内。

圖2包含三部分图，图2-①属于发射机控制柜及电源柜电路。图2-②和图2-③是调压控制器内部电路，其中图2-③为继电器单元。

加电时，图2-②中G3.6送出工作指令，使电源柜的继电器K204及K吸合。低压配电室的交流380V电压经发射机S1刀闸和K204主接点送至调压器初级以及图1中调压控制器的“1、3、5”端子。此时，～380V经过端子图1中的7、8端子、K副接、变压器B1为转向继电器J提供～220V电源，使转向继电器J常开接点（1、3）吸合，常闭接点（2、4）断开。刚加电时，调压器次级电压为0，因此图2-②端子16、17端子取样回来电压为0，该电平经过信号处理后，图2-②中的“比较器单元”输出升压电平，该电平通过图2-②中的转向继电器J的1、3接点送至图2-②中的升/降压指令形成单元产生升压指令信号，升压指令信号送至“继电器单元（图2-③）”，继电器单元的ZS继电器吸合，从而继电器单元的SC交流接触器工作，图1的“11、13、15”端子输出正相380V电压，使马达正转，调压器工作于升压状态。经50s左右，调压器次级升至380V，稳压电路工作使其输出稳压380V。

关机时，图2-①中的G3.6下达关机指令，继电器K断开，K204保持吸合，此时，调压器初级有380V电压，调压器次级也还有电压。此时，图2-②中取样端子16、17虽然有电压，但是，继电器K断开，因此，变压器B2初级失电，相当于取样值为0，该电平经过信号处理后，图2-②中的“比较器单元”输出仍然为升压电平。但是，由于继电器K断开，转向继电器J失电，其常开接点（1、3）断开，常闭接点（2、4）吸合。升压电平相当于反相后送入升/降压指令单元，此时升/降压指令单元输出降压指令使“继电器单元（图2-③）”的ZJ继电器工作，从而使继电器单元的JC交流接触器工作，图1的“11、13、15”端子输出反相380V电压，使马达反转，调压器工作于降压状态。经过50s左右，调压器次级降至0V，K204此时断开，调压器初级失电，落电过程结束。

3. TK4A调压控制器故障浅析

故障实例1

故障现象：调压器电源指示正常，置电动模式情况下，按相应升压、降压按钮，有继电器吸合声音。但是调压器马达不运转。

故障分析：调压器电源指示正常，说明图1中1、3、5输入380V电源正常。继电器吸合正常，说明调压器工作正常。马达不运转说明马达供电不正常或者马达损坏。供电不正常原因应该是图1中的保险RD1＼RD2＼RD3损坏一个或者多个，造成电源缺相或者完成失电。该故障判断可以在断电情况下用万用表测量保险即可。若RD1＼RD2＼RD3均正常，則马达损坏的可能性大，马达损坏则需要更换马达。

故障实例2：

故障现象：调压器电源指示正常，置电动模式情况下，按相应升压、降压按钮，调压器工作正常，但是在自动模式下，只有降压指令，无法完成升压动作。

故障分析：电动模式下工作正常说明继电器单元工作正常，马达工作正常。只有降压指令而无升压指令，根据调压器控制器工作原理可知，不论加电还是落电，图2-②中的“比较器单元”都是输出降压信号，升压信号需要通过图2-②中的转向继电器J工作才能够实现，因此，该故障可能是“转向继电器J”损坏或者其供电线路故障造成失电不工作引起。

故障实例3：

故障现象：调压器电源指示正常，置电动模式情况下，按相应升压、降压按钮，调压器不工作，在自动模式下调压器也不工作，调压控制器内部没有继电器吸合的声音。

故障分析：调压器电源指示正常，说明图1中调压控制器的“1、3、5”端子输入380V电源正常。电动和自动模式下都无继电器吸合的声音，说明是继电器单元故障。

4. 结束语

本文简述了TK4A调压控制器在SW100B 100W PSM短波发射机中延长电子管寿命的重要作用，以及它的工作原理，由于内部芯片属于公司机密资料，因此，我们在实际维护过程中只需把握好各部分功能即可，抓准故障点，迅速处理。

参考文献：

[1]上海调压器修造厂.TK4A调压控制器使用说明书.1996年4月.

[2]叶挺秀张伯尧主编.高等教育出版社.电工电子学[M]. 2014年7月.

[3]朱应章池忠填. SW100-II型100KW PDM发射机灯丝供电电路的改造[C].