大功率電子管在短波發射機中的應用及維護

廖文鋒

摘 要 電子管，是一種最早期的電信號放大器件，應用于電視機、收音機、擴音機等電子產品。大型電子管常應用于發射機的末極，由于電子管體積大，價格昂貴，且直接影響播音效果的特點，在維護中尤其重視。本文以旭光產FU616C為例，介紹大型電子管在短波發射機中的應用和維護。

關鍵詞 電子管；四級管；真空器件

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）180-0068-02

1 大功率電子管介紹

電子管的壽命主要取決于陰極的壽命。陰極的材質一般有純鎢陰極，氧化物陰極和碳化釷鎢陰極。碳化釷鎢陰極通常是直熱式的，通過一點電壓加熱，即可產生熱電子放射，所以它是燈絲也是陰極。根據材質和原理碳化釷鎢陰極與氧化物陰極相比較有更長的使用壽命，一般在2 000～10 000小時以上。

國家新聞出版廣電總局七三一臺的sw100-Ⅱ100kw短波發射機射頻末極使用了旭光牌的FU616C真空電子管。（原設計為西門子產的rs2054sk，由于我國制造工藝的提高和價格等各種因素現使用旭光FU316C替代）。FU316C是一種大功率金屬陶瓷四極管，采用的是網狀釷鎢陰極、鼠籠型柵極、同軸電極結構。陽極采用超蒸發冷卻方式，最高工作頻率150MHz，輸出功率可達100kW。

FU616C實際是一個四極管（如圖1），k為陰極，g1為控制柵，g2為簾柵，a為屏極。

陰極實質上也是電子管的燈絲，給燈絲加上電壓，當燈絲被加熱到一定溫度時，陰極就可以發生電子，保證管內電流流通。陽極的作用主要是建立必要的管內電場，接受陰極發射出來的電子，形成陽極電流，由于陰極發射出的電子不斷對陽極板進行轟擊，陽極會產生大量的熱量，為了帶走陽極的熱量，在陽極下面設計了兩個口，一個出水口，一個入水口，經過處理后的純凈水通過在陽極進行超蒸發冷卻，帶走熱量，是管內保持一定的溫度，有利于電子管性能的穩定。

控制柵極的主要作用是通過對電壓的調節。對陰極表面電場產生有效均勻的抑制作用，通過調節柵極電壓，就可以改變陽極電流。

圖中①為管帽，管帽內為燈絲，在搬運電子管時管帽不能用做牽引，圖中g2到a部分為陶瓷真空部分，此處不得有污漬和水漬，容易滲入影響真空度，在搬運電子管時操作人員應戴白手套，手持陽級法蘭盤部位或用專用工具與陽極法蘭盤的提手螺孔相連取、放電子管。

2 大功率電子管的常見故障和原因

2.1 漏氣

高頻加熱電子管在出廠前經過了抽真空的工藝，管內壓力僅為大氣壓的幾億分之一，擁有超高的真空度，是典型的真空電子器件。如果電子管一旦漏氣，管內容易出現打火，閃絡，加不上高壓等故障。產生漏氣的原因很多，比如設計，工藝，運輸，保存中都有可能，特別注意在搬運電子管是不要直接用手摸白色陶瓷部分，如果有水漬或者油漬容易吸入陶瓷內，影響真空度。

2.2 碰極（短路）

電子管各電極之間是絕緣的，理論上絕緣電阻應該是無窮大，不過在生產和使用中不可避免的出現金屬材料蒸發，介質外殼表面附著異物等原因，電極間的絕緣電阻往往降至幾千兆歐，甚至幾十兆歐。由于陰極和柵極的極間距離很小，所以電極間的碰極多以陰極和柵極的碰極為多，一旦碰極，相碰的兩個電極間的絕緣電阻應為零或者接近零。碰極產生的原因主要有柵絲變形、陰極澎起等。電子管的各極都有自己的獨立作用，一旦碰極就打亂了各自的獨立作用。以柵陰碰極為例，加到柵極的負偏壓和陰極短路，柵極就失去了控制作用，陰流（或陽流）迅速升高，電流過荷會引起跳閘和保護，使機器無法工作。

2.3 老化

電子管的壽命主要是取決于陰極的壽命，陰極是用來放射電子的部分，陰極衰老會引起陰極放射電流下降，輸出功率變小，發射機的電器指標變差，出現失真、雜音增加等。正常發射機電子管的壽命在2 000小時以上，若發現電子管指標嚴重下降，應及時更換電子管，以免影響安全播音。

2.4 斷絲

斷絲現象出現在陰極較多，柵極斷絲比較少，常見的是部分斷絲，全部斷絲不多，陰極斷絲時，在發射機上可見陽流，柵流和燈絲電流減小，表殼溫度降低（觀察時需落掉高壓后用紅外溫度計），陰極斷絲容易引起陰極和柵極碰極。斷絲的原因很多種，除了在生產和運輸保存中容易引起斷絲，在使用中也容易引起斷絲。為了防止斷絲，在發射機上加燈絲電壓應分為兩步加，先加半壓后加全壓。因為在未工作時燈絲冷電壓較小，加燈絲電壓瞬間，燈絲電流上升極快，電流大，電磁力相當大，有可能使燈絲拉斷，先加半壓后，燈絲發熱電阻值就增大了，再加全壓，燈絲電流就不會過大。

3 發射機電子管的維護

電子管的日常維護除了應保存在干燥，穩定的環境中，還應定期對電子管進行冷打壓，老練。冷打壓是在電極間加入一定值的高壓（交流和直流皆可），對電子管有以下作用：

一是利用放電現象，去除電子管內各電極的毛刺；二是提高各極的絕緣度和耐壓性能；三是鑒別電子管是否漏氣。

3.1 冷打壓正確的連接方法

3.1.1 做好打壓前的準備工作

在打壓間中，將電子管放在特制的絕緣架上，用干布在電子管表面和周圍進行擦拭，清除電子管表面的濕氣和灰塵，以免發生打火等現象，打壓過程至少要有兩人同時進行，一人監護，一人呼應。

3.1.2 電極連接方法

電極冷打壓通常是在專門設備上進行的，也可以在正式使用的發射機上進行。 進行冷打壓時，用工頻試驗器或直流高壓試驗器進行冷打壓，原理圖如圖2。

3.2 電子管打壓步驟

1）做好安全防護措施，按四極管打壓要求，首先將管子放置好位置，并且屏極接地。

2）在a-g2即屏極-簾柵極打壓時，屏極接地；簾柵極、柵極、陰極之間相互短路并接試驗器的高壓輸出端。

3）在g1-k即柵極-陰極打壓時，屏極、簾柵極、柵極互相短路并接地，陰極接試驗器的高壓輸出端。

4）在g2-g1即簾柵極對柵極打壓試驗時，屏極、簾柵極互相短路接地，柵極和陰極相互短路接試驗器的高壓輸出端。

電極如圖3連接：

極間打壓電壓取值：

陽極——柵極極間打壓：應加陽極直流電壓的4倍以上，例如陽極直流電壓為10kV，打壓數值應在40kV以上。因為正常播音時發射機100%調幅時，陽極瞬時高壓約為陽極直流電壓的4倍[1]。

簾柵極——控制柵極和陽極——控制柵極極間打壓：電壓加到5kV～10kV之間，根據經驗和不同廠商的工藝在這個范圍取值。

3.3 注意事項

1）測量時，儀器要可靠接地，操作人員應遠離高壓操作部分，做好安全措施。

2）操作中，升壓和降壓都要緩慢均勻，如果出現異常，立即停止升壓，先降壓后切段電源，用放電棒進行放電后再進行檢查。

3）每次打壓完成后都要對電子管進行放電，因為管內還可能存有高壓。

4）打壓完成后要做好記錄。

參考文獻

[1]郭平喜.電子管的常見故障及維護[J].山西電子技術，2013（5）：94-96.