【灯丝碰极与栅极碰极有什么区别】大功率电子管基础知识分析

大功率电子管是第一代电力电子设备。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _高频功率转换电路，通常用于真空三极管。装置符号如图1大功率电子管符号所示。三极管的三个电极中，极接近阴极，位于阴极阳极之间。工作时给阳极加纯电压。阴极加热(热式，预热时间约1分钟)后，生成的热电子被阳极收集，形成阳极电流，改变栅极电位可以调整阳极电流的大小。

使用说明

第一代电力电子设备。高频功率转换电路，通常用于真空三极管。三极管的三个电极中，极接近阴极，介于阴极和阳极之间。工作时给阳极加纯电压。阴极加热后(直热式，预热时间约1分钟)，产生的热电子被阳极收集，形成阳极电流，改变栅极电位可以调整阳极电流的大小。与功率效应晶体管的输出特性相比，它们有共同点，但三极管的通态阳极电压要高得多。

三极管是构成放大器或振荡器的电压控制装置。应用于高频感应加热电源的大功率电子管额定阳极电压为5 ~ 15千伏，额定电流从几安培到几百安培，耗散功率从几千瓦到几百千瓦，工作频率一般为1 ~ 5兆赫(最高100兆赫)，可持续工作约几千个小时。电子管高频电源的频率下限约为100千赫兹。50千赫以下的电源通常使用电力半导体设备，如晶闸管。

在电子管的高频电源中，电子管处于振动工作状态，装置同时发生高阳极电压和电流，由此产生的大量热量被水冷装置或风冷装置驱散。电子管高频电源的效率一般低于50%，而晶闸管中频(1千赫兹)电源的效率却高于92%。20世纪80年代，由于能调节数十千瓦以上功率的电力电子装置，开关频率(约数十千赫兹)未达到相同容量的大功率电子管水平，所以电子管在高频大功率领域仍然占据主要地位。

需要注意的问题

灯丝电压应保持在12% ~-3%范围内。对于纯钨阴极的电子管来说，灯丝电压过高将大大缩短电子管的寿命。太低会影响输出功率。对于钚阴极的电子管来说，灯丝电压过高或过低会影响电子管的寿命。

对于阳极为水冷的电子管，要经常注意冷却水的流量，但不能单靠水管上压力计的指示，有时冷却管沉积的水垢会变细。压力计的指示没有变化，但流量大幅减少，电子管可能因冷却不足而受损。(大卫亚设)。

要掌握冷却水的纯度。水中杂质多，水垢堆积得快。水管里有水垢的话，水流不太好。两极长水垢会影响散热，所以必须定期清除水垢。去除的方法是用稀释的盐酸溶液配制90%的水和10%的盐酸。清洁阳极可以去除水垢，然后用热水将阳极的残酸清洗干净。

电子管工作时，玻璃壳的温度很高。灯丝和闸门要使用水冷的电子管，防止水滴喷射到玻璃皮上爆炸。因此，要定期检查橡胶水管是否老化，卡箍是否拧紧。水管和玻璃壳之间可以安装防水板，防止事故发生。

电子管水套内壁的圆度、要求公差不超过O.25。水套和阳极的间距一般在3 0.5毫米范围内，水炮内壁上方和下方各有4个突出定位钉，用于将电子管阳极保持在水炮中心。如果定位钉突出的高度不足，或者边坡不均匀(旧水桶的凸出部分可能会磨损)，就会出现两极偏向水桶内的情况。阳极局部过热，电子管可能受损。

电子管灯丝电源关闭后，作为冷却管道的水和风要持续冷却10分钟，以分散余热。

电子管工作时，其量和栅极流量不能超过定格。量和闸的比例也要根据说明书中规定的范围进行调整，过大或过小的量和闸的比例会导致量和闸损失功率超过规定，从而损坏管道。

备用电子管应与设备中使用的电子管交替使用，防止长期库存时电子管内的真空度降低。

硬化处理

固化处理的目的是提高真空度下降的电子管的真空度。恢复正常性能。制造过程不良引起的漏风(即外部空气渗入管道内的电子管)无法修理。固化处理对象是库存时间长，管子内真空度下降的电子管。一般来说，金属含有微量气体，电子管制造厂在真空电子管排放气体时，不可能排出电极内的气体，长期储存时，金属电极内残留的气体会被释放出来。可以用硬化的方法恢复电子管的真空度。在进行固化处理之前，首先要了解电子管的使用条件，以确定管道能承受的阳极损耗功率。

每个电子管都有指定的限制耗散功率Pam，例如433S的Pam=60KW，FU189f的Pam=5KW。但是，它们需要433S阳极冷却剂的流量为90L/min；在给定冷却条件下提供的数据，例如需要以上的情况。对于FU189F，阳极冷却风必须至少为850m3/h。如果阳极的冷却条件达不到规定，Pam也会减少，现在很多设备在冷却不足的情况下工作，所以要小心。固化处理可以在高频装置上进行，有动态和静态两种。

①静态硬化 开始加灯丝电源先加半压（额定电压的50—70%），十分钟后再升到额定电压，在加热灯丝的过程中，灯丝附近的吸气剂受热后发挥作用，吸收管内的残余气体。灯丝加热时间按存放时间而定， 存放时间在一年以内的加热0.5h。存放时间超过一年的，加热1—2h。第二步是把电子管接成二极管（按理应该将栅极和灯丝短连起来使成为二极管，但实践证明这样的接法有时可行，有时却行不通，似乎管子产生了超高频寄生振荡，一给上阳压一一即使阳压很低只有2~ 3KV，就会产生很大的阳流，引起过流跳闸，当遇到这种情况时，只有把栅极悬浮起来，什么也不接就行了）。

同时把阳极到隔直流电容器的连线断开，接着从o.2—0.3额定阳压开始逐步加阳压。在作硬化处理时不能使阳极损耗功率过大，一般以不超过Pam的70%为好，如FU一433S管子不要超过60KW×0.7=42KW（前面说过如阳极冷却水流量不足时应按比例递减）。按FU—433S的特性，当栅压为零，阳压为10KV时，阳流为4A，此时阳极的损耗功率Pn=En·Ia=40KW，不宜再增加了。如果再要升高阳压就必须在栅极上加一个负电压（接法如图2—1所）来控制阳流，勿使Pa超过42KW。 图2—1阳流的控制对于用作硬化处理的阳极电源，应该是脉动系数小的（如硅堆整流、感应调压器调压）整流电源。

②动态硬化 动态硬化是使电子管在振荡状态中逐步升高阳压，这种方法不用改动设备的电路，只要求阳压能从零调到额定值就行了。同时在淬火（或焊接）变压器的输出端要接上负载。因为硬化处理的时间可能很长，所以都采用通水铁罐做的假负载，参看图2—1。动态硬化不用在栅极上加控制负压，比较方便，它的阳极损耗功率Pa可以用热功当量法测定，也可以粗略地按下式估算：当振荡器在正常工作状态时，Pa=E a×I nc×0.35。

在使用一只新电子管而发觉阳压加不到额定值（设此管为FU一23S，当阳压升到10KV时管子内就闪烁放电，造成过流跳闸），对这样的管子通过硬化处理是有可能恢复正常的。对此管作硬化处理时，阳压可从9KV开始往上加，以500V为一档，每档停留10一15min。如阳压升到某一数值后，电子管玻壳内出现淡蓝色的光辉，稳定一段时间后察觉蓝光已消失或变弱，始可再提升阳压。如阳压升到某一数值后，阳流剧升，过流跳闸， 则要降低一档阳压，稳定20—30min后再升压，直到能加上额定电压为止。

运输和贮存

①大型电子管的包装均有防震装置，但也还要轻拿轻放，避免剧烈的震动。在运输前检查包装箱内支持管子的弹簧、布带及螺钉等有无松脱。在搬运时不准横向放倒，必须直立搬运。用汽车运送电子管时，要根据路面情况缓慢行驶。

②严寒地区的冬季，室内外温差很大，管子从室外搬进室内时，由于环境温度的突变容易引起玻璃炸裂，所以要有一个缓冲过程。

③贮存电子管的库房温度应保持在0—40℃的范围内。要求温度不大于70%（在潮湿的环境中电子管易损坏）。库房内不准有酸类和其他带有毒害性和挥发性会引起腐蚀的化学物品。同时要避免库房周围有震动源，防止管子受震损坏。

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