古秋文
发表于 2004-6-20 04:04:00
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射频被调级使用电子管的各种大功率发射机，其主整输出电压一般为一万多伏或几万伏。在相同输出功率情况下，高电压主整的输出电流比较小，所以在电子管发射机中线路损耗和接头发热等都不是的主要问题，而在全固态大功率发射机上，由于功率晶体管雪崩电压的限制，一律使用500V以下的低电压主整，这样就使主整输出电流高达几百安、上千安，甚至几万安，从而出现一些特殊的问题。这是发射台站技术维护工作者必须特别关心的问题，以下分述其要点。 y3 c, v" ^$ L2 {4 U
) ^1 O4 u- D- }7 d( K: r1、变压器次级的位置
" B6 u h2 _9 D( Z4 o# [# u! R无论主整变压器初级电压是3￠10KV还是3￠380V，总是初级高电压、小电流；次级低电压、大电流，从有利于散热来说，初级近铁芯，次级远铁芯比较合理。然而，电流大到一定程度又带来另一个问题，比方说，DX—200型DAM机的主整变压器次级电流是是1000A左右，需用铜线截面约500mm2,若用扁铜线则约为5×10mm2。鉴于次级绕线木芯直径愈大，相同匝数的铜线愈长，所费铜材也愈多；同时鉴于大截面铜线加长、加重的关系较大，如不充分注意，就会使变压器重量和它的造价大幅上升。为此，恰好同便于散热反其道而行之，即次级近铁芯，初级远铁芯。这样一来，次级铜线损耗所转化的热量，只能靠初次级之间的风道散发，所以，维护好这种风道并保持它有足够的通风流量十分重要。
( I. r6 `* @$ N' J1 R; e! T% N& y$ a! G1 z6 _) g; P# R; d2 t" `
2、主整馈电线路的损耗# o) j0 C" Z" M+ r" N1 i) x' e3 n' g1 S
根据我的工作经验，一般用10KV主整的200KW屏调机，载波情况下的输出电流约25A；用250V主整的200KW的DAM发射机，载波情况下的输出电流为900A。输出电压10KV的线路电压若降为10V，则其降压幅度为10/10×103＝0.1％，的线路电阻为10/25＝0.4Ω；输出电压250V的线路电压若降为10V，则其降压幅度为10/250＝4％，相应的线路电阻为10/900＝0.011Ω。这两组对比数据说明：即使不算很小的线路电阻，对高电压主整的输入和输出线路所构成的电压降幅度都是很小的，无关全局；反之，即使是很小很小的线路电阻，对低电压主整的输入和输出线路所构成的电压降，都将使总电压有较大降低幅度，从而使整机受到明显的影响。常见的影响有二面：第一是载波跌落偏大，超过规定限额；第二是高调幅正峰平头，非对称梯调能力显著下降。为了防止这些影响，必须采取下列对策：⑴尽量缩短主整变压器到整流器柜的距离，以便减小馈电电缆的电压降。⑵全机的各个大电流端子，必须有足够大的接触面，而且一定要把压接螺丝拧紧。对于大电流端子的接触情况，在长期维护工作中要定期检查，既查拧紧度，也查电压降。⑶保持外电电压稳定，把电压变化范围控制在±5％以内，若供电电压与标称电压的差额超过4％，就要调整变压器分接头使其达到额定值。
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2 I) t7 E7 o$ W3、对主整调机数据的分析# L+ U q% m T$ a* l# i7 ]
为了进一步说明大功率发射机采用低电压主整的特点，以下以我台进口的DX—200型DAM机的主整流器为例，介绍调机时出现的主要问题及其解决办法。8 h# Y! C) R" T( T: _( }
DX—200型DAM机在调制能力方面的标称指标是110℅。这表示：用三角波信号进行过调幅测试时，非对称梯调的能力为110℅，即正峰110℅调幅保持尖顶不平头。实际上，这项指标在初期测试时不合格，在载波输出功率开足200KW的情况下，当调幅度m＝105％时就出现正峰平头，如图1所示。. h9 e6 g1 ]/ h. G4 F8 a* B
! h! D% C2 e" W7 Y0 S! D
" |6 f1 x7 {# F* A2 q% R3 |针对出现的问题，曾经把载波输出功率降到100KW进行试验，正峰调制能力可以达到110%，没有出现平头。又测量不同输出功率时的主整输出电压，其结果如表2所示。
) ]$ B& a t) l2 s" a+ n表2 不同输出功率时的主整输出电压4 W* m0 L, C$ [
载波输出功率（KW） 调幅度m△(%) 主整输出电压（V）2 j" p: I% R4 c7 }+ Y2 X
100 0 250" y/ X: B" X: ~' X
100 100 248
& Q& m$ ~- E7 M9 c" ~! B, R100 120 245
& \5 X! ]* G5 K7 W# c6 G* S0 z200 0 243. o! W% Q& [/ h* c
200 100 235
6 ~# K2 N% \+ C2 i) H" Y; n2 P9 h" i0 Z" c- g" {: u; e
由表2可见，同样以100%调幅时的主整输出电压与载波时的数据相比，输出功率不同时的主整输出电压降是不同的。: R- r: @% y, `, o7 Z% s" j2 X
100KW时的电压降幅度为：（250－248）/250=0.8%
! q! T/ F `4 G. Q, d" p, O200KW时的电压降幅度为（243－235）/243=3.29%; p C( e5 o' O+ B! {
从载波输出功率200KW时的主整电压降幅度推测，其载波跌落肯定超过3.29%，这比该机标称载波跌落指标1%差得多。同时也说明：高调幅时主整输出电压的降幅偏大，是正峰调制能力达不到规定值110%的主要原因。为查明它的起因根据下图得出表3的数据。
1 n5 {; [- U+ B" M) r- C 主整系统方框图/ T/ U: \! P: j. r( v
表3 f=657KHZ时主整系统测试数据' p( o" f- U# m- _% n4 v
工作状态 主整输出 主整变压器输出 主电缆输出1 |7 P$ K8 J# N
功率 调幅度 电压 电流 X1X2 X1X2′' ~+ |) ^ `* s) M
KW % VDC AAC VAC VAC
) O& r/ R% p& }7 L1 G0 0 250 205 205
' n. A% }$ k" E/ ~6 g* j0 i, F7 Y50 0 250 203 2020 r. @# k5 G' G3 p/ M# n0 G+ c
100 0 249 202 199.8
# i" U x1 H/ v9 o/ ~3 F. L% C200 0 245 199 195.1) w5 I! l' q, Z9 U
200 100% 235 1170 197.2 192.5
/ L4 J1 T7 Y- Y/ L! c由表3所列数据可见，200KW满调幅相对于空载的主变压器输出电压降为 X1X2端：△U1=205－197.2=7.8V
% i3 e4 ]# K- C5 t S6 F1 ?200KW满调幅时主电缆及其接头的电压降为8 ~) Y( d2 j8 \% D8 L5 c
△U1′=UX1X2－UX1X2′=197.2－192.5=4.7V 8 [* C2 o9 C, q' ~8 I. x
第一种电压降即△U1，是主整变压器的内阻抗电压降，因为在很小电抗电压降与主电压的矢量和中，电抗电压降可以忽略不计，所以满载和空载电压差所反映的电压降，主要是内阻电压降。/ F- p4 r, L( p/ u2 U, v
变压器次级的线电流约为
' k" `$ H: a& }8 YI=（1170×235）/0.5（197.2+192.5）× 1.732 =807.7A8140 C! {. y' v( e) E% t* \8 b
由三相内阻电压降构成的最大损耗为
7 r( Z Y1 e; Q5 u% W/ ^PU=1.732×814×7.8=11KW; q, i8 t& e- U6 u3 Z" m7 e
假如主整变压器次级输出端三个接头在100%调幅时的损耗为3KW，而且大型变压器的铁损比铜耗小很多，设变压器利用因数为0.95，则输出功率为0.95×390=370.5KW。相应的效率为：η=370.5－（11－3）/370.5=97.8%
8 l- j6 b, N: {( V8 a三个输出接头无损耗的变压器效率为
: W. p5 D9 J! i2 Fη′=（370.5－11）/370.5=97%
9 \6 k/ ?6 e8 S& N4 a% T- ?# J由此可见，两种效率数据都是合理的，所以变压器内阻电压降并不是导致调制能力下降的主要原因。其主要原因是主电缆及其接头的电压降，把测得的两路电压降换算为三相总损耗约为+ M% n) S2 [- k8 T, P
3×814×4.7=11.48KW' d* l) C4 m. m+ P+ L3 a1 K7 r+ J
这是个明显反常的数据。为改善这种状况，对电缆头的压接端子进行全面检查，并再次把这些端子压紧；同时把三相电源线互相交换，从中优选电压相对平衡的状态使用。通过这些措施，使主整输出电压提高3～4V，正峰调制能力达到110%，非对称梯调波形如下图所示。% w0 Z1 r" T- n) x! [4 F; A
m+=110%尖顶波形
3 w, q+ e0 c$ d% k主整输出电压提高4V，每机在100%调幅时节约的损耗功率为4×1170=4680W=4.68KW+ i! A M$ O. D6 L" o
这说明主电缆及其接头的电压降所构成损耗，即使在已经改善后仍然偏大，其剩余损耗约为11.48－4.68=6.8KW
8 q' r9 c4 s& P* b& E以三条12.5m长、2×260mm2的主电缆来说，因为铜线在750C时的电阻率为ρcu=0.02135Ω－mm2/m所以每条电缆的电阻为+ c8 d9 P* n/ z# W! \3 S) E
r=（0.02135×12.5）/2×260=0.0005132Ω
8 M' [/ M+ J4 \# _0 i4 M三条主电缆在100%调幅时损耗的功率为
3 Q" M3 z$ e f& s3I2ru=3×8142×0.0005132=1020W h; G& |" A0 S& [; S/ }; B+ q- [
据此可以算出主电缆始末端的6个接头，即电缆和变压器3个接头以及电缆和可控硅3个接头共损耗功率：4 Q4 H- _# @" Z( h* v3 k
6.8×103－1020=5780W
" Q t- f5 }* `9 e# ?每个接头的平均接触电阻为
/ K% x, R( A8 L! Hrc=5780÷6÷8142=0.001454Ω
( M- ~& D0 v* I7 _$ ?$ C6 Q三条主电缆的总电阻为8 a1 p. _# ?* e# T
3ru=3×0.0005132=0.00154Ω/ U! g6 b9 O3 F( m, u* G+ [0 A! L
由此可见，一个接头的接触电阻比三条主电缆的总电阻大小差不多，因此消耗的功率很大，这是有待善后处理的问题。尽管在测量中所得的数用于计算损耗未必准确，但接触电阻偏大而且需要改善则是肯定的。虽然100%调幅并非长期运行状态，但是高达5780W的损耗功率，即使在载波情况下仍有差不多3.6KW。0 j5 U* \* G6 C$ ]
设DX—200型DAM机的整机效率按标称值84%计，则其输入功率为 Pin=200÷0.84=238KW; r; [& E# M9 p; a- r3 }
增加3.6KW损耗的整机效率为η′=200÷（238+3.6）=82.8%
; n7 Y% n, F- D% v) ^& w 这说明整机效率比标称值下降1.2%；同时也说明。大功率发射机使用低电压主整的特殊问题之一是：大电流接点的接触电阻对整机效率和质量指标都可能构成问题，而且现状并非最佳，仍有潜力可挖，想要发射机主要标称技术指标都好，必须精心维护才能达到。 |
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