DF100A型100KW短波发射机谐波滤波器故障分析与改造

摘 要：本文对df100a型100kw短波发射机谐波滤波器故障进行了分析与改造。分析了线圈滚轮脱槽，滚轮接点以及中轴接点过热造成接点烧毁和原件生产质量和安装工艺水平未达到要求造成滚轮脱槽等问题，实践了焊接接点改为可拆装免焊接构造，将转臂轴中心接点改为可拆装免焊接抱箍接点，接点簧片采用铍青铜材料，新型转臂结构形式和软性传动方式。经过上机实际使用，降低了故障率和故障处理时间，具有显著的社会效益和应用价值。

关键词：短波发射机；谐波滤波器；线圈滚轮

1、引言

DF-100A型100KW短波发射机是国内企业自主研发生产的广播发射机，采用PSM调制先进技术，由于其技术先进性能良好，在国内外得到广泛使用。但在使用和维护过程中，谐波滤波器跳槽、接点过热烧毁等故障也比较多发，给维护工作造成较大困难同时也给安全播出带来了隐患和威胁[1-2]。早先引进的PSM-100KW短波发射机经过多年使用，在倡导备件国产化的指导思想下，元器件也逐步替换为国产器件，由于许多专用元件加工工艺复杂，质量要求高，并且生产厂家生产工艺水平不一，造成了实际使用过程中安装维护难度大，时有故障发生。我们在处理和解决问题过程中，经统计和研究分析认为谐波滤波器存在机械传动及原件质量等几个部位的缺陷和不足致使故障率偏高，谐波滤波器中的8L1、8L2线圈与滚轮接触压力、滚轮传动扭力、以及弹簧片接点压力和接点质量是故障高发关键部位[3]。

谐波滤波器的功能：根据国际电广的规定及相应的国家标准，广播及无线电发送设备，其谐波辐射不得大于50mw。对100kW发射机而言，要求其谐波辐射（其中主要是二次谐波）不得大于-63db，为达到这一指标要求，仅靠高末级π-倒L型滤波网络的滤波度是远远不够的，为此在π-倒L型网络后面增加了一个“谐波滤波器”部分，用其对谐波进一步滤除，辐射指标达到部颁标准。因此谐波滤波器成为DF-100A型100KW短波发射机的重要组件[4]。

谐波滤波器的工作原理：DF-100A型发射机谐波滤波器采用两节π网络串联组成，实质上是一种低通滤波器，即使基波通过，而滤除谐波，两节输入输出阻抗均为75Ω的90度π网络串联组成。该滤波器是点频式窄带滤波器，即随着不同的工作频率，该滤波器具有不同的工作点，保证基波阻抗不变（75Ω），而可靠地滤除谐波。

图1. 谐波滤波器电路原理图

如图1所示，L1和L2为两只盘香电感，调谐时需要与三只可变电容联动统调才能符合技术要求。马达通过伺服系统经耦合链条、变比齿轮、传动杆将动力传至L1和L2的两个转臂和三只可变电容，滤波网络在不同的频率时需要谐振的电感量不同，电感量由转臂上滚轮所在的短路位置决定[5]。

2、故障原因分析

2.1. 8L1、8L2线圈滚轮脱槽分析

1、在倒换频率时滚轮在盘型电感上做顺时针或逆时针滚动，同时滚轮

在转臂上做上下移动，转臂不锈钢轴固定不紧致使滚轮转动失去平衡点，造成滚轮脱槽，2、滚轮中心绝缘套没有固定，由于质量问题过热后与滚轮脱开或与转臂摩擦力加大致使滚动或上下移动不畅造成滚伦脱槽。3、滚轮转动困难，这与滚轮的聚四氟乙烯轴套有关，在生产加工时要考虑摩擦系数以及聚四氟乙烯的温度膨胀系数，这样在遇到高温时，滚轮也会转动自如。如果加工工艺及不过关，材料质量不符合要求使得摩擦系数增大就会造成滚轮脱槽。4、传动原件质量不好，安装水平不高，造成传动阻力增大，扭力增加，转速不均匀造成滚轮脱槽。

2.2. 滚轮接点以及中轴接点过热造成接点烧毁分析

除了由于故障一造成接触不良烧毁以外，主要原因在于生产滚轮厂家采用材料和生产工艺不合理造成。对铍青铜簧片材质选购不当、接点触头热处理过程和焊接工艺不够精良是接点烧毁的主要原因。好的铍青铜簧片是保证接点持久压力的关键。经过对簧片触头接点分析，厂家如果使用H62黄铜作为基础材料，加工成型后表面镀银作为接点，在运行一段时间后，镀银层逐渐磨损掉后，接触电阻就会逐渐增大，造成接点温度升高，接点簧片在高温下运行抗疲劳性能下降，进入恶性循环，最终导致接点烧毁。

2.3.原件生产质量和安装工艺水平未达到要求造成滚轮脱槽分析

由于原件生产质量和安装工艺水平等因素造成电感线圈转臂不锈钢轴与传动杆和谐波滤波器链轴连接后同心度差，使得转动阻力增大，甚至伺服系统带动困难，需要进行反复调整才能符合使用要求，传动杆由于加工精度偏差，安装传动杆连接固定后，致使谐波滤波器链轴以及联动元件机械应力增加，形成阻力和不安全隐患。

3、发射机谐波滤波器改造

为了减少由于上述原因造成谐波滤波器故障给安全播出带来的不稳定因素，经过认真总结分析研究，就以上谐波滤波器易发故障点我们协同生产厂家进行了技术改造，大大降低了由于谐波滤波器机械和接点故障引起的事故。

改造一：（如图2所示），将滚轮原有的焊接接点改为可拆装免焊接构造，接点安装于环形抱箍上，通过螺丝将抱箍紧固在滚轮上，这样既便于接点更换，又避免烧毁滚轮。同时将滚轮中心绝缘套用螺丝固定避免滑脱。

图2. 可拆装免焊接构造

改造二：（如图3所示），将转臂轴中心接点改为可拆装免焊接抱箍接点，通过螺丝将抱箍紧固在中心轴套上，这样既便于接点更换，又避免烧毁轴套。

图3. 可拆装免焊接抱箍接点

改造三：接点簧片采用铍青铜材料，并且采用半硬态含银99.99%的银材料作为铍青铜簧片接点触头，确保触头接触电阻符合要求，使铍青铜簧片接点在极小电阻状态下运行，避免由于触头接触电阻过大造成接点温度过高，铍青铜簧片抗疲劳性能处于长期稳定状态。

改造四：谐波滤波器8L1、8L2电感线圈转臂在原有设计上推出了新型转臂结构形式（如图4所示）。其特点是将原有的T型带动原件的焊接压块改为螺丝固定可拆卸方式，同时在内部洗有键槽，优点在于转臂故障时，通过拆卸固定压块的螺丝可迅速更换转臂，键槽可以保证压块与转臂齿合，极大缩短了故障处理时间并保证传动。原来需要5人用2-3小时将整个谐波滤波器抬出后进行处理，现在只需一人5-8分钟即可完成更换。

图4. 新型转臂结构形式

改造五：将谐波滤波器绝缘传动杆改为软性传动方式。谐波滤波器绝缘传动杆连接起到了把电机动力经传动机构产生的扭力传递给8L1、8L2电感线圈转臂，当线圈转臂、绝缘传动杆和谐波滤波器链轴一致性比较差或者绝缘传动杆扭曲安装时，同心度下降，谐波滤波器传动负载在无形中增大，造成电机转动困难，转动速度不均匀甚至无法转动，或者将机械结构损坏。新型绝缘传动杆（如图5所示），将绝缘杆的三分之一处做成软性传动连接，安装后极大减少了传动阻力，缓解了由于传动原件质量不好或安装工艺水平不高造成的传动扭力增大，传动系统转动灵活顺畅。同时将绝缘传动杆的两端金属件圆孔内改为直接洗成4*4的键，可直接插入8L1、8L2线圈转臂和链齿轮轴内，用两个M5顶丝固定即可，保证了齿合度，省时省力、安全快捷。

通过五个方面的改造并上机实际使用，谐波滤波器上述原因故障发生的几率非常小，效果明显，基本解决了由于机械转动以及加工专用器件的质量问题带来的安全播出隐患。

图5. 新型绝缘传动杆

结束语：DF-100A型100KW短波发射机谐波滤波器传动器件的改造及簧片和接点质量确保，经过上机实际使用，效果良好，大大减轻了值班维护人员的工作量，降低了故障率和故障处理时间，随着安全播出任务的需要，谐波滤波器传动器件的成功改造将在安全播出中发挥更大的作用。

参考文献

[1] 万学哲. DF100A型100kW短波发射机谐波滤波器的调试[J]. 广播电视信息， 2008（6）： 62-64.

[2] 赵锦楠. DF100A型100kW短波发射机谐波滤波器的调试[J]. 科技与创新. 2014（06）.

[3] 李丽芬. DF100A型100kW大功率短波发射机几项简单实用的技术改进[J]. 有线电视技术. 2014（03）

[4] 孔德意，李晓岩. 基于CPLD的DF100A型100kW短波发射机控制系统的升级改造[J]. 广播电视信息. 2013（01） [3] 田喜霞，林宽胜，王明新. 真空交流接触器在DF100A型100kW短波发射机应用中的改进措施[J]. 广播电视信息. 2011（07）

[5] 姜凯，李丽芬. DF100A型100kW短波发射机的改进实例[J]. 广播电视信息. 2009（07）