电子管的衰老与使用

于海旺

                                            电子管的衰老与使用（虽然繁琐些，还是各行其是吧）
怎样判断电子管是否衰老
　　用指针万用表10K档，红表笔接电子管的阴极，黑表笔接电子管的栅极，并在灯丝加热两三分钟以后测试栅阴电阻，越小越好，说明阴极放射能力强，但测量的值不应该是短路的。
       外在表现为旧管由于发射力衰退，声音表现有气无力，发蒙发散；作为功率管，情况更加严重，大动态时电流上不去，低频犹如敲破门板，音量越大失真越大。
电子管老化判断方法_电子管音响寿命
      电子管老化的三种表现
　　电子管老化以后，与显像管相似，外表有时看不出什么来，但阴极已经老化了。之前，用了一些使用过的老管，与新管进行比较（放大器的功率管），发现有三点明显不同之处。
      1、预热时间长，进入状态满。
      2、音量比新管小，相当于显像管亮度不够。
      3、关机后声音消失的较快。

如何测试一个电子管的老化程度
　　只要给电子管加上额定的灯丝电压，用指针式万用表RX10k档，黑表笔接第一栅，红表笔接阴极，表针摆动幅度越大管子发射能力越强，摆动幅度越小管子老化程度越重。与同型号的新管比较即可鉴定出电子管的
      老化程度。挑选推挽管尤其是并联推挽管用此法十分方便准确。（这需要平时测量对数据的积累）
电子管音响寿命多久
　　音响和其他电器一样，该坏的时候照样坏。但是寿命究竟到底有多长，谁也没有考证、试验过。以电子管收音机为例，最容易损坏的元件是电子管，而电子管设计寿命是5000小时。但是从使用时间证明，其寿命
       远远大于这个，有的胆机从制造出来一直用到现在，已经过几十年了，而电子管子一个也没有坏，从设计电子管的寿命与实际应用足以说明，设计与寿命是有一定的差距。寿命时间长短，与平时的使用、保养、
       维护也有一定的关系。
延长电子管寿命三大方法
　　1.分段灯丝供电处理法
　　功率管的老化是指其电子发射力减少到不能达到设计上的最低要求，此时无论如何调校偏压也不能得到所需的屏流，基本上该管已难以在原来的扩音机上工作，勉强使用也只落得个衰声的效果。如果所用的管子是十分稀有，并且价值不菲的话，则一套略为麻烦但可以大大延长管子工作期限的方法是值得考虑采用的，这套方法称为分段灯丝供电处理法。
      分段灯丝供电处理法其实是控制灯丝（阴极）的温度，使之能够长时期保持一定的发射力。一套新管子装上扩音机时，最初的200工作小时是将灯丝电压调到管子的特定灯丝电压（100％），例如kt88为6.3v或300b为5v。作用是令管子有足够的温度，使其集气环getter收集管子在制造过程中留在各材料内的残余气体。过了200工作小时后，管子基本上已经稳定了，将灯丝供电调低到95％的值，即由6.3v调到5.9v或5v者则调到4.75v。大量的实际数据证明此时管子的工作期限会提高为其在100％灯丝电压时的2.2倍，即原本10万小时寿命的管子会变为22万小时。直至使用到管子不能提供最低要求的屏流时，将灯丝供电调回100％即6.3v或5v，灯丝电压高了，屏流会因发射力转强而上升，管子又可以再工作一段时期，然后屏流才再回落。此时再将灯丝电压调高0.5％，即调到6.7v或5.25v以增加灯丝温度，管子的发射力便会再度增强一段短时间才回落，至此管子才告功成身退。基本上一只采用此种分段调整灯丝电压法的管子，其工作寿命是会比一只采用正确灯丝电压（6.3v）的管子增加达3倍之多，即由10万小时变成30万小时，这是经过大量实际运作经验而得出的结论，很多电台的发射管是以这种方法使用的。
      灯丝电压对直热式管子的发射能力影响甚大，一只6.3v的管子可容许的电压范围只是5.8v至6.7v之间，当其长期工作在6.7v的灯丝供电时，10万小时的寿命会减为6万小时左右，这是由于发射力太活跃而加速了阴极的老化所致。有人会认为管子此时发声劲力十足，虽然是以短命为代价，也是值得的，此乃见仁见智了。相反地如灯丝供电电压太低时，同样会引起大问题，例如灯丝电压降到5.35v时，则一只原本能正常工作10万小时的新管便会缩短到只得2万小时左右，原因是管内的温度不足，反会使管中各结构材料内的残余气体大量释出，其中部分会依附到阴极表面，而阴极表面有残余气体依附的地方会引起物理变化，便永不再发射电子，这样阴极的发射面积便越来越小了，此乃著名的阴极中毒现象。久而久之，管子的发射力便告大降，换句话说，即是衰老了。
      灯丝的温度既然影响管子的性能是如此之大，准确的灯丝电压供应便十分重要的了。由于电源电压各地不同，以220v地区而言，就有香港的200v和u.k.的230v的分别，一般相差达10％是很平常的。厂机大部分都是设计以220v使用者，如此看来机内灯丝供电在不同地区的改变幅度会达±10％之多，这种情况对管子的耐用显然没有好处。灯丝电压的高低是机主自己的事，厂方是不理会的，扩音机厂只对声音质量有兴趣，笔者见过一台名厂扩音机的灯丝电压竟然高达7v，面对这种情形，机主如果不想年年换电子管，又怎么办呢？看来只有自行调节电压作为补救了。
      建议给扩音机接驳一只500w的调压器用以调整输入电压，以便得到所需的灯丝电压，调校时应在管座上测量灯丝电压才能得出真正的数值，另外还要加装一个计时器（hourmeter）以记录扩音机的工作时间。这种计时器在每次接通电源就开始计时，关上电源时读数保留着，直至再次加电时又再计时加在原来的读数上，如此就可以知道扩音机工作的总时间了。一套新管子上机时要记下其工作时间，再照上文的提示调校各段时期的灯丝电压，扩音机则要带着此调压器使用。
      这方法虽然有些不便，但一个500w的调压器及计时器十分便宜，比起一些将来有钱或许也买不到的经典功率管来说，这些不便的支出就微不足道了。
      2.扩音机的软起动法
　　电子管的灯丝在冷却（室温）状态时的阻抗很低，红热时则呈较高阻抗，这种特性令在灯丝电源接通的瞬间流过灯丝的电流十分大，数秒钟后才回复正常，所以常见一些管子在开机的刹那间灯丝突然大亮，然后才慢慢转暗。日子一长，当然对灯丝的耐用没有好处，一般灯丝烧断多与此情形有关，犹幸并不常见。
      针对这一问题，有人提出一种扩音机的软起动法，原理是开机时减低灯丝电压20％到25％，数秒钟后才恢复正常，这样便可以避开开机时的大电流脉冲，保护了电子管。
      最简单的软起动法是用一个延时继电器（delayonTImer）或电路，配以一只大瓦数电阻，如图3所示连接。延时只需3至5秒，绝对不宜太久，电阻则以能将220v降到175v左右为合适。一般80w的扩音机耗电流约1.5a，则电阻的功率要有80w才能完全使用。阻值约为30Ω。有种电阻有铝质散热壳，体积只有2英寸长及半英寸直径，十分细小，可是要装在散热器上工作，正适合这种用途，软起动法与上文的分段灯丝供电法没有冲突，两者可以一起使用。
      3.改善功率管的通风
　　功率管所产生的热量大，工作时的温度很高，如想管子提供长期而可靠的服务，则管身的温度不能超过200℃。否则管子的结构将会受损。一般扩音机都是采用自然降温的，此时2只功率管的距离便不能太靠近，例如kt88等较大型的功率管，2管一起工作时，管座二个中心点的距离最少要有4英寸相隔，这是gec电子管手册上列明的，可是很多采用kt88或是6550a作输出的名厂机，其管座间的距离竟有少过3英寸者，机内亦没有装置散热风扇，显然是于法不合的，有人会认为没有问题，因为这是设计大师的作品，阁下不相信吗？厂机有这种情形相信是基于几个原因：
      一、管子温度高使发射力强，声音较劲。
      二、扩音机的外观及体积所限，不能照足电子管厂的间隔距离要求办事。
      三、管子耐用与否并非扩音机厂家所关注的要点，最重要是声音质素。
       在以前各电子管厂仍在大量生产的时候，功率管的价钱都很便宜，而且不愁缺货，电子管的寿命长些短些不是大问题。现在靓电子管渐渐有钱也买不到，作为用家是有必要做些工夫以求管子耐用的，对功率管散热不足的扩音机，似乎只有自行在其旁边加装一个仪器用的超静小风扇。当然不能钻孔装在机壳上，以免破坏全机的价值，最好是可以移动而放在一旁的装置，使名贵的管子能在其可接受的温度下工作

火星计划2009

   现在很多人没有注意灯丝供电，由于市电电压普遍偏高导致6.3v都是7V以上有的甚至达到8V导致管子过早老化

于海旺

如何延长电子管功放的使用寿命
　　在使用上，电子管要有良好的通风散热，温度的过热必然缩短电子管寿命，所以要尽可能使电子管保持较低的温度。电子管怕振动，所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点，电子管的使用寿命至少可提高一倍。为此，电子管设备的周围要有适当的空间，尤其是它的上方，以便有良好的对流通风，可能的话可用风扇帮助散热。

　　电子管阴极在尚未达到要求温度即加上高压电源时，它的阴极将受到损害，同样会缩短电子管寿命。所以电子管设备若有预热装置的话，一定要使用，例如先开灯丝低压电源预热，后开高压电源。假如没有预热装置，那你不要急着将输入信号接入，可将音量关到最小，待先开机20～30分钟进行温机再使用。如果使用旁热式整流管供给整机高压，那正好提供了简单又有效的高压延时。另外，在正常使用时，不要频繁开关电源。

　　当然，如果对电子管电路进行正确的设计，避免错误运用，就能使电子管不致“英年早逝”，电子管使用数以千计的聆听时数应是正常的。电路设计中最常见的错误有电子管灯丝与阴极间的电位差过高、电子管屏极或帘栅极电压运用至最大值、电子管灯丝电压过低或过高、电子管安装位置不当造成电极过热及高压电源没有延时装置等

蓝色星空

不错学习了。

3393344380

认真学习了。

仲翁

直流供电，可以精确调节电压，不知可行？早年看到一篇文章，只记住结论：灯丝直流供电，隔几十个小时就要正负极倒一次，防阴极老化或是别的原因，忘记了。里面有什么原理吗，望各位大佬解惑。

swp

真要是严的谨玩电子管电路。灯丝就用磁饱和稳压器供电，那个输出电压值是纹丝不动的。

60年代的爱好者

通常小功率电子管的使用寿命是很长的，只有工作在极限值的功率放大管寿命相对比较短，所以注意不要让电子管超标使用。

杭州陈玉

红灯收音机，估计用了几十年了，管子都发亮了，除6Z4不能用了以外，其它的管子还能使用。滤波电容用到33UF，如果用到规定以内，整流管不会坏。
电子管这东西就是皮实。

生意兴龙88

好资料再学习一下

白居不易

测试自给偏压电路功放管寿命还有一个方法，就是在新管时测出阴极电压，如果低于新管的80%，可以认为衰老了。注意测试时的电源电压必须一致。现在市电电压普遍偏高，因此设计电源变压器时建议初级加240V端子，对延长电子管寿命有利。

于海旺

仲翁 发表于 2021-4-19 08:12
直流供电，可以精确调节电压，不知可行？早年看到一篇文章，只记住结论：灯丝直流供电，隔几十个小时就要正 ...

      这个结论对直热式电子管是适用的，因为其灯丝就是阴极发射电子，灯丝的两端存在电位差，一端为正，另一端为负，阴极表面电子云密度不同，长此下去电子管就会衰老，因此就要定期交换灯丝电源的极性。但是对于旁热式电子管即便直流供电也没有必要了，因为其灯丝就是一个加热体，交流直流都一样。

仲翁

记住了，谢谢于版的解惑。

于海旺

电子管灯丝电压太高或太低有什么影响？
    电子管的灯丝电压不论旁热式，还是直热式，在运用过程中不可能永远保持额定值。那么这对电子管的工作及寿命有什么影响呢？
    收信放大管均采用氧化物阴极，故在灯丝电压过高时灯丝过热，发射电子的能力增高，但是由于氧化物的剧烈蒸发，过一些时间后反而会使阴极发射能力降低，使阴极很快就不能正常工作，因而就
大大缩短了管子的寿命。
    灯丝电压过低时，由于温度不够，阴极发射效率将大大降低，如果电压低得太多，将使电子管不能工作。另外，加热不足还容易在氧化物层表面上产生局部过热现象，这对氧化物层是极为有害的。
    我们知道，电子管的屏流要通过氧化物层。如果阴极加热不足，氧化物层的电阻就要大大增加。氧化物层较厚的地方，电阻特别大。屏流流过这些地方，把它们强烈加热，而这又使得它们的电子
发射效率增加，结果屏流更大。这样恶性循环的结果，使这里的氧化物层严重崩溃，大量地蒸发和放出气体，导致管子损坏。
    直热式阴极除上述影响外，因为阴极（镍丝）很细，是用弹簧拉成“V”或“W”形，镍的熔点很低，机械强度不高，过热时还会使镍丝剧烈蒸发而变细，最后为弹簧拉断。
    一般允许灯丝电压最大变动力为额定值的10％。从前照明用电电压夜间往往会低至200伏，但在10％范围内，对于6.3伏灯丝的管子，仍没有超出它的运用范围（5.7－6.9伏），
勉强还能工作，有些扩音机的前级放大器，为了减小杂音，故意将灯丝电压降至5.7伏左右，但如果再低就不适当了。现在市电电压普遍高都在230左右、高出240V就不恰当了。
    总之，灯丝电压过高、过低都会缩短电子管的寿命，因而使用时应注意维持灯丝电压在手册给定运用范围内，最好在额定值使用。

lgzym

非常详细的资料，感谢版主分享！