第四章高壓發(fā)生裝置--1

1、1第四章 高壓發(fā)生裝置2基本要求 1.掌握高壓變壓器的特點、構(gòu)造、工作原理及過渡過程； 2.掌握高壓元器件中燈絲變壓器、高壓整流器、高壓電纜、高壓插頭與插座、高壓交換閘、變壓器油的工作原理、組成結(jié)構(gòu)及特點。3X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線管、高壓電源及低壓電源，如圖所示4作用把自耦變壓器輸入的交流電壓升高數(shù)百倍，再經(jīng)整流，為X X線管提供產(chǎn)生X X線所需的直流高壓（kVkV）；把X X線管燈絲初級電路輸入的交流電壓降低，為X X線管燈絲提供加熱電壓；如配有兩只以上X X線管，還要完成管電壓和燈絲加熱電壓的切換。5構(gòu)成由高壓變壓器、X X線管燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘、高壓插頭和

2、插座等高壓器件組成。按要求組裝后置于方形或圓形鋼板制成的箱體內(nèi)，箱體內(nèi)充滿變壓器油，以加強各部分的絕緣和散熱，箱體應(yīng)接地，以防止高壓電機造成的危害。67變壓器的磁路變壓器的磁路1u2uLZ1i2i變壓器變壓器+由閉合式高導(dǎo)磁硅鋼片疊成由閉合式高導(dǎo)磁硅鋼片疊成給磁通提供通路給磁通提供通路 厚厚0.35mm鐵心鐵心初次初次繞組繞組N1次次次次繞組繞組N2鐵心鐵心89自耦變壓器自耦變壓器的特點是鐵芯上只有一組線圈，這個線圈有一個或幾個抽頭。如果讓整個線圈作原線圈，則部分線圈就是副線圈，就成了一個降壓變壓器；反之部分線圈作原線圈，整個線圈作副線圈，就成一個升壓變壓器，這種變壓器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)電壓方便，

3、廣泛用作調(diào)壓變壓器。U1n110各式各樣的變壓器返回11第一節(jié) 高壓變壓器（high transformer）高壓變壓器是產(chǎn)生交流高壓的器件，其輸出經(jīng)整流后為X X線管提供管電壓。其工作原理與普通變壓器相同，但運行狀態(tài)較為特殊，在結(jié)構(gòu)、性能、容量、規(guī)格等方面具有如下特點：12特點（1 1）高壓變壓器次級中心點接地：采用兩個次級繞組同相串聯(lián)，中心點接地的方式。 （2 2）變壓比?。捍渭壿敵龅慕涣麟妷汉芨撸涸\斷X X線機kVkV為3030150kV150kV，治療X X線機kVkV可達200200300kV300kV或更高。（3 3）設(shè)計容量小于最高輸出容量：變壓器工作屬于瞬時高負荷、連續(xù)低負荷，

4、因而其設(shè)計容量可等于最高輸出容量的1/51/51/31/3。（4 4）浸泡在絕緣油中： 提高各部件間的絕緣性能和散熱性能。13一、構(gòu)造組成：由鐵心、初級繞組、次級繞組、絕緣材料和固定件等組成。要求：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕；具有良好的絕緣性能和散熱效率，負載時內(nèi)部不產(chǎn)生過大的電壓降。14151.鐵心作用：給磁通提供通路形狀：閉合“口”字形或“日”字形。為了使鐵心夾緊以減少漏磁，多采用扁鐵或角鐵夾夾持并用螺栓緊固?，F(xiàn)代診斷用X X線機的高壓變壓器，廣泛采用C C形卷繞鐵心，它是用帶狀冷軋硅鋼片經(jīng)過卷繞、成形、退火、浸漬等多種手續(xù)加工而成。特點：提高了磁導(dǎo)率；重量輕、體積小。16172.初級繞組匝

5、數(shù)較少，一般為數(shù)百匝；所加的電壓不高，一般在500V以下，但瞬間通過的電流很大；中型以上診斷用X線機攝影可達上百安培。故對線圈層間絕緣強度的要求不十分嚴格 。一般采用厚度為0.12mm的電纜紙或多層0.02mm的電容器紙作為絕緣介質(zhì)。初級導(dǎo)線多用線徑較粗的紗包或玻璃絲包扁銅線，將線圈分若干層繞在絕緣紙筒上。有的高壓變壓器將初級繞組繞成兩個，同相串聯(lián)或并聯(lián)后使用。初級繞組的直流電阻很小，一般在1歐姆以下。 183.次級繞組它通過的電流很小，一般在1000mA1000mA以下，故多采用線徑很小的油性或高強度漆包線繞制。因為次級繞組總匝數(shù)在數(shù)萬到數(shù)十萬匝之間，輸出的交流電壓很高，故多繞成匝數(shù)相同的兩

6、個繞組同相串聯(lián)在一起，套在初級繞組外面。初、次級間必須有良好的絕緣。因高壓變壓器的變壓比多在1 1：500500范圍內(nèi)，每個次級繞組呈階梯狀繞成數(shù)十層，層間電壓一般為100010001500V1500V，故為提高層間絕緣強度。層間絕緣材料常選用電容器紙，且每層繞組邊緣要留有6-10mm6-10mm的寬度。19另外，為了增強繞組的抗電強度和機械強度，防止突波電壓沖擊時出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，次級繞組的開始和最后二、三層都用絕緣強度高、線徑較粗的漆包線制成。有的高壓變壓器為防止高壓襲擊初級回路，保證人員和設(shè)備的安全，在初、次級回路之間加一層不閉合的薄銅片，并將其接地作為屏蔽層。204.中心點接地診斷用X X

7、線機高壓變壓器都采用兩個次級繞組同相串聯(lián)，次級中心點接地的方式，這樣可使高壓變壓器的絕緣要求降低一半。原理：高壓次級中心點接地后可獲得與大地相同的零電位，因此次級兩根輸出線的任何一根對中心點的電壓，等于兩根輸出線間電壓的一半，這樣可使高壓變壓器的絕緣要求降低一半，構(gòu)成高壓變壓器的各種材料的耐壓要求降低一半2122由于次級中心點電位為零，可以把mAmA表串接在次級中心點處，安裝在控制臺上，使控制臺免受高壓威脅，從而保證操作人員的安全。保護措施：為防止mAmA測量回路斷路而使中心點電位升高，設(shè)有保護裝置。 多數(shù)X X線機在兩個中心點接線柱上并聯(lián)一對放電針或一個紙介電容器，當中心點電位對地升高時，放

8、電針放電或電容器擊穿，將次級中心點對地短路，起到保護作用。 有的X X線機在次級中心點的兩個接線柱上，并聯(lián)一只放電管，當次級中心點電位升高時，放電管起輝導(dǎo)通，同樣起到保護作用。23二、工作原理高壓變壓器同普通變壓器工作原理一樣，遵循下述基本工作原理： 變壓比 能量守恒 匝數(shù)計算1.1. 空載電流241.變壓比在理想狀態(tài)下，初、次級電壓和繞組匝數(shù)之間的關(guān)系為：K K為變壓器的變壓比，變壓器的重要技術(shù)參數(shù)之一。對于變壓比一定的變壓器，輸出電壓隨著輸入電壓的增減而增減。也就是，調(diào)節(jié)高壓變壓器的初級輸入電壓，可以獲得不同數(shù)值的輸出電壓。1122UNKUN252.能量守恒當變壓器本身的能量損耗忽略不計時

9、，根據(jù)能量守恒定律，初級輸入功率等于次級輸入功率： P P1=1=U U1 1I I1 1 P P2=2=U U2 2I I2 2 U U1 1I I1=1=U U2 2I I2 2當變壓器功率一定時，初、次級電壓與電流成反比，即：輸出電壓越高，輸出電流越小。這也是高壓變壓器次級繞組徑細，初級繞組徑粗的原因。對于大功率變壓器，工作時初級回路中流過的電流很大，這就要求電源內(nèi)阻有較小的阻值，才能保證電源電壓降不超過某一允許值，進而保證kVkV預(yù)示的準確性。而對于小功率變壓器，對于電源內(nèi)阻的要求可適當放寬。263.匝數(shù)計算當已知高壓變壓器鐵心截面積、磁通密度、輸入電壓頻率和初、次級繞組匝數(shù)或電壓時，

10、可求得初、次級電壓或繞組匝數(shù)。即： U U=4.44=4.441010-8-8fNBSfNBS 當其他參數(shù)不變時，高壓變壓器的工作頻率與鐵心的橫截面積成反比?，F(xiàn)代X X線機廣泛采用高頻技術(shù)，可使高壓變壓器鐵心的橫截面積大幅減小，進而減小了高壓變壓器的體積的重量。8104.44UNfBS274.空載電流定義：當高壓變壓器空載時，初級繞組中有一很小的電流I I0 0流過，該電流稱為空載電流?？蛰d電流是衡量高壓變壓器質(zhì)量的標準之一，對于給定的高壓變壓器而言，I I0 0一定，其值越小越好，該電流由下式?jīng)Q定：B B為磁通密度，L L為閉合鐵心的平均長度，N1N1為初級繞組匝數(shù)，為鐵磁材料磁導(dǎo)率。10N

11、78. 1BLI28三、過渡過程當變壓器接入電網(wǎng)時，勵磁電流不是立即變成穩(wěn)定狀態(tài)，而是經(jīng)歷一個不穩(wěn)定的過程，即過渡過程，亦稱暫態(tài)過程。突波電壓暫態(tài)電流291.突波電壓定義：如果高壓變壓器在電源電壓最大時，即相位角為/2時接通，由于磁通的變化從零開始，因此沒有暫態(tài)電流。但是在高壓變壓器的次級卻產(chǎn)生比正常值大1.5倍的脈沖電壓，此脈沖電壓稱為突波電壓，簡稱突波。影響：由于X線機的曝光動作頻繁且高壓變壓器通電時間短，若不采取措施防止突波電壓，高壓元器件將被高壓擊穿。減少突波電壓的措施：X線機一般設(shè)有防突波電路或使高壓變壓器在交流電源過零時接通以防產(chǎn)生突波電壓，保護高壓元器件免遭擊穿損壞。302.暫態(tài)

12、電流定義：在過渡過程中，勵磁電流瞬間峰值有時可達到負載電流的十倍以上。過渡過程中的勵磁電流通常稱為暫態(tài)電流。高壓變壓器在接通時也同樣存在上述過程，這個過渡過程與電源接通時的相位和鐵心中的剩磁有密切關(guān)系。若高壓變壓器在電源零相位時接通，且鐵心中無剩磁，暫態(tài)電流較大；若鐵心中由剩磁，且剩磁的方向和接入時的磁通的方向相同，則總磁通將遠遠超過鐵心的飽和磁通，結(jié)果就會產(chǎn)生很大的暫態(tài)電流；若剩磁的方向和接入時的磁通方向相反，則總磁通很小，暫態(tài)電流很小。31影響： 由于X線機的曝光動作頻繁且高壓變壓器通電時間很短，若不采取措施防止暫態(tài)電流，則每次曝光開始，將由于暫態(tài)電流過大而使管電壓降低，進而影響X線的輸出

13、。 過大的暫態(tài)電流將使高壓器件的絕緣強度下降而容易被擊穿、損壞。32減少暫態(tài)電流的措施： 高壓變壓器的接通時刻與前一次曝光的最后一個脈沖反相。 曝光時間為偶數(shù)個脈沖時，并且是在電源電壓零相位時將高壓變壓器接通。 曝光前將高壓變壓器直流預(yù)磁，曝光時高壓變壓器反相接通。33第二節(jié) 高壓元器件 燈絲變壓器 高壓整流器 高壓電纜、高壓插頭與插座 高壓交換閘 變壓器油34一、燈絲變壓器X X線機中的燈絲變壓器是為X X線管提供燈絲加熱電壓的降壓變壓器。雙焦點X X線管需配備兩個結(jié)構(gòu)相同、規(guī)格不同的燈絲變壓器。35（一）結(jié)構(gòu)組成：鐵心、初級繞組、次級繞組1.1.鐵心一般用0.35mm0.35mm涂有漆硅鋼

14、片以交錯疊片的方法制成“口”字形或C C字形，有的鐵心還將有繞組的一臂疊成階梯形。2.2.初級繞組因流過初級繞組的電流很小，故采用的導(dǎo)線直徑很細，一般用線徑為0.19-0.93mm0.19-0.93mm的漆包線，總匝數(shù)為10001000匝左右。363.3.次級繞組因次級繞組流過的電流較大，多用直徑為2mm2mm左右的紗包或玻璃絲包原銅線，總匝數(shù)多為數(shù)十匝。3738（二）特點次級繞組電位很高：燈絲變壓器次級繞組的一端與高壓變壓器次級繞組的一端相連，當高壓變壓器工作時，燈絲變壓器次級繞組電位很高，這就要求初、次級間具有良好的絕緣，絕緣強度不能低于高壓變壓器最高輸出電壓的一半。變壓比大：燈絲變壓器初

15、級電壓在100100220V220V之間，次級電壓在5 512V12V之間，功率在100W100W左右。次級電流較大：燈絲變壓器次級電流為8 820A20A，以保證X X線管燈絲正常加熱。負載時次級電壓比空載時低，一般低10%10%20%20%。39二、高壓整流器定義：高壓整流器是一種將高壓變壓器次級輸出的交流電壓變?yōu)槊}動直流高壓的電子元件。1 1、自整流（小型X X線機）利用X X線管自身的整流作用進行整流：將高壓變壓器次級輸出的交流高壓直接加在X X線管兩端，正半周時，陰極發(fā)射的電子飛向陽極，形成X X線；負半軸時，陰極發(fā)射的電子不能飛向陽極，X X線管不輻射X X線。缺點：不能充分發(fā)揮X X線管的額定容量；負半周無X X線產(chǎn)生，逆電壓很高，容易使高壓電纜、高壓插頭、高壓插座、高壓整流器和X X線管等高壓元器件的擊穿損壞。402、高壓整流器（中型以及上X X線機）設(shè)有高壓整流電路，利用高壓整流元件，高壓流變壓器輸出的交流高壓變成脈動直流高壓。正接X X線管陽極，負接陰極，正負半周均能輻射X X線，克服了自整流X X線機僅在正半周輻射X