Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Главные трансформаторы - Рентгеновские аппараты

Оглавление
Рентгеновские аппараты
Введение
Генерирование рентгеновских лучей
Ослабление рентгеновских лучей веществом
Световозбуждающее и фотографическое действия рентгеновских лучей
Количественная и качественная оценка рентгеновского излучения
Защита от рентгеновских лучей
Применение - рентгенодиагностика
Применение - рентгенотерапия
Применение - рентгенодефектоскопия
Применение - рентгеноструктурный анализ
Применение - рентгеноспектральный анализ
Применение - облучение в технологических целях
Рентгеновские трубки
Электрические характеристики рентгеновских трубок
Рентгеновские излучатели
Высоковольтный рентгеновский кабель
Рентгеновские питающие устройства
Главные трансформаторы
Параметры R, L и С главного трансформатора
Представление о расчете главного трансформатора
Главные трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации
Высоковольтные вентили
Высоковольтные генераторы
Регулировка напряжения на трубке и тока трубки
Включение и отключение питающего устройства
Автоматика в рентгеновских питающих устройствах
Стабилизация работы питающего устройства
Контроль напряжения на трубке и ее анодного тока
Выпрямительные схемы рентгеновских питающих устройств
Однополупериодная безвентильная схема
Однополупериодная вентильная схема
Двухполупериодная схема
Схема удваивания с пульсирующим напряжением
Схема удваивания со сглаженным напряжением
Падение напряжения в главной цепи питающего устройства
Перенапряжения в питающих устройствах
Импульсное питание рентгеновской трубки
Рентгенодиагностические аппараты
Рентгенодиагностические исследования
Рентгенодиагностические трубки
Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата
Регулировка выдержки
Защита трубки от перегрузки
Реле экспозиции
Падающая нагрузка
Передвижные аппараты
Стационарные аппараты
Усилитель яркости рентгеновского изображения
Рентгенокиносъемка
Рентгенотелевидение
Флюорографические аппараты
Хирургические аппараты
Аппараты для ангиокардиографии
Аппараты для близкофокусной и внутриполостной терапии
Аппараты для глубокой терапии
Рентгенодефектоскопические аппараты
Рентгеновские микроскопы
Рентгеновские аппараты для структурного анализа
Рентгеновские аппараты для спектрального анализа
Рентгеновские аппараты для облучения в технологических целях

Особенностью главного трансформатора, как и рентгеновского питающего устройства (и рентгеновского аппарата в целом), является относительно малая мощность при весьма высоком напряжении. Мощность главного трансформатора равняется обычно нескольким киловольт-амперам при (вторичном напряжении 6—120 кВ. В некоторых аппаратах применяются трансформаторы и на значительно более высокие напряжения.
Современное рентгеноаппаратостроение характеризуется стремлением к минимальным размерам и минимальной массе. Эти же требования предъявляются и к главному трансформатору. Вместе с тем главный трансформатор должен быть электрически прочным, не должен перегреваться при нагрузке, и в нем не должно происходить чрезмерного падения напряжения. Величина к. п. д. ввиду малой мощности рентгеновского трансформатора существенной роли не играет*.

*Коэффициент полезного действия рентгеновского трансформатора при длительной работе имеет величину около 90%, в то время как к. п. д. мощных силовых трансформаторов достигает 99—99,5%.

Главный трансформатор обычно располагается в общем баке с другими элементами высоковольтного генератора; бак заполняется изоляционным маслом. Как правило, в рентгеноаппаратостроении применяется обычное трансформаторное масло. Благодаря своим высоким изоляционным свойствам масло позволяет уменьшить расстояния и придать трансформатору (и высоковольтному генератору в целом) большую компактность. В то же время масло способствует отводу тепла от магнитопровода и обмоток к окружающему пространству.

В дальнейшем изложении имеются в азиду трансформаторы, предназначаемые для присоединения к электрическим сетям или иным источникам электрической энергии с частотой 50 Гц. Номинальное первичное напряжение таких трансформаторов обычно берется в пределах 220—380 В. Вначале мы остановимся на однофазных главных трансформаторах.
Главные трансформаторы изготовляются, как правило, с замкнутыми магнитопроводами как стержневого, так и броневого типов. Материалом для магнитопроводов служит электротехническая сталь обычная трансформаторная марки Э41 по ГОСТ 802-58 или холоднокатаная марки Э310. Расчетная магнитная индукция в рентгеновских трансформаторах обычно берется ранной 1,4—1,6 для первой и 1,7—1,8 Т для второй (т. е. 14—16 и 17— 18 тыс. Гс). Вопрос о выборе величины магнитной индукции рассматривается далее в § 3-4.
Листы стали имеют толщину 0,35—0,5 мм. Они изолируются друг от друга бакелитовым лаком или жидким стеклом. Листы собираются обычно «в переплет» пакетами по нескольку листов. Магнитопровод стягивается при помощи шпилек с гайками. Для обеспечения плотной стяжки по всей длине магнитопровода применяются дополнительные накладки из полосовой или угловой стали. В небольших трансформаторах магнитопровод стягивается иногда просто хлопчатобумажной лентой.
Поперечное сечение стержня магнитопровода делается обычно ступенчатым: первичная и вторичная обмотки наматываются, как правило, на круглое основание. Наличие таких ступеней при заданной площади сечения магнитопровода уменьшает средний диаметр обмоток. Иногда каркас обмотки и стержень магнитопровода делаются прямоугольными, однако это усложняет намотку провода. Сечение ярма для упрощения почти всегда берется прямоугольным.
Первичная обмотка главного трансформатора изготовляется из обмоточного провода с хлопчатобумажной (иногда эмалевой) изоляцией. В менее мощных трансформаторах применяется проводе круглым, в более мощных— с прямоугольным сечением; в последнем случае заполнение получается, естественно, лучшим. Электродвижущая сила на виток при частоте 50 Гц берется в пределах 0,3—0,5 до 2—2,5 В. Чем мощнее трансформатор, тем он имеет большую э. д. с. на виток.

Первичная обмотка наматывается в несколько слоев на бумажно-бакелитовую изоляционную втулку, располагаемую по всей длине стержня, или прямоугольный каркас (в зависимости от формы сечения стержня магнитопровода).
Вторичная обмотка выполняется в виде одной, двух или более катушек — так называемых секции. Секции изготавливаются из тонкого провода диаметром 0,06— 0,4 мм, как правило, с эмалевой изоляцией. Число витков в секции может достигать нескольких десятков тысяч. Секции наматываются на изоляционные втулки или прямоугольные каркасы, которые располагаются поверх первичной обмотки. Число слоев намотки в секции достигает нескольких десятков. Междуслойное напряжение обычно не превышает 1 000—1 500 В (действующее значение). В качестве междуслойной изоляции используется изоляционная бумага (телефонная, конденсаторная), прокладывающаяся в несколько слоев. Ширина бумаги берется на 5—15 мм больше ширины намотки, чтобы предотвратить возникновение искрового перекрытия между двумя соседними слоями намотки через край секции.

Рис. 3-5. Междуслойная изоляция в высоковольтной секции.
а — с простой прокладкой бумаги; б — со ступенчатой прокладкой бумаги.
Для уменьшения толщины изоляции при том же числе слоев бумаги (т. е. при той же электрической прочности междуслойной изоляции) часто применяется система намотки, изображенная на рис. 3-5,б.

Один или два начальных и последних слоя вторичной обмотки делаются из небольшого числа витков провода большого сечения с повышенной изоляцией. Их назначение— увеличить электрическую и механическую прочность секции при падении на обмотку волны с крутым фронтом (например, при перенапряжениях). Эту же цель преследуют помещая поверх секций металлические (обычно латунные) экраны. Такие экраны располагают иногда и в основании секции.
Высоковольтные секции являются самой ответственной частью главного трансформатора. Чтобы обеспечить достаточную электрическую прочность секций, полностью собранные трансформаторы (вернее, высоковольтные генераторы в целом) просушиваются и заливаются трансформаторным маслом в горячем виде. Обе эти операции производят обычно под вакуумом. Обеспечивая высокую электрическую прочность масла, вакуум резко повышает и электрическую прочность высоковольтных секций, поскольку масло под вакуумом заполняет все промежутки между волокнами изоляционной бумаги. Остаточное давление при вакуумной обработке не должно превышать 150—250 Па (1—2 мм рт. ст.). Вакуумная обработка позволяет при заданном запасе электрической прочности уменьшить размеры трансформатора.
У трансформатора с броневым магнитопроводом первичная и вторичная обмотки располагаются на средней части магнитопровода, которая и является стержнем. При стержневом магнитопроводе обмотки могут располагаться как на одном, так и на двух стержнях. В последнем случае на обоих стержнях находятся как первичная, так и вторичная обмотки; при этом в первичной обмотке применяется, как правило, параллельное соединение, а во вторичной — всегда последовательное.
На рис. 3-6 изображена типичная конструкция двухсекционного трансформатора с магнитопроводом броневого типа. «Начала» двух секций вторичной обмотки соединяются друг с другом и образуют среднюю точку вторичной обмотки, а их «концы» представляют собой выводы вторичной обмотки. Напряжение между каким- либо слоем намотки одной секции и равноудаленным от начала обмотки слоем другой секции возрастает по мере перехода от нижних слоев к верхним. Поэтому секция имеет ступенчатое строение: в нижней ступени или, как говорят, группе число витков в слое берется наибольшим, в следующей группе оно меньше. Следовательно, меньше и ширина группы, а расстояние между одинаковыми группами соседних секций больше.

Рассмотрим главные трансформаторы, работающие с заземлением средней точки или вывода вторичной обмотки.

Рис. 3-6. Двухсекционный трансформатор на 110 кВ с возможностью заземления вывода.
При заземлении средней точки изоляция между вторичной и первичной обмотками в двухсекционном трансформаторе должна выдерживать напряжение, наводимое в нижнем слое одной секции, т. е. напряжение порядка всего лишь 1 кВ (считаем, что первичная обмотка имеет потенциал земли). Минимально допустимые расстояния d1 и d2 (;рис. 3-6) определяются напряжением, действующим между выводом вторичной обмотки и землей (магнитопровод заземлен); это напряжение в данном случае равно для обеих секций половине вторичного напряжения трансформатора. Минимально допустимое расстояние d3 определяется напряжением, действующим между землей и концом первой группы.
При заземлении вывода вторичной обмотки положение меняется. Средняя точка находится теперь по отношению к земле под напряжением, равным половине вторичного напряжения трансформатора. Между вторичной и первичной обмотками должна быть помещена, следовательно, изоляционная втулка, расчитанная на это напряжение. При расчете минимально допустимых расстояний d1 и d2 следует исходить из полного вторичного напряжения трансформатора, так как при заземлении   одного из выводов между другим выводом и землей действует именно это напряжение. Что же касается минимально допустимого расстояния d3, то при его определении следует учесть, что вдоль изоляционной втулки, на которой намотана вторичная обмотка, т. е. между нижним слоем первой группы и землей, теперь действует напряжение, равное половине вторичного напряжения трансформатора. Напряженность электрического поля в изоляционном масле вдоль твердого изолятора допускается значительно меньшей, чем прямо в масле; поэтому минимально допустимое расстояние d3 в этих случаях будет определяться именно этим напряжением.
Из всего сказанного следует, что при прочих равных условиях трансформатор с заземлением вывода вторичной обмотки имеет заметно большие размеры, чем трансформатор с заземлением средней точки. Конструкция двухсекционного трансформатора наиболее целесообразна в том случае, если обе секции находятся в равных условиях, т. е. при заземлении средней точки или попеременном заземлении обоих выводов. Последний случай, однако, редок. Поэтому двухсекционные трансформаторы в основном применяются при заземлении средней точки.
При постоянном заземлении одного вывода вторичной обмотки часто применяется конструкция односекционного трансформатора. Распределение потенциалов относительно земли в этом трансформаторе такое же, как и в двухсекционном трансформаторе с заземлением средней точки.
Средняя расчетная напряженность электрического поля в масляных рентгеновских трансформаторах принимается равной 1 —1,5 кВ/мм (действующее значение при номинальном режиме). В трансформаторном масле вдоль твердых диэлектриков эта величина понижается примерно вдвое. В итоге необходимые расстояния в масле заметно увеличивают размеры трансформатора. Поэтому во многих конструкциях применяются различного рода барьеры из твердых диэлектриков, электрокартона или изоляционной бумаги, имеющие целью сократить расстояния. На рис. 3-7 изображен в качестве примера двухсекционный трансформатор с барьерами из электрокартона.

Рис. 3-7. Двухсекционный трансформатор на 110 кВ с барьерами из электрокартона с заземлением средней точки.

Рис. 3-8. Двухсекционный трансформатор па 100 кВ с наружной бумажной изоляцией и заземленной средней точкой.

Весьма целесообразным (для получения минимальных размеров и массы) способом изоляции является полная замена масляных изолирующих промежутков изоляционной бумагой, пропитанной трансформаторным маслом. На рис. 3-8 представлен эскиз высоковольтного трансформатора, в секциях которого изоляционная бумага используется как для междуслойной, так и для наружной изоляции. При намотке такой секции бумага выступает далеко за край секции и на ней за пределами намотки делаются разрезы перпендикулярно намотке. После окончания намотки выступающие разрезанные края бумаги заворачиваются кверху и охватывают секцию попеременно с той и другой стороны, причем разрезы в отдельных слоях бумаги, не совпадают друг с другом и разрез в одном слое приходится на бумагу в другом. Применение подобной изоляции в сочетании с вакуумной обработкой позволяет вплотную приблизить секции к ярму и значительно сократить, таким образом, размеры и массу трансформатора.
При использовании некоторых высоковольтных «выпрямительных схем главный трансформатор работает в таких условиях, что один из выводов вторичной обмотки находится по отношению к земле под одинарным, а другой — под удвоенным напряжением этой обмотки. Естественно, что такие условия требуют и соответственного повышения изоляции «вторичной обмотки относительно заземленных частей.
Трехфазные главные трансформаторы, используемые в рентгеновских питающих устройствах с шести- и- двенадцатифазным выпрямлением, отличаются следующими особенностями. Магнитопроводы этих трансформаторов обычно бывают стержневыми. На каждом стержне располагаются обмотки, относящиеся к одной фазе. Первичные обмотки соединяются в звезду или треугольник. В трансформаторах, имеющих по одной вторичной обмотке на фазу, эти обмотки соединяются, как правило, в звезду. При заземлении средней точки распределение потенциалов относительно земли такое же, как и у однофазного односекционного трансформатора с заземлением вывода. При заземлении вывода питающего устройства (в схеме с шестифазным выпрямлением) в каждый период имеет место попеременное заземление выводов вторичной обмотки, что, естественно, усложняет изоляцию.
В сдвоенной схеме с шестифазным выпрямлением (рис. 4-27) трансформатор имеет по две вторичных обмотки на фазу. Распределение потенциалов и система изоляции при заземлении средней точки «вторичной цепи оказываются здесь значительно более сложными, чем в предыдущем случае. Сказанное относится также к схемам с двенадцатифазным выпрямлением (рис. 4-28 и 4-30).
Расчетные значения магнитной индукции и э. д. с. на виток в трехфазных главных трансформаторах берутся в тех же пределах, что и для однофазных.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »