Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Регулировка напряжения на трубке и тока трубки - 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


Рис. 3-21. Включение регулировочного автотрансформатора. ПН — переключатель напряжения; КС — корректор напряжения сети.
Как уже указывалось, высокое напряжение, подводимое к рентгеновской трубке, обычно регулируется при помощи автотрансформатора с переменным коэффициентом трансформации, включаемого в первичную цепь главного трансформатора. Для этой цели используют: а) регулировочные автотрансформаторы с отводами для ступенчатого изменения напряжения с помощью переключателя и б) регулировочное автотрансформаторы со щетками, движущимися по обмотке, для плавного изменения напряжения.
Принципиальная схема включения регулировочного автотрансформатора с отводами изображена па рис. 3-21. Первичная обмотка высоковольтного трансформатора при помощи переключателя может присоединяться к различным отводам автотрансформатора. Чем к большему числу витков автотрансформатора присоединяется главный трансформатор, тем выше анодное напряжение трубки.
Автотрансформатор позволяет присоединять аппарат к электрическим сетям (или иным источникам переменного тока) с различным номинальным напряжением. Он служит также для питания вспомогательных цепей рентгеновского питающего устройства (цепей накала рентгеновской трубки и кенотронов, цепей управления и т. д.), напряжение которых в ряде случаев отличается от сетевого.

Сетевое напряжение колеблется вследствие общих изменений нагрузки сети. Влияние длительных изменений может быть устранено «коррекцией», т. е. «исправлением», напряжения сети с помощью дополнительного переключателя (корректора), посредством которого один из проводов подводящей линии присоединяется к автотрансформатору. При понижении напряжения сеть присоединяется к меньшему числу витков, при повышении — к большему. Таким образом, э. д. с. на ниток поддерживается постоянной.
Если длительность работы рентгеновского аппарата не слишком мала, то коррекция напряжения сети позволяет компенсировать как падение напряжения, вызываемое какими-либо другими потребителями энергии, питающимися от той же электрической сети, так и данным рентгеновским аппаратом. При рентгенодиагностических снимках выдержки столь малы, что коррекция напряжения сети не может служить для компенсации падения напряжения, вызываемого самим аппаратом.
Регулировочные автотрансформаторы выполняются обычно сухими (воздушными), с замкнутым магнитопроводом. Магнитопровод собирается в переплет из листов обычной трансформаторной стали и делается как правило стержневым. В автотрансформаторах, предназначаемых для длительной работы, во избежание сильного нагрева индукцию не рекомендуется брать более 1,2— 1,4 Т (12—14 тыс. Гс). При кратковременной работе допустима и более высокая индукция; э. д. с. на виток для уменьшения намагничивающего тока берут несколько меньшей, чем у главного трансформатора.
Обмотка автотрансформатора выполняется обычно из провода с хлопчатобумажной (иногда с эмалевой) изоляцией. При малой мощности применяется провод с круглым сечением, при большей — с прямоугольным. Хотя токи в различных частях обмотки могут быть весьма различными, сечение провода из технологических соображений берется обычно одинаковым по всей длине намотки. Плотность тока в наиболее нагруженной части обмотки при длительной работе обычно не превышает 1,5— 2 А/мм2. Обмотка наматывается в несколько слоев на изоляционную втулку, которая затем надевается на магнитопровод. Отводы выводятся либо в виде петель того провода, которым производится намотка, либо полосками латуни или красной меди, припаиваемыми к соответствующим виткам. Для повышения электрической и механической прочности обмотка подвергается пропитке.

Рис. 3-22. Работа переключателя.
Остановимся на переключателях, посредством которых осуществляется переход от одного отвода автотрансформатора к другому. Если переключатель имеет одну щетку, то при ее переходе с одного контакта на другой (рис. 3-22) происходит разрыв цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора.


Рис. 3-23. Конструкция переключателя.
Это вызывает большие скачки регулируемого напряжения, что ведет к появлению перенапряжений. Кроме того, при разрыве цепи между щеткой и контактом возникает дуга, которая подплавляет как щетку, так и контакт и ухудшает тем самым работу переключателя. Поэтому он имеет обычно две щетки, соединенные через межко/нтактное сопротивление R (рис. 3-22). Щетка S1 является рабочей щеткой, щетка S2— вспомогательной. Рабочая щетка стоит на рабочем контакте, вспомогательная— на холостом, находящемся в промежутке между рабочими; при движении щеток ток короткого замыкания витков автотрансформатора, заключенных между контактами C1 и С2, ограничен межконтактным сопротивлением R.
Типичная конструкция переключателя приведена на рис. 3-23. Контакты большего диаметра 1 являются рабочими, меньшего 2 — холостыми. Чтобы ось коммутатора не находилась под напряжением, имеется токосъемное кольцо 3. Щетки 4 вместе с межконтактным сопротивлением 5 укреплены на гетинаксовой планке и перемещаются при повороте оси, которая снабжается рукояткой. Материалом для щеток служит красная медь, для контактов — латунь. Конструкция переключателя обычно предусматривает фиксацию щеток в рабочем положении: в описываемой конструкции фиксатор расположен на задней стороне переключателя. Наличие фиксации позволяет рассчитывать межконтактное сопротивление лишь на кратковременный ток. Поэтому при случайной задержке щеток  промежуточном положении оно может перегореть.
В настоящее время во многих отраслях электротехники, в том числе и в рентгеноаппаратостроении, широко применяются регулировочные автотрансформаторы со щеточным контактом, движущимся по зачищенной обмотке. Такие автотрансформаторы иногда называют варнаками; в отечественном рентгеноаппаратостроении автотрансформаторы со щеточным контактом получили наименование вариаторов.

Рис. 3-24. Включение однофазного и трехфазного вариаторов.

Рассмотрим особенности вариаторов. Та часть обмотки вариатора, которая предназначается для регулировки напряжения, обязательно должна быть в верхнем ряду намотки. При регулировке напряжения от нуля на стержне магнитопровода вообще должен быть всего один ряд. Так как вариаторы обычно предназначаются для широкого интервала регулирования, то следует принять меры, чтобы вариатор не был слишком длинным. Помимо чисто конструктивных неудобств большая длина приводит к повышенной индуктивности рассеяния, обусловливаемой недостаточной магнитной связью между частями обмотки, разделяемыми щеточным контактом.

  Длину вариатора удается уменьшить применением (для интервала регулирования) прямоугольного провода, укладывающегося на узкое ребро. Отношение сторон у такого провода берется не более 1 : 8. Кроме того, обмотку обычно распределяют между стержнями магнитопровода (рис. 3-24); по каждой части обмотки движется отдельная щетка, причем щетки приводятся в движение одновременно.
В отечественных вариаторах обычно применяются круглые графитовые щетки, катящиеся по обмотке. Для правильной работы щеточного контакта давление па щетку должно нормироваться в определенных пределах. При пониженном давлении чрезмерно возрастает переходное сопротивление рабочему току, при повышенном давлении чрезмерно понижается сопротивление току виткового замыкания. И то и другое приводит к перегреву щетки. Давление на щетку задается пружиной, имеющейся на щеткодержателе.
Расчетное значение магнитной индукции в вариаторах берется в тех же пределах, что и в автотрансформаторах с отводами; э. д. с. на виток берется меньшей (до 1,5 В/виток) для ограничения тока виткового замыкания через щетку.

Рис. 3-25. К расчету проходного сопротивления автотрансформатора.
Остановимся на параметрах R и L — активном сопротивлении и индуктивности рассеяния—регулировочного автотрансформатора. Когда говорят о сопротивлении автотрансформатора (активном или реактивном), обычно имеют в виду сопротивление короткого замыкания, которое принято называть проходным сопротивлением автотрансформатора. Проходное сопротивление регулировочного автотрансформатора изменяется при регулировке из-за изменения коэффициента трансформации.
Проходное сопротивление понижающего автотрансформатора, приведенное к его первичной цепи и выраженное в комплексной форме, можно представить формулой: *

(рис. 3-25,а). Учитывая лишь активную составляющую, имеем

Формула для сопротивления, приведенного ко вторичной цепи, получается, как и для трансформатора, умножением сопротивления, приведенного к первичной цепи, на квадрат коэффициента трансформации:

Проходное сопротивление повышающего автотрансформатора, приведенное к его первичной цепи, можно представить формулой

(рис. 3-25,б).
Учитывая по-прежнему лишь активную составляющую, имеем
а для сопротивления, приведенного ко вторичной цепи,


Рис. 3-26. Зависимость проходного сопротивления автотрансформатора от коэффициента трансформации.
а — сопротивление автотрансформатора приводится к его первичной цепи; б — сопротивление автотрансформатора приводится к его вторичной цепи.

На рис. 3-26 представлено в относительных единицах изменение активной составляющей проходного сопротивления регулировочного автотрансформатора в зависимости от его коэффициента трансформации в предположении, что активное сопротивление самой обмотки изменяется равномерно от витка к витку вдоль всей обмотки. За единицу принято активное сопротивление той части обмотки, к которой присоединяется сеть.

В регулировочных автотрансформаторах индуктивностью рассеяния интересуются в большей мере, чем в главных трансформаторах, поскольку она здесь (в частности, в вариаторах) может иметь большую величину. Индуктивность рассеяния регулировочного автотрансформатора сказывается также на напряжении питаемых им вспомогательных цепей. Для уменьшения индуктивности рассеяния в вариаторах иногда прибегают к дополнительным компенсационным обмоткам,
располагаемым под основными. Применение компенсационных обмоток обязательно в трехфазных вариаторах, используемых в питающих устройствах с шести- и двенадцатифазным выпрямлением.

Рис. 3-27. Схема одновременного переключения регулировочного автотрансформатора и главного трансформатора с треугольника на звезду.
Для трехфазных питающих устройств целесообразна также схема, изображенная па рис. 3-27, в которой, переключая регулировочный автотрансформатор со звезды на треугольник (и наоборот), автоматически производят переключение обмоток трансформатора. Такая схема способствует экономии меди в автотрансформаторе и выравнивает падение напряжения при переходе от одного сетевого напряжения к другому.
Ее недостатком является отсутствие общих питающих проводов у первичных обмоток главного трансформатора.
Все сказанное о регулировке напряжения на трубке правомерно для рентгеновских аппаратов всех назначений. Особенно регулировки напряжения в рентгенодиагностических аппаратах рассматриваются в § 5-5.
Переходя к регулировке анодного тока рентгеновской трубки, напомним, что она осуществляется изменением тока накала трубки путем изменения первичного напряжения трансформатора накала. Наиболее распространенным способом является включение регулировочного реостата последовательно с первичной обмоткой трансформатора накала. Так как анодный ток трубки зависит от тока накала в очень сильной степени, и если желают иметь плавное изменение анодного тока, сопротивление регулировочного реостата должно изменяться также очень плавно. Конструкции реостатов, осуществляющих плавную регулировку, весьма разнообразны. Материалом для реостатов обычно служит константан, удельное сопротивление которого почти не зависит от температуры. Особое внимание обращается на надежность подвижного контакта.

Для плавного изменения анодного тока трубки можно использовать также вариатор, осуществляющий регулировку высокого напряжения. Первичная обмотка трансформатора накала питается при этом через дополнительный щеточный контакт на вариаторе, передвигающийся независимо от щеточного контакта, регулирующего напряжение на трубке. В этом случае нельзя использовать в цепи накала феррорезонансный стабилизатор.
В питающих устройствах с заданными уставками анодного тока трубки применяют ступенчатую регулировку. Для каждого тока имеется свое, заранее подгоняемое сопротивление, и переход с одного тока на другой осуществляется переключением сопротивлений.
В питающих устройствах рентгенодиагностических аппаратов должен предусматриваться (для прицельных снимков) быстрый переход от просвечивания к снимку и наоборот, требующий и быстрого изменения режима накала нити катода рентгеновской трубки. Тепловая инерция нити такова, что время становления температуры нити определяет наряду со временем разгона анода (у трубки с вращающимся анодом) минимально допускаемое время перехода, равное 0,8—1,2 с*.

* В это же время происходит подача кассеты в облучаемое поле при прицельных снимках.

Интересно отметить, что использование сопротивлений для подготовки под заданный режим накала приводит к замедлению нарастания температуры нити. Действительно, сопротивление нити не остается неизменным, а увеличивается с нагревом. Поэтому в первые моменты перехода на подгоночное сопротивление приходится большая, а на нить — меньшая доля напряжения, чем после установления температуры, что и вызывает указанное замедление. Чтобы его избежать или ослабить, можно использовать для подгонки отдельный маломощный автотрансформатор с отводами, к которым (непосредственно или через незначительные сопротивления) присоединять первичную обмотку трансформатора накала.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »