Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Однополупериодная вентильная схема - 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

Включение высоковольтного вентиля последовательно с рентгеновской трубкой в однополупериодной схеме имеет целью облегчить условия работы трубки: снять обратное напряжение в холостой полупериод и предотвратить появление обратного тока, если трубка теряет вентильное свойство *.
Однополупериодная вентильная схема с заземлением анода рентгеновской трубки изображена на рис. 4-14. Емкость, показанная на схеме и как бы включенная на выходе питающего устройства, представляет собой емкость трансформатора накала трубки, а если трубка соединяется с питающим устройством посредством высоковольтного кабеля, то и емкость этого кабеля.

Рис. 4-44. Однополупериодная вентильная схема.
Примем вначале, что емкость мала (высоковольтный кабель отсутствует), а ток нагрузки сравнительно велик. В рабочий полупериод вентиль и трубка проводят ток и напряжение на трубке отличается от напряжения трансформатора на величину падения напряжения на вентиле, которое сравнительно невелико. Емкость в первую половину рабочего полупериода заряжается через вентиль, а во вторую — разряжается через трубку. Ввиду малой величины емкости ее ток будет мал по сравнению с током нагрузки и им можно пренебречь.
Все сказанное о расчете токов и мощности трубки в однополупериодной безвентильной схеме (§ 4-2) справедливо и для рассматриваемого случая. Ввиду того, что рентгеновская трубка защищена вентилем от обратного тока, ее предельно допустимая мощность (и предельно допустимое напряжение) обычно выше, чем в безвентильной схеме. Уменьшение максимума рабочей полуволны вторичного напряжения трансформатора может быть вычислено по той же формуле, что и для безвентильной схемы:

Уменьшение напряжения на рентгеновской трубке будет несколько большим за счет падения напряжения на вентиле:
(4-14)
Обратимся теперь к холостому полупериоду. Если в качестве высоковольтного вентиля используется высоковольтный кенотрон, то можно считать, что напряжение на трубке будет равным (или близким) нулю в течение всего холостого полупериода, так как емкость к концу рабочего полупериода успела разрядиться, кенотрон же и поддерживающая его арматура обладают ничтожными утечками (сопротивление изоляции весьма велико) и цепь питания емкости можно считать разорванной. Если используются полупроводниковые выпрямители, картина изменяется, поскольку они обладают заметной утечкой, через которую в холостой полупериод будет происходить зарядка емкости. Распределение обратного напряжения между трубкой и вентилем будет зависеть от величины RC, где R— сопротивление этой утечки. Чем меньше величина RC, тем большая доля напряжения приходится на трубку.
* Здесь и везде в дальнейшем под высоковольтным вентилем понимается или высоковольтный кенотрон, или полупроводниковые выпрямители в количестве, рассчитанном на соответствующее обратное (запираемое) напряжение (§ 3-7).
При холостом ходе емкость С, зарядившись через высоковольтный вентиль до полного напряжения трансформатора, может разряжаться только через утечку вентиля. Это приводит к повышению напряжения на вентиле (см. далее); это повышение будет тем больше, чем больше величина RC.
При использовании полупроводниковых выпрямителей величина RC в рассмотренном случае, с одной стороны, достаточно мала, с другой — достаточно неопределенна, что нс позволяет рекомендовать такую схему. При использовании высоковольтного кенотрона следует считаться с возможностью значительного повышения напряжения на нем при холостом ходе и малой нагрузке, граничащей с холостым ходом.
Примем теперь, что рентгеновская трубка соединяется с питающим устройством посредством высоковольтного кабеля, емкость которого по крайней мере на порядок величины больше емкости трансформатора накала трубки. Эта емкость, зарядившись при холостом ходе через вентиль, будет находиться под постоянным напряжением, равным амплитуде вторичного напряжения трансформатора, поскольку в этом случае величина RC достаточно велика, чтобы можно было и при использовании полупроводниковых выпрямителей пренебречь в первом приближении разрядкой емкости.
Таким образом, при холостом ходе напряжение на выходе питающего устройства иа будет постоянным. Обратное напряжение на вентиле uv складывается из напряжения на емкости и напряжения трансформатора: ит = Е2макс sin ωt (рис. 4-15) и может быть выражено формулой
(4-15)
(напряжение на вентиле для большей ясности отложено вниз от оси абсцисс).
Β момент t=Т/4 uv= 0, в момент t=3T/4 uv=Uмакс=2Eмакс. Напряжение на вентиле, следовательно, пульсирует от нуля до максимума, равного удвоенной амплитуде вторичного напряжения трансформатора. Другими словами, вентиль должен выдерживать обратное напряжение, равное удвоенному напряжению на выходе питающего устройства.
Предположим теперь, что через трубку проходит ток, но сравнительно небольшой. Емкость будет периодически заряжаться через вентиль и разряжаться через трубку.
Пусть в некоторый момент времени t1 окончилась зарядка емкости, напряжение на емкости равно максимуму и начинается ее разрядка. По мере разрядки напряжение на емкости постепенно уменьшается. Если принять, что трубка работает на насыщение, то величина разрядного тока от напряжения не зависит и в течение всего времени разрядки остается неизменной. Вследствие этого напряжение на емкости уменьшается равномерно.
Во время разрядки к вентилю приложено обратное напряжение и ток во вторичной обмотке главного трансформатора отсутствует. Как видно из рис. 4-15, вторичное напряжение главного трансформатора во время разрядки уменьшается до нуля, затем увеличивается, достигает обратного максимума (максимума холостой полуволны), опять уменьшается, проходит через нуль и вновь возрастает. В момент t=t2 возрастающее напряжение трансформатора становится равным уменьшающемуся напряжению на емкости: разрядка оканчивается и начинается зарядка.

Обратное напряжение на вентиле в течение разрядки возрастает до максимума, которого оно достигает почти в тот же момент, когда проходит через максимум напряжение трансформатора, а затем уменьшается вновь до нуля. Максимальное значение напряжения на вентиле теперь не равно удвоенной амплитуде напряжения трансформатора, а меньше, так как емкость к моменту прохождения напряжения через максимум успевает несколько разрядиться.

Рис. 4-15. Кривые напряжения и тока однополупериодной вентильной схемы с учетом емкости кабеля.
—---------- холостой ход; -------------  — малая нагрузка.
После момента времени t2 под действием возрастающего напряжения трансформатора происходит зарядка емкости через вентиль. Так как рентгеновская трубка присоединена параллельно емкости, то во время зарядки она получает питание также от главного трансформатора. Таким образом, через вторичную обмотку трансформатора и через вентиль при зарядке проходит ток, который состоит из зарядного тока емкости и анодного тока рентгеновской трубки.
Если принять падение напряжения на вентиле при прохождении тока равным нулю, то напряжение на емкости и рентгеновской трубке равно вторичному напряжению главного трансформатора. По мере зарядки это напряжение увеличивается и в момент t3 = t1 + T достигает максимума — зарядка емкости кончается и вновь начинается ее разрядка. Нетрудно видеть, что в случае, если емкость разряжается не полностью, время зарядки и время разрядки в сумме равны периоду. Время зарядки составляет некоторую часть того полупериода, который мы условились называть рабочим, время же разрядки охватывает весь холостой полупериод и остающуюся часть рабочего. При этом напряжение на трубке всегда больше нуля и анодный ток проходит через трубку в течение всего периода.
При достаточно большой нагрузке емкость успевает разрядиться раньше, чем напряжение трансформатора достигает пуля в конце холостого полупериода. Β этом случае ток через трубку проходит с перерывами. При дальнейшем возрастании нагрузки анодный ток становится значительно больше зарядного тока и емкость успевает разрядиться уже в конце рабочего полупериода.
Из сказанного ясно, что режим работы аппарата целиком зависит от соотношения емкости и тока трубки. Если емкость успевает разряжаться полностью, то напряжение пульсирует от нуля до максимума, равного амплитуде напряжения трансформатора. Если емкость полностью разряжаться не успевает, то пульсации уменьшаются и становятся зависимыми от нагрузки:

В этой формуле ∆q — количество электричества, теряемое емкостью в течение ©сего времени разрядки t2—t1; Iа — анодный ток рентгеновской трубки, представляющий собой одновременно разрядный ток емкости. Обозначив через δ время зарядки в долях периода, получаем формулу в несколько ином виде:
(4-16)
Так при Uа.макс = 100 кВ, Iа = 5 мА и С= 1 000 пФ пульсации близки к предельным. Как мы видим, емкость кабеля дает слабое сглаживание напряжения.
Если хотят повысить сглаживание, то присоединяют параллельно трубке высоковольтный конденсатор. Его емкость может быть подобрана, исходя из соотношения (4-116), в котором следует задаться величиной пульсаций. Так как время зарядки неизвестно, то для ориентировочного подсчета полагают δ=0, что несколько повышает величину емкости.

Рис. 4-16, Сдвоенная однополупериодная вентильная схема.
Как уже указывалось (§ 2-2), условия работы трубки при параллельно присоединенном конденсаторе резко утяжеляются. Когда трубка «газит», конденсатор быстро разряжается, способствуя дальнейшему развитию в трубке газового разряда. Для облегчения работы трубки последовательно с нею следует (включать многоомное успокоительное сопротивление: его величину обычно берут такой, чтобы падение напряжения на нем при номинальном режиме составляло примерно 5% напряжения на трубке.
 
(4-17)

При сглаживающем действии конденсатора мощность, воспринимаемая анодом трубки, возрастает; коэффициент с уменьшением пульсаций стремится к единице. Возрастают также действующие значения вторичного и первичного тонов трансформатора. На величину ∆Uа.макс будут оказывать заметное влияние наряду с R также параметры L и С, поэтому формулой (4-14) можно пользоваться лишь как приблизительной.
Если на выходе питающего устройства с кабельными выводами хотят иметь симметричное напряжение, то используют сдвоенную схему (рис. 4-16). Работа сдвоенной схемы в принципе нс отличается от работы схемы рис. 4-14, а потому мы на ней не останавливаемся.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »