Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Схема удваивания со сглаженным напряжением - 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. 4-39. Кривые напряжений и токов в схеме удваивания со сглаженным напряжением.
--------- — холостой ход; ---------------  — нагрузка.
Схема удваивания со сглаженным напряжением изображена на рис. 4-38. Рассмотрим холостой ход. Каждый из конденсаторов С1 и С2, зарядившись, находится под постоянным напряжением, равным амплитуде вторичного напряжения трансформатора: Uc = EM .Таким образом, на выходе схемы действует постоянное напряжение, равное сумме напряжений конденсаторов: Uа =2E2макс. Каждый из вентилей находится под пульсирующим обратным напряжением с максимумом, равным напряжению Ua.
Предположим теперь, что через рентгеновскую трубку под действием напряжения Un проходит анодный ток. Каждый из конденсаторов заряжается через свой вентиль и разряжается через трубку, причем зарядка одного конденсатора сдвинута во времени относительно зарядки второго конденсатора на половину периода.

Рис. 4-38 Схема удваивания со сглаженным напряжением.

Пусть в момент времени t1 (рис. 4-39) окончилась зарядка конденсатора Сι и началась его разрядка. За время от t = t1  до t — t2 конденсаторы, соединенные последовательно, разряжаются через рентгеновскую трубку и через вторичную обмотку главного трансформатора ток не проходит (рис. 4-40,а). В момент t2 увеличивающееся напряжение трансформатора становится равным уменьшающемуся напряжению конденсатора С2 оканчивается и начинается его зарядка. Во время этой зарядки от t=t2 до t = t3 действует схема рис. 4-40,б. При этом через трансформатор проходят разрядный ток конденсатора С1 и зарядный ток конденсатора С2. В момент t3 напряжение конденсатора С2 достигает максимума и зарядка его оканчивается.

Рис. 4-40. Прохождение тока в схеме удваивания со сглаженным напряжением.
После этого оба конденсатора вновь оказываются соединенными последовательно и разряжаются через рентгеновскую трубку; ток через вторичную обмотку главного трансформатора вновь не проходит. В момент t4   оканчивается разрядка конденсатора Ci и начинается его зарядка. Во время этой зарядки действует схема рис. 4-40,б, причем через трансформатор проходят разрядный ток конденсатора С2 и зарядный ток конденсатора С1. В момент + Т зарядка конденсатора C1 оканчивается и вновь начинает действовать схема рис. 4-40,а.
Как и в схеме удваивания с пульсирующим напряжением, время зарядки и время разрядки в сумме равны периоду, причем время разрядки значительно больше времени зарядки. Количество электричества, отданное конденсатором при разрядке, равно количеству электричества, полученному при зарядке. Импульсы тока, проходящего через трансформатор, достигают больших значений. Все сказанное при рассмотрении схемы удваивания с пульсирующим напряжением об искажении кривой напряжения трансформатора при зарядке остается верным и для схемы удваивания со сглаженным напряжением.
Напряжение на выходе схемы при нагрузке, как и при холостом ходе, равно сумме напряжений конденсаторов. Однако оно теперь меньше удвоенной амплитуды напряжения трансформатора и имеет пульсации, обусловленные разрядкой и зарядкой конденсаторов. Величина пульсаций тем больше, чем больше анодный ток и меньше емкость конденсаторов. Емкость обычно подбирается такой величины, чтобы при полном рабочем напряжении и полном рабочем токе пульсации не превышали 5—10% анодного напряжения; уменьшенная величина пульсаций объясняется тем, что здесь от величины пульсации зависит интенсивность рентгеновского излучения.

Благодаря малой величине пульсаций трубка работает с высокой отдачей рентгеновских лучей. В то же время условия работы трубки значительно тяжелее, чем в схеме удваивания с пульсирующим напряжением, поскольку трубка присоединена параллельно конденсаторам. Для облегчения работы трубки последовательно с нею симметрично с обеих сторон включают многоомные успокоительные сопротивления (на схеме рис. 4-38 эти сопротивления не показаны). Величина сопротивлений берется такой, чтобы падение напряжения на них при номинальном режиме составляло примерно 5% напряжения на трубке.

Переходим к расчету токов. Как и в случае схемы удваивания с пульсирующим напряжением, начнем с расчета максимума зарядного тока. Количество электричества, отдаваемое при разрядке, может быть выражено формулой

здесь Iа — анодный ток трубки, а δ — время зарядки конденсатора в долях периода. Приравняв это выражение формуле (4-41) и приняв во внимание (4-40), получим:
(4-54)

Полагая, как и прежде, что  получаем упрощенную формулу

(4-58)
Влияние кабелей на работу питающего устройства сказывается в том, что их емкости, будучи присоединены параллельно основным конденсаторам, как бы несколько увеличивают емкость этих конденсаторов.

Рис. 4-41. Сдвоенная схема удваивания со сглаженным напряжением.

Рис. 4-42. Другая модификация схемы удваивания со сглаженным напряжением.
Схема удваивания со сглаженным напряжением является практически симметричной, и среднюю точку обычно заземляют. При заземлении вывода питающего устройства один из выводов вторичной обмотки главного трансформатора находится по отношению к земле под пульсирующим напряжением, максимум которого равен удвоенной амплитуде напряжения трансформатора. Это требует применения трансформатора с повышенной изоляцией. Аналогичные условия имеют место и в сдвоенной схеме (рис. 4-41).

На рис. 4-42 изображена измененная схема удваивания со сглаженным напряжением, которая оказывается целесообразной при заземлении вывода питающего устройства, поскольку с этим выводом непосредственно связан вывод трансформатора. Поэтому здесь не требуется применения трансформатора с повышенной изоляцией. Трансформатор, конденсатор С1 и вентиль V1 образуют схему удваивания с пульсирующим напряжением, заряжающую конденсатор С2 через вентиль V2 при холостом ходе до постоянного напряжения, равного удвоенной амплитуде напряжения трансформатора. Этой же величине равен и максимум обратного напряжения на вентилях.
Работу схемы при нагрузке поясняют кривые рис. 4-43. В момент времени t1 окончилась зарядка конденсатора С1. До момента времени t2 напряжение на этом конденсаторе остается неизменным, так как напряжение конденсатора С2 больше, чем общее напряжение трансформатора и конденсатора Си В момент t2 благодаря нарастанию напряжения трансформатора это общее напряжение становится равным напряжению конденсатора С2. Разрядка этого конденсатора через рентгеновскую трубку прекращается, и он начинает заряжаться до момента времени, когда он вновь переходит к разрядке. Во время зарядки конденсатора С2 питание рентгеновской трубки осуществляется от трансформатора и конденсатора С1. Напряжение последнего понижается вследствие разрядки на трубку и

Рис. 4-43. Кривые напряжений и токов схемы рис. 4-42.
---------- — холостой ход;  --------------  — нагрузка.
конденсатор С2. После момента времени t3 напряжение конденсатора C1 остается неизменным до момента t4, когда начинается его зарядка, продолжающаяся до момента t5 = = t1 + Т. Ток трансформатора является одновременно током конденсатора C1 и по форме кривой подобен току трансформатора в схеме рис. 4-38.
Пульсации напряжения на выходе схемы могут быть вычислены по формуле (4-16), где под С следует подразумевать емкость конденсатора С2. Сравнивая формулы (4-16) и (4-53), видим, что при равной величине пульсаций конденсатор С2 в схеме рис. 4-42 должен иметь большую емкость, чем конденсатор в схеме рис. 4-38, и к тому же он должен быть рассчитан на вдвое большее напряжение. Конденсатор C1 по емкости и напряжению следует брать примерно одинаковым с конденсатором в схеме рис. 4-38. Отсюда вытекает, что в схеме рис. 4-42, выигрывая на .изоляции трансформатора, проигрывают на размерах и массе конденсаторов.
Мощность, воспринимаемая анодом трубки, и действующее значение тока трансформатора в рассматриваемой схеме могут рассчитываться по формулам (4-36) и (4-55). Если принять приближенно, ЧТО Uс  2макс=Е2макс + Uc1mин —Iмакс + UC1min—IaR, то уменьшение напряжения на выходе можно представить так:

В то время как величина емкости С2 влияет на величину пульсаций напряжения на трубке, величина емкости С1 (как и в других конденсаторных схемах) влияет на уменьшение напряжения на трубке. Следует вновь подчеркнуть ориентировочный характер приводимых расчетов уменьшения напряжения в конденсаторных схемах.

Рис. 4-44. Сдвоенная схема удваивания, составленная из двух схем рис. 4-42.

Рис. 4-45. Кривые напряжении схемы рис. 4-44.
-------------- холостой ход; ----------- — нагрузка.

Рис. 4-47. Схема умножения напряжения.
На рис. 4-44 изображена сдвоенная схема, полученная из двух схем по рис. 4-42. Здесь следует различать согласованное и встречное включения трансформаторов Тр1 и Тр2. При согласованном включении обе половины работают во времени совершенно одинаково, что просто удваивает в каждый момент времени напряжение на трубке по сравнению с напряжением каждой половины схемы. При встречном включении, как показывает рис. 4-45, напряжения этих половин сдвигаются относительно друг друга на половину периода, что приводит к удвоению частоты пульсаций (как и в схемах рис. 4-38 и 4-41). Благодаря этому удвоению емкость конденсаторов С3 и С4 при заданной величине пульсаций может быть взята примерно в 2 раза меньшей, чем при согласованном включении трансформаторов, уменьшение же напряжения на выходе при тех же емкостях конденсаторов С4 и С2 будет несколько большим.

Рис. 4-46. Схема учетверения напряжения.

Таблица 4-1
Электрические величины основных выпрямительных схем

Примечания: I. Для схем 2 — 7 данные относятся к случаю без дополнительной сглаживающей емкости на выходе.
Для схем 4 и 5 в формулах для W под k подразумевается коэффициент трансформации половины схемы.
Для схем 7 и 8 под С понимается емкость основного конденсатора, для схемы 7 под С —емкость кабеля.

На рис. 4-46 изображена схема учетверения напряжения, представляющая собой по сути дела схему по рис. 4-44, в которой oбе половины питаются от одного трансформатора. Легко сообразить что работа трансформатора в схеме учетверения соответствует встречному включению трансформаторов в сдвоенной схеме и рис.4-45 верен для схемы учетверения с той только разницей, что кривые Uт1 , UТ2 должны быть объединены. Трансформатор в схеме учетверения должен быть рассчитан на удвоенную мощность по сравнению с трансформаторами в схеме рис. 4-44, так как токи трансформатора, поскольку он питает обе половины схемы, будут в 2 раза больше.
В рентгеновских аппаратах могут применяться также схемы многократного умножения напряжения (рис. 4-47). Такие схемы описаны в [Л. 121].
В табл. 4-1 приведено сравнение электрических величин основных выпрямительных схем, рассмотренных в этой главе.

* Вопрос о целесообразности использования трехфазных выпрямительных схем в рентгенодиагностических аппаратах послужил темой дискуссии в 30-х гг. [Л. 124—126]. В итоге фирма Филипс стала строить трехфазные рентгенодиагностические аппараты лишь в 50-х гг.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »