第四章高压发生装置--1

1、第四章,高压发生装置,1,基本要求,?,1.,掌握,高压变压器,的特点、构造、工作原理及过,渡过程；,?,2.,掌握,高压元器件,中灯丝变压器、高压整流器、,高压电缆、高压插头与插座、高压交换闸、变压,器油的工作原理、组成结构及特点。,2,X,射线的产生装置主要包括三部分：,X,射线,管、高压电源及低压电源，如图所示,3,作用,?,把自耦变压器输入的交流,电压升高数百倍,，再,经,整流,，为,X,线管提供产生,X,线所需的直流高压,（,kV,）；,?,把,X,线管灯丝初级电路输入的,交流电压降低,，为,X,线管灯丝提供加热电压；,?,如配有两只以上,X,线管，还要完成管电压和灯丝,加热电压的切

2、换。,4,构成,?,?,由高压变压器、,X,线管,灯丝变压器、高压整流,器、高压交换闸、高压,插头和插座等高压器件,组成。,按要求组装后置于方形,或圆形钢板制成的箱体,内，箱体内充满,变压器,油,，以加强各部分的,绝,缘和散热,，箱体应,接地,，,以防止高压电机造成的,危害。,5,6,变压器的结构,+,铁心,i,1,N,1,u,1,u,2,N,2,变压器,+,i,2,Z,L,次次,绕组,初次,绕组,初次绕组,绕组：,次级绕组,铁心,变压器的电路,由闭合式高导磁硅钢片叠成,给磁通提供通路,厚,0.35mm,变压器的磁路,7,涡流：,交变磁通在铁心内产生感,应电动势和电流，称为涡流。涡流,在垂直于

3、磁通的平面内环流。,涡流损耗,:,由涡流所产生的功率损耗。,涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。,减少涡流损耗措施：,提高铁心的电阻率。钢片表面均,涂上一层薄的绝缘漆，并采取交叉,叠片的方法，把涡流限制在较小的,截面内。,?,?,8,自耦变压器,自耦变压器的特点是铁芯上,只有一组线圈,，这个线圈,有一个或几个抽头。,如果让整个线圈作原线圈，则部分线圈就是副线圈，,就成了一个降压变压器；反之部分线圈作原线圈，整,个线圈作副线圈，就成一个升压变压器，这种变压器,结构简单，调节电压方便，广泛用作调压变压器。,U,1,n,1,9,各式各样的变压器,返回,10,第一节,高压变压器（,high transf

4、ormer,）,?,高压变压器是产生交流高压的器件，其输出经整,流后为,X,线管提供管电压。,?,其工作原理与普通变压器相同，但运行状态较为,特殊，在结构、性能、容量、规格等方面具有如,下特点：,11,特点,?,（,1,）高压变压器次级中心点接地：采用两个次级,绕组同相串联，中心点接地的方式。,?,（,2,）变压比小：次级输出的交流电压很高：诊,断,X,线机,kV,为,30,150kV,，治疗,X,线机,kV,可达,200,300kV,或更高。,（,3,）设计容量小于最高输出容量：变压器工作属,于瞬时高负荷、连续低负荷，因而其设计容量可,等于最高输出容量的,1/5,1/3,。,（,4,）浸泡在

5、绝缘油中：,提高各部件间的绝缘性,能和散热性能。,?,?,12,一、构造,?,组成：,由铁心、初级绕组、次级绕组、绝缘材料,和固定件等组成。,?,要求：,结构紧凑、体积小、重量轻；具有良好的,绝缘性能和散热效率，负载时内部不产生过大的,电压降。,13,14,1.,铁心,?,?,作用：给磁通提供通路,形状：,闭合“口”字形或“日”字形,。为了使铁,心夹紧以减少漏磁，多采用扁铁或角铁夹夹持并,用螺栓紧固。,现代诊断用,X,线机的高压变压器，广泛采用,C,形,卷,绕铁心，它是用带状冷轧硅钢片经过卷绕、成形、,退火、浸渍等多种手续加工而成。特点：提高了,磁导率；重量轻、体积小。,?,15,16,2.,

6、初级绕组,?,匝数较少,，一般为数百匝；,所加的电压不高,，一,般在,500V,以下，但瞬间通过的电流很大；中型以,上诊断用,X,线机摄影可达上百安培。故对,线圈层间,绝缘强度的要求不十分严格,。,一般采用厚度为,0.12mm,的电缆纸或多层,0.02mm,的,电容器纸作为绝缘介质。初级导线多用线径较粗,的纱包或玻璃丝包扁铜线，将线圈分若干层绕在,绝缘纸筒上。有的高压变压器将初级绕组绕成两,个，同相串联或并联后使用。,初级绕组的直流电,阻很小，一般在,1,欧姆以下。,17,?,3.,次级绕组,?,它通过的电流很小，一般在,1000mA,以下，故多采,用,线径很小的油性或高强度漆包线绕制,。,?

7、,因为次级绕组总匝数在数万到数十万匝之间，输,出的,交流电压很高,，故多绕成匝数相同的两个绕,组同相串联在一起，套在初级绕组外面。,初、次级间必须有良好的绝缘。因高压变压器的,变压比多在,1,：,500,范围内，每个次级绕组呈阶梯,状绕成数十层，层间电压一般为,1000,1500V,，故,为提高层间绝缘强度。层间绝缘材料常选用电容,器纸，且每层绕组边缘要留有,6-10mm,的宽度。,18,?,?,另外，为了增强绕组的抗电强度和机械强度，防,止突波电压冲击时出现断电现象，次级绕组的开,始和最后二、三层都用绝缘强度高、线径较粗的,漆包线制成。,有的高压变压器为防止高压袭击初级回路，保证,人员和设备

8、的安全，在初、次级回路之间加一层,不闭合的薄铜片，并将其接地作为屏蔽层。,?,19,4.,中心点接地,?,诊断用,X,线机高压变压器都采用两个次级绕组同相,串联，,次级中心点接地,的方式，这样可,使高压变,压器的绝缘要求降低一半,。,原理：,高压次级中心点接地后可获得与大地相同的零电,位，因此次级两根输出线的任何一根对中心点的,电压，等于两根输出线间电压的一半，这样可使,高压变压器的绝缘要求降低一半，构成高压变压,器的各种材料的耐压要求降低一半,20,?,?,21,?,由于次级中心点电位为零，可以把,mA,表,串接在次,级中心点处，安装在控制台上，使控制台免受高,压威胁，从而保证操作人员的安全

9、。,保护措施：为防止,mA,测量回路断路而使中心点电,位升高，设有保护装置。,?,多数,X,线机在两个中心点接线柱上,并联一对放电,针或一个纸介电容器,，当中心点电位对地升高时，,放电针放电或电容器击穿，将次级中心点对地短,路，起到保护作用。,有的,X,线机在次级中心点的两个接线柱上，,并联,一只放电管,，当次级中心点电位升高时，放电管,起辉导通，同样起到保护作用。,22,二、工作原理,?,高压变压器同普通变压器工作原理一样，遵循下,述基本工作原理：,1.,2.,3.,4.,变压比,能量守恒,匝数计算,空载电流,23,1.,变压比,?,在理想状态下，初、次级电压和绕组匝数之间的,关系为：,?,

10、?,U,1,N,1,?,?,K,U,2,N,2,K,为变压器的变压比，变压器的重要技术参数之一。,对于变压比一定的变压器，输出电压随着输入电,压的增减而增减。也就是，调节高压变压器的初,级输入电压，可以获得不同数值的输出电压。,24,2.,能量守恒,?,?,?,当变压器本身的能量损耗忽略不计时，根据能量,守恒定律，初级输入功率等于次级输入功率：,P,1=,U,1,I,1,P,2=,U,2,I,2,U,1,I,1=,U,2,I,2,当变压器功率一定时，,初、次级电压与电流成反,比,，即：输出电压越高，输出电流越小。这也是,高压变压器次级绕组径细，初级绕组径粗的原因。,对于大功率变压器，工作时初级

11、回路中流过的电,流很大，这就要求,电源内阻,有较小的阻值，才能,保证电源电压降不超过某一允许值，进而保证,kV,预示的准确性。而对于小功率变压器，对于电源,内阻的要求可适当放宽。,25,3.,匝数计算,?,当已知高压变压器铁心截面积、磁通密度、输入,电压频率和初、次级绕组匝数或电压时，可求得,初,、,次,级,电,压,或,绕,组,匝,数,。,即,：,8,-8,U,=4.44,10,fNBS,U,?,10,N,?,4.44,fBS,?,当其他参数不变时，高压变压器的工作频率与铁,心的横截面积成反比。现代,X,线机广泛采用高频技,术，可使高压变压器铁心的横截面积大幅减小，,进而减小了高压变压器的体积

12、的重量。,26,4.,空载电流,?,定义：当高压变压器空载时，初级绕组中有一很,小的电流,I,0,流过，该电流称为空载电流。,?,空载电流是衡量高压变压器质量的标准之一，对,于给定的高压变压器而言，,I,0,一定，其值越小越,好，该电流由下式决定：,?,B,为磁通密度，,L,为闭合铁心的平均长度，,N1,为初,级绕组匝数，,为铁磁材料磁导率。,27,BL,I,0,?,1,.,78,?,N,1,三、过渡过程,?,当变压器接入电网时，励磁电流不是立即变成稳,定状态，而是经历一个不稳定的过程，即过渡过,程，亦称暂态过程。,突波电压,?,暂态电流,?,28,1.,突波电压,?,?,?,定义：,如果高压

13、变压器在电源电压最大时，即,相,位角为,/,2,时接通,，由于磁通的变化从零开始，,因此没有暂态电流。但是在高压变压器的,次级却,产生比正常值大,1.5,倍的脉冲电压,，此脉冲电压称,为突波电压，简称突波。,影响：,由于,X,线机的曝光动作频繁且高压变压器通,电时间短，若不采取措施防止突波电压，,高压元,器件将被高压击穿,。,减少突波电压的措施：,X,线机一般设有,防突波电路,或使高压变压器在交流电源过零时接通,以防产生,突波电压，保护高压元器件免遭击穿损坏。,29,2.,暂态电流,?,定义：在过渡过程中，励磁电流瞬间峰值有时可,达到,负载电流的十倍以上,。过渡过程中的励磁电,流通常称为暂态电

14、流。,高压变压器在接通时也同样存在上述过程，这个,过渡过程,与电源接通时的相位和铁心中的剩磁,有,密切关系。,若高压变压器在电源零相位时接通，且铁心中无剩磁，暂,态电流较大；若铁心中由剩磁，且剩磁的方向和接入时的,磁通的方向相同，则总磁通将远远超过铁心的饱和磁通，,结果就会产生很大的暂态电流；若剩磁的方向和接入时的,磁通方向相反，则总磁通很小，暂态电流很小。,30,?,?,?,影响：,由于,X,线机的曝光动作频繁且高压变压器通电时,间很短，若不采取措施防止暂态电流，则每次曝,光开始，将由于暂态电流过大而使,管电压降低,，,进而影响,X,线的输出。,过大的暂态电流将,使高压器件的绝缘强度下降而,

15、容易被击穿、损坏,。,31,?,减少暂态电流的措施：,高压变压器的接通时刻与前一次曝光的最后一个,脉冲反相。,曝光时间为偶数个脉冲时，并且是在电源电压零,相位时将高压变压器接通。,曝光前将高压变压器直流预磁，曝光时高压变压,器反相接通。,32,第二节,高压元器件,一,二,三,四,五,灯丝变压器,高压整流器,高压电缆、高压插头与插座,高压交换闸,变压器油,33,一、灯丝变压器,?,X,线机中的灯丝变压器是为,X,线管提供灯丝加热电,压的,降压变压器,。,?,双焦点,X,线管需配备,两个结构相同、规格不同,的灯,丝变压器。,34,（一）结构,?,?,组成：铁心、初级绕组、次级绕组,1.,铁心,?,

16、一般用,0.35mm,涂有漆硅钢片以交错叠片的方法制,成“口”字形或,C,字形，有的铁心还将有绕组的一,臂叠成阶梯形。,2.,初级绕组,因,流过初级绕组的电流很小,，故采用的导线直径,很细，一般用线径为,0.19-0.93mm,的漆包线，总匝,数为,1000,匝左右。,35,?,?,?,?,3.,次级绕组,因,次级绕组流过的电流较大,，多用直径为,2mm,左右,的纱包或玻璃丝包原铜线，总匝数多为数十匝。,36,37,（二）特点,?,次级绕组电位很高：,灯丝变压器次级绕组的一端,与高压变压器次级绕组的一端相连，当高压变压,器工作时，灯丝变压器次级绕组电位很高，这就,要求初、次级间具有良好的绝缘，

17、绝缘强度不能,低于高压变压器最高输出电压的一半。,?,变压比大：,灯丝变压器初级电压在,100,220V,之间，,次级电压在,5,12V,之间，功率在,100W,左右。,次级电流较大：,灯丝变压器次级电流为,8,20A,，,以保证,X,线管灯丝正常加热。负载时次级电压比空,载时低，一般低,10%,20%,。,38,?,二、高压整流器,?,定义：高压整流器是一种将高压变压器次级输出的,交流电压变为脉动直流高压的电子元件。,1,、自整流（小型,X,线机）,?,?,利用,X,线管自身的整流作用进行整流：将高压变压器,次级输出的交流高压直接加在,X,线管两端，正半周时，,阴极发射的电子飞向阳极，形成,X,线；负半轴时，阴,极发射的电子不能飞向阳极，,X,线管不辐射,X,线。,?,缺点：不能充分发挥,X,线管的额定容量；负半周无,X,线产生，逆电压很高，容易使高压电缆、高压插头、,高压插座、高压整流器和,X,线管等高压元器件的击穿,损坏。,39,?,2,、,高压整流器（中型以及上,X,线机）,?,设有高压整流电路，利用高压整流元件，高压流,变压器输出的交流高压变成脉动直流高压。正接,X,线管阳极，负接阴极，,正负半周均能辐射,X,线,，克,服了自整流,X,线机仅在正半周辐