第四章X线机低压部件

1、1 X X线机低压部件线机低压部件包括包括： 自耦变压器自耦变压器 谐振式磁饱和稳压器谐振式磁饱和稳压器 空间电荷抵偿器空间电荷抵偿器 接触器与继电器接触器与继电器 控制开关控制开关 常用仪表常用仪表 本章介绍本章介绍X X线机低压部件的功能、结构线机低压部件的功能、结构及原理。及原理。第三节第三节 控制装置控制装置一一. . 控制台控制台( (一一) )控制台的功能控制台的功能X X线机的开机与关机，电源电压调整；线机的开机与关机，电源电压调整；根据需要选择合理的检查方式：透视、普根据需要选择合理的检查方式：透视、普通摄影、滤线器摄影、立位滤线器摄影等；通摄影、滤线器摄影、立位滤线器摄影等；

2、根据需要调节和选择曝光参数：管电压、根据需要调节和选择曝光参数：管电压、管电流与曝光时间，并能提前预示管电压；管电流与曝光时间，并能提前预示管电压；控制控制X X线的发生与停止，在曝光过程中指示线的发生与停止，在曝光过程中指示实际管电流值。实际管电流值。( (二二) ) 控制台的构造控制台的构造 控制台一般都是由控制台面板结构、内控制台一般都是由控制台面板结构、内部结构两部分组成。部结构两部分组成。（一）面板结构（一）面板结构控制台面板是技术人员操作控制台面板是技术人员操作X X线机和输线机和输入曝光参数的界面。入曝光参数的界面。面板上设有各种控制开关、按键、调面板上设有各种控制开关、按键、调

3、节旋钮和指示仪表。节旋钮和指示仪表。1 1开关开关 一般包括电源开关和手开关。一般包括电源开关和手开关。2 2选择器选择器 常用转换开关、琴键开关、刷形开关及常用转换开关、琴键开关、刷形开关及触摸式开关，现代触摸式开关，现代X X线机多用触摸式开关。线机多用触摸式开关。3 3调节器调节器 对中、大型程控对中、大型程控X X线机，在面板上通常线机，在面板上通常是用触摸式按钮来实施控制的。是用触摸式按钮来实施控制的。4 4显示器件显示器件 控制器面板上一般均设置有指示灯和显控制器面板上一般均设置有指示灯和显示仪表。示仪表。（二）内部结构（二）内部结构控制器内部有控制器内部有X X线机的低压部件、控

4、线机的低压部件、控制元件。制元件。X X线机控制器内部元器件的布局一般线机控制器内部元器件的布局一般分为分为三层三层。一般体积大、重量重的部件如。一般体积大、重量重的部件如自耦变压器、稳压器和空间电荷抵偿器等自耦变压器、稳压器和空间电荷抵偿器等排布在控制器的底层；中上层排布接触器、排布在控制器的底层；中上层排布接触器、继电器、延时器、大功率电阻及电路板等；继电器、延时器、大功率电阻及电路板等；在控制器的背面下方一般设置有接线板或在控制器的背面下方一般设置有接线板或接插件，与控制器外部连接。接插件，与控制器外部连接。( (三三) )控制方式控制方式1 1三钮控制三钮控制 管电压、管电流和曝光时间

5、三个参数管电压、管电流和曝光时间三个参数各有一旋钮来进行调节或选择，称为三钮各有一旋钮来进行调节或选择，称为三钮制调节控制式。制调节控制式。2 2二钮控制二钮控制 将管电流和曝光时间的乘积作为一个将管电流和曝光时间的乘积作为一个参数来进行控制，参数来进行控制，X X线机的控制系统出现了线机的控制系统出现了只有管电压和曝光量（只有管电压和曝光量（mAsmAs）的二钮制调节）的二钮制调节控制方式。控制方式。3 3单钮控制单钮控制 在摄影时，操作人员只需要选定千伏在摄影时，操作人员只需要选定千伏值，即可在值，即可在X X线管允许的最大功率范围内，线管允许的最大功率范围内，通过通过X X线自动降落系统

6、在极短的时间内充分线自动降落系统在极短的时间内充分发挥发挥X X线管效率的情况下进行曝光。线管效率的情况下进行曝光。4 4零钮控制零钮控制 零钮控制方式是按人体的部位和厚薄分零钮控制方式是按人体的部位和厚薄分类设置部位按钮，摄影时首先选定类设置部位按钮，摄影时首先选定kVkV和和mAmA，只需按下相应的部位按钮，其曝光参数即只需按下相应的部位按钮，其曝光参数即自动针对该部位确定适当值，曝光进行、自动针对该部位确定适当值，曝光进行、结束过程同单钮控制方式。结束过程同单钮控制方式。第二节第二节 自耦变压器自耦变压器一、自耦变压器的功能一、自耦变压器的功能自耦变压器是将自耦变压器是将220V220V

7、或或380V380V单一数值单一数值的电压变为多个不同数值且可调节的输出的电压变为多个不同数值且可调节的输出电压，以供给电压，以供给X X线机各部分电路及元器件的线机各部分电路及元器件的工作需要，它是工作需要，它是X X线机供电的总枢纽。线机供电的总枢纽。二、自耦变压器的二、自耦变压器的结构结构 自耦变压器是根据自感原理制作的变压器，自耦变压器是根据自感原理制作的变压器，在结构上与普通变压器有所不同。在结构上与普通变压器有所不同。 自耦变压器的铁芯上只绕制一个线圈，该自耦变压器的铁芯上只绕制一个线圈，该线圈中与电源连接的部分是初级线圈，与线圈中与电源连接的部分是初级线圈，与负载连接的部分是次级

8、线圈。负载连接的部分是次级线圈。 自耦变压器线圈多采用玻璃纱包扁铜线绕自耦变压器线圈多采用玻璃纱包扁铜线绕制。制。三、自耦变压器的三、自耦变压器的工作原理工作原理自耦变压器的工作原理同普通变压器。自耦变压器的工作原理同普通变压器。如图，如图，abab部分为初级线圈，部分为初级线圈，bcbc部分为次级部分为次级线圈。输入电压与输出电压的关系遵循普线圈。输入电压与输出电压的关系遵循普通变压器变压比的规律，即输入、输出电通变压器变压比的规律，即输入、输出电压之比等于初、次级线圈匝数之比。压之比等于初、次级线圈匝数之比。K K = = U U1 1/ /U U2 2 = = N N1 1/ /N N2

9、 2自耦变压器的变压比一般在自耦变压器的变压比一般在1 12 2之间。之间。 在初、次级公共线在初、次级公共线圈圈abab部分流过的电部分流过的电流是初级电流流是初级电流I I1 1与次与次级电流级电流I I2 2 两个电流两个电流的合成，由于这两的合成，由于这两个电流的方向相反，个电流的方向相反，故公共线圈故公共线圈abab段的段的电流为电流为I Iabab= =I I2 2- -I I1 1 。四、常用自耦变压器的四、常用自耦变压器的类型类型（一）抽头调压式（一）抽头调压式（二）抽头、滑动混合调压式（二）抽头、滑动混合调压式 采用滑动调节方式可获得连续均匀的电压采用滑动调节方式可获得连续均

10、匀的电压数值，且接触电弧小。但它不能满足数值，且接触电弧小。但它不能满足X X线机线机的电路需要多种不同电压值的要求。的电路需要多种不同电压值的要求。 目前采用自动控制调压的滑动式自耦变压目前采用自动控制调压的滑动式自耦变压器较多。该方式是在输入指令信号或自动器较多。该方式是在输入指令信号或自动信号的控制下，经反馈电路及逻辑电路输信号的控制下，经反馈电路及逻辑电路输出正、负信号给驱动电路，经驱动推动直出正、负信号给驱动电路，经驱动推动直流电机正转或反转，经变速装置带动碳轮流电机正转或反转，经变速装置带动碳轮来回运动，实现连续调节。来回运动，实现连续调节。五五 自耦变压器的故障自耦变压器的故障

11、1. 1.匝间短路匝间短路 2. 2.线圈对地漏电短路线圈对地漏电短路 3. 3.断路故障断路故障第三节第三节 稳稳 压压 器器一、稳压器的作用一、稳压器的作用为得到高质量的为得到高质量的X X线影像，要求线影像，要求X X线管线管产生时管电流必须稳定准确。为此设置稳产生时管电流必须稳定准确。为此设置稳压器，为灯丝提供一个稳定的加热电压，压器，为灯丝提供一个稳定的加热电压，获得稳定的加热温度，从而得到稳定的管获得稳定的加热温度，从而得到稳定的管电流。电流。二、谐振式磁饱和稳压器的构造与工作原理二、谐振式磁饱和稳压器的构造与工作原理（一）磁饱和稳压器的结构与工作原理（一）磁饱和稳压器的结构与工作

12、原理磁饱和稳压器的主体是一个饱和变压器，其磁饱和稳压器的主体是一个饱和变压器，其铁芯与普通变压器不同，初级侧的铁芯截面积较铁芯与普通变压器不同，初级侧的铁芯截面积较大，称非饱和铁芯；次级侧的铁芯截面积较小，大，称非饱和铁芯；次级侧的铁芯截面积较小，称饱和铁芯。称饱和铁芯。磁饱和稳压器的磁饱和稳压器的工作原理工作原理是利用铁芯磁是利用铁芯磁化曲线的非线性特点。化曲线的非线性特点。随着输入电压的升高，初级侧铁芯的磁随着输入电压的升高，初级侧铁芯的磁通量不断增加，而次级侧饱和铁芯由于截面通量不断增加，而次级侧饱和铁芯由于截面积较小，通过铁芯的磁通量不断增加而很快积较小，通过铁芯的磁通量不断增加而很快

13、达到饱和。所以该饱和铁芯上的磁通量为一达到饱和。所以该饱和铁芯上的磁通量为一定值，铁芯上的线圈感应出的电压也就基本定值，铁芯上的线圈感应出的电压也就基本不变。不变。这样稳压器次级的输出电压不再随初级这样稳压器次级的输出电压不再随初级电压的变化而改变，从而达到稳定输出电压电压的变化而改变，从而达到稳定输出电压的目的。的目的。（二）谐振式磁饱和稳压器的结构与工作原理二）谐振式磁饱和稳压器的结构与工作原理因为磁饱和稳压器输出电压仍不够稳定因为磁饱和稳压器输出电压仍不够稳定和电源能耗的缺点。和电源能耗的缺点。谐振式磁饱和稳压器在结构上进行了改谐振式磁饱和稳压器在结构上进行了改进：在磁饱和稳压器的初级非

14、饱和铁芯上接进：在磁饱和稳压器的初级非饱和铁芯上接入了一个补偿可调线圈入了一个补偿可调线圈L L3 3、该线圈的绕向与、该线圈的绕向与初级线圈初级线圈L L1 1相反、与次级线圈相反、与次级线圈L L2 2反向串联；反向串联；在次级饱和铁芯上另绕制一个由线圈在次级饱和铁芯上另绕制一个由线圈L L4 4，并，并与电容与电容C C组成的谐振单元。组成的谐振单元。、都是储能元件，靠电场储能，、都是储能元件，靠电场储能，靠磁场储能。放电，开始有一个逆向靠磁场储能。放电，开始有一个逆向的反冲电流，充电，当的电压最大时，的反冲电流，充电，当的电压最大时，放电完毕，之后开始放电，开始充电放电完毕，之后开始放

15、电，开始充电。这样的反复运作，称为。这样的反复运作，称为谐振谐振。串联谐振时，阻抗的模最小，电流最大串联谐振时，阻抗的模最小，电流最大，且与电压同相。电场能量和磁场能量都在，且与电压同相。电场能量和磁场能量都在不断变化，此增彼减，这部分能量在电场、不断变化，此增彼减，这部分能量在电场、磁场间振荡，总能不变。磁场间振荡，总能不变。 在饱和铁芯上绕制由线圈在饱和铁芯上绕制由线圈L L4 4与电容与电容C C组成的组成的谐振单元。谐振单元。 调节调节L L4 4的匝数获得一定的频率，使该频率与的匝数获得一定的频率，使该频率与供电电源频率相等，则振荡单元发生谐振，供电电源频率相等，则振荡单元发生谐振，

16、由于谐振由于谐振电流很大电流很大，使次级铁芯很快达到，使次级铁芯很快达到饱和点，降低了磁化电流，减少了电源能饱和点，降低了磁化电流，减少了电源能耗，提高了稳压器的工作效率。耗，提高了稳压器的工作效率。 谐振式磁饱和稳压器的稳压性能较好，当谐振式磁饱和稳压器的稳压性能较好，当电源电压发生电源电压发生2020变化时，输出电压的变化时，输出电压的波动不超过波动不超过l l。 稳压器对电源频率要求严格，必须和稳压器对电源频率要求严格，必须和L L4 4C C组组成的振荡频率相同。成的振荡频率相同。 国产国产X X线机在出厂时，已按线机在出厂时，已按50Hz50Hz的电源频率的电源频率调谐好了调谐好了L

17、 L4 4C C振荡电路，当用户的电源频率振荡电路，当用户的电源频率不稳时，稳压器的稳压效果将降低，其输不稳时，稳压器的稳压效果将降低，其输出电压随频率变化而变化。出电压随频率变化而变化。三、谐振式磁饱和稳压器的故障三、谐振式磁饱和稳压器的故障1 1谐振电容器击穿谐振电容器击穿2 2谐振电容器断路谐振电容器断路3 3输出电压不稳输出电压不稳第四节第四节 空间电荷抵偿器空间电荷抵偿器一、空间电荷抵偿器的作用一、空间电荷抵偿器的作用X X线管灯丝加热后，空间电荷到达阳线管灯丝加热后，空间电荷到达阳极形成管电流的数量将不断增加，造成管极形成管电流的数量将不断增加，造成管电流将随管电压的变化而变化。电

18、流将随管电压的变化而变化。为克服空间电荷的影响，保持管电流为克服空间电荷的影响，保持管电流的稳定，设计了空间电荷抵偿器。的稳定，设计了空间电荷抵偿器。二、空间电荷抵偿器的构造二、空间电荷抵偿器的构造空间电荷抵偿器的结构是在空间电荷抵偿器的结构是在“日日”字形铁芯上，字形铁芯上，绕制一个初级线圈和两个多抽头的次级线圈。绕制一个初级线圈和两个多抽头的次级线圈。三、空间电荷抵偿器的工作原理三、空间电荷抵偿器的工作原理（一）反相串联抵偿法（一）反相串联抵偿法变压器的初级线圈与高压变压器初级线圈并联，变压器的初级线圈与高压变压器初级线圈并联，其初级电压随管电压的变化而同步变化，其次级有其初级电压随管电压

19、的变化而同步变化，其次级有两个线圈，分别与两个线圈，分别与X X线管的大、小焦点灯丝变压器线管的大、小焦点灯丝变压器的初级线圈反相串联。的初级线圈反相串联。 该方法是以最低管电压为基准，使灯丝的该方法是以最低管电压为基准，使灯丝的加热电压随管电压的升高而降低。根据不加热电压随管电压的升高而降低。根据不同的毫安档选择连接次级的抽头位置，以同的毫安档选择连接次级的抽头位置，以达到精确抵偿。达到精确抵偿。 其过程是：当其过程是：当管电压升高管电压升高时，抵偿变压器时，抵偿变压器初级电压升高，次级电压也升高，灯丝加初级电压升高，次级电压也升高，灯丝加热电压下降，热电压下降，管电流相应下降管电流相应下降

20、，反之亦然。，反之亦然。（二）同相串联抵偿法（二）同相串联抵偿法该变压器的初级线圈引线接在自耦变压器的末该变压器的初级线圈引线接在自耦变压器的末端与高压初级调节端，抵偿变压器的两个线圈分别端与高压初级调节端，抵偿变压器的两个线圈分别与与X X线管的大、小焦点灯丝变压器的初级线圈同相串线管的大、小焦点灯丝变压器的初级线圈同相串联。联。 此连接法以最高管电压为基准，使灯丝的此连接法以最高管电压为基准，使灯丝的加热电压随管电压的降低而增加。根据不加热电压随管电压的降低而增加。根据不同的毫安档选择连接次级的抽头位置，以同的毫安档选择连接次级的抽头位置，以达到精确调整。达到精确调整。 其过程是：当其过程

21、是：当管电压降低管电压降低时，抵偿变压器时，抵偿变压器初级电压升高，次级电压也升高，灯丝加初级电压升高，次级电压也升高，灯丝加热电压增加，热电压增加，管电流相应增加管电流相应增加至设计的恒至设计的恒定值，反之亦然。定值，反之亦然。四、空间电荷抵偿变压器的常见故障四、空间电荷抵偿变压器的常见故障 空间电荷抵偿变压器的常见故障有绝缘性空间电荷抵偿变压器的常见故障有绝缘性能下降，线圈匝间、层间击穿短路及使用能下降，线圈匝间、层间击穿短路及使用日久，接线头焊点脱落断路等，造成没有日久，接线头焊点脱落断路等，造成没有抵偿或抵偿不准确。抵偿或抵偿不准确。 在在X X线机摄影时一定注意毫安表的情况，若线机摄

22、影时一定注意毫安表的情况，若用不同管电压摄影时，所选择的毫安值与用不同管电压摄影时，所选择的毫安值与实际值相差大时，必须对空间电荷抵偿器实际值相差大时，必须对空间电荷抵偿器进行检查，或对各毫安档对应的抵偿抽头进行检查，或对各毫安档对应的抵偿抽头进行调整。进行调整。第五节第五节 常用仪表常用仪表 一、电源电压表一、电源电压表电源电压表是用来显示电源电压表是用来显示X X线机电源电压的线机电源电压的仪表，接在仪表，接在X X线机自耦变压器的输出端线上，线机自耦变压器的输出端线上，用来显示用来显示X X线机线机输入输入电源电压的波动范围。电源电压的波动范围。在在X X线机中常用磁电式表，该表不能直接

23、线机中常用磁电式表，该表不能直接测量交流电压，故需加装整流装置后才能用于测量交流电压，故需加装整流装置后才能用于交流环境，常用桥式整流方式。交流环境，常用桥式整流方式。 二、千伏表二、千伏表 千伏表（千伏表（kVkV表）是用来提前预示管电压高低的表）是用来提前预示管电压高低的仪表。该表接在高压初级电路中，安装在控制仪表。该表接在高压初级电路中，安装在控制台面板上，虽然表盘读数为千伏值，其实加在台面板上，虽然表盘读数为千伏值，其实加在表上的电压只有数百伏。表上的电压只有数百伏。 其其原理原理是：该表与高压变压器初级并联，所指是：该表与高压变压器初级并联，所指示是按照高压变压器的变压比换算出来的千伏示是按照高压变压器的变压比换算出来的千伏值。值。 千伏表显示的就是稍后曝光时加在千伏表显示的就是稍后曝光时加在X X线管两端线管两端的电压值，是管电压的预示值。千伏表实际上的电压值，是管电压的预示值。千伏表实际上是交流低压表，工作原理同普通电压表。是交流低压表，工作原理同普通电压表。第一章 X线机的构成与发展三、毫安表三、毫安表 在在X X线机中，毫安表（线机中，毫安表（mAmA表）是用来测量流过表）是用来测量流过X X线管线管管电流大小的仪表，将毫安表串联接在高压变压器管电流大小