医学影像设备学-X线成像设备(5)-高压电路

医学影像设备学第五讲主机单元电路主机单元电路概述：以实现三个主要参数的调节为根本目标。对电路的基本要求提供可调节的灯丝加热电压，以控制灯丝加热温度，控制X线线量。提供可调节的管电压，以控制X线线质。提供可控制的曝光通断，以控制曝光时间。基本电路电源电路指为X线机控制台内的自耦变压器输送电能的电路。由电源闸刀、电源线、电源保险丝、机器通断按钮、接触器、电源电压表、电源电压调节器、输入电源选择器、电源自动补偿器。基本电路X线管灯丝加热电路指：为X线管灯丝输送加热电源的电路。分为灯丝加热变压器初级电路和次级电路。灯丝初级电路：指由自耦变压器输出线圈至灯丝变压器初级线圈所构成的回路。由mA调节电阻、灯丝变压器、稳压电路、冷压保护电路和空间电荷补偿器等组成。基本电路高压发生电路指将自耦变压器供给的低压电转化为高压输送到X线管两极的电路。分为高压初级电路（也称管电压调节电路）和高压次级电路。高压初级电路：由自耦变压器输出端至高压变压器初级线圈所构成的回路。由KV调节器、KV指示器、接触器触电或可控硅、熄弧装置和KV补偿电路组成。基本电路控制电路指控制X线发生和停止，以及与次相关的各种电路所组成的系统。主要包括：各种继电器、接触器、限时器、控制电路、台次交换、旋转阳极启动、延时、保护和容量保护电路等。基本电路X线应用设备的电路指X线机中各种X线应用设备的电路。通常是指诊视床电路、X线管支持装置电路，以及大型X线机所配的影像增强器、X线电视、快速换片器等电路。基本电路五个单元电路有机的组合构成X线机的完整电路。（还有各自保护电路）各自相互独立，但又有内在的联系相互制约。电源电路简单的电源电路旋钮式主要用于小型机Zu2：电源插座RD：保险K1：调节器和开关B1：自耦变压器V：电源电压表ZD：指示灯电源的通断由调节器担任，大型X线机上多用电磁接触器。电源电路可变输入电压的电源电路220V或380V可选可变输入电压的电源电路电源电路双通断电源电路按下AN1、3时，电源接触器DC即得电吸合；电源经006与007输入自耦变压器，同时DC的常开触点闭合后自锁，使DC继续吸合。按下AN2、4时，DC失电，自耦变压器失电。断相保护的电源电路断相保护的电源电路电源电路电源电压自动调整电路电源电压自动调整电路LV-SET为取样电压；LSV为基准电压；M1-02为差分放大器；执行电路电源内阻的要求电源内阻的要求三、高压初级电路高压初级电路是指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初级线圈所构成的回路。当高压变压器初级得电时，采集即可产生高压加到X线管上。高压初级电路包括管电压的调节、控制、预示记补偿电路。高档机上还可能包括较复杂的保护电路，如可控硅损坏保护电路等。高压初级电路－管电压的调节X线的质是由X线管管电压的大小决定的，调节管电压就能有效控制X线的质，以满足不同部位的拍摄需要。小功率的X线机调节范围为30~90KV大功率的X线机调节范围为30~150KV调节方式：3种高压初级电路－管电压的调节调节初级电压：通过改变自耦变压器对高压变压器的供电电压来实现的。抽头分档式采用手动的多点调节器与自耦变压器不同输出的抽头相连接，从而得到不同的高压初级电压。滑轮连续式采用手动或由伺服电机带动的碳轮在自耦变压器裸线上滑动，以得到连续可调的高压变压器初级电压，从而得到连续可调的管电压。调节初级电压

高压初级电路－管电压的调节调节初级匝数（较少）改变高压变压器初级线圈的匝数，可改变高压变压器初级、次级线圈的匝数比，从而调节管电压。它是采用数控电路对高压变压器次级线圈匝数进行选择，以达到管电压调节的目的。调节初级匝数高压初级电路－管电压的调节调节高压次级在高压次级电路中串接高压调整管：使高压发生器输出的高压，经过高压调整管后，再加到X线管两端。改变调整管上的压降就可以改变X线管的管电压。BQ为比较器KV为预制电压高压初级电路－管电压的调节调节次级电压、电流波形或频率在自动化程度比较高的大型X线机中应用比较广。通过改变串联在高压初级电路上的主可控硅的导通角来调节管电压。在中频机，通过改变初级电流的占空比或频率来调节X线管的管电压。管电压的控制用接触器控制高压初级电路用可控硅控制高压初级电路初、次级配合控制和三极X线管控制SC先于SCR1、SCR2导通，避免电弧放电接触器控制高压初级电路接触器控制高压初级电路用可控硅控制高压初级电路用可控硅控制高压初级电路管电压的控制在高压初级电路中串接高压预上闸接触器的控制接点。在高压次级的正负端各串接一个高压调整管。这种方法完全避免了高压初级电路的电弧放电；高压调整管除具有开关作用外，还具有使管电压波形平稳的稳压作用。管电压预示与补偿电路管电压预示管电压直接测量和准确测量比较困难，一般采用间接测量法和预示法。管电压补偿由于电源电阻，变压器阻抗，电路内阻等影响，X线发生时，电路中将会存在压降。压降随管电流的增加而增加。管电压补偿的基本原理是：用某种方法根据管电流预先增高高压变压器的初级电压，以补偿负载时的电压降。管电压补偿原因管电压补偿原因管电压补偿方法管电压预示与补偿电路管电流为“0”时，曲线是经过原点的的直线。随着管电流的增加，曲线向右平移并且斜率下降。因此管电压补偿分为平移补偿和斜率补偿。补偿形式：电阻式补偿变压器式补偿电阻式补偿R1为平移补偿；mA越大，KV指示越低，所以需要相应的提高KV选择。变压器式补偿四、X线管灯丝加热电路灯丝加热电路（1）灯丝加热电路是为X线管灯丝提供加热电源的的电路，通过此电路可实现管电流的调节，所以又称为管电流调节电路。可分为灯丝初级电路和灯丝次级电路时间一定时，X线的量就由管电流的大小来决定，而管电流的大小取决于灯丝发射电子的数量，灯丝发射电子的数量又是由灯丝温度决定的，温度越高，灯丝发射的电子数越多。灯丝加热温度是由灯丝加热电压决定的。灯丝加热电压Uf↑→灯丝温度↑→灯丝发射的电子数量↑→管电流Ia↑→X线量↑灯丝加热电路（2）所以管电流的调节可以通过改变灯丝变压器初级电压来实现。一般采用串联一个电位器的方法来调节：电阻↑→电阻压降↑→灯丝初级电压↓→灯丝温度↓→管电流↓灯丝加热电路（3）X线管在一定的灯丝加热温度下，管电流应该是稳定不变的。由于有空间电荷的影响，在一定范围内管电流随管电压的增高而增大，使X线的质和量（KV和mA）不能分别调节。所以，X线管灯丝初级电路里常设有空间电荷补偿器。灯丝加热电路（4）灯丝加热电路结构模式图管电流的调节可以通过改变灯丝变压器初级电压来实现。大mA时，灯丝电子发射处于特性曲线近于垂直部分，电压的很小变化就会引起发射率的很大变化，所以对灯丝加热电源要求很高，多采用谐振式磁饱和稳压器。磁饱和当变压器线圈中通过一定量的电流时，由于磁化介质是铁磁性材料，磁化曲线为非线性的。B为磁感应强度；H为磁场强度；曲线为导磁率。在b点，磁场强度再增长，磁感应强度几乎不再增加了，这种现象称为磁饱和。磁饱和稳压器磁饱和稳压器是利用磁饱和特性制成的，主要部件就是一个饱和变压器。初级线圈L1的铁心截面积大，为非饱和铁心。次级线圈L2的铁心截面积小，为饱和铁心。磁饱和稳压器随电源电压的增加，铁心内磁通量也随着增加。当磁通量达到饱和点时，电源电压再增加，增加的磁通只能漏到空气中，而次级铁心内的磁通量基本保持不变。所以次级线圈所产生的输出电压也基本不变，起到了稳压的作用。谐振式磁饱和稳压器常规的磁饱和稳压器为了使铁心达到饱和，需要很大的磁化电流。磁能又会转化成电能输入到电路中，形成无功电流。为解决这一问题在磁饱和线圈L2两端并联一个电容C，组成并联谐振回路，构成谐振式磁饱和稳压器。谐振式磁饱和稳压器当电源频率与谐振回路固有频率相等时即可产生振荡。谐振电容C与电感L2中电流在任意瞬间大小相等，方向相反，谐振电流只环绕L2、C回路。由于谐振，使饱和铁心很快饱和。并且阻抗无限大，A、B点之间电流很小，从而减少了电源的供电功率，提高的稳压器效率。谐振式磁饱和稳压器如果再在输出端串接一个补偿一个线圈L3，并把L2制成多抽头自耦变压器形式，就可减小C容量，并可使稳压器输出电压与输入的额定电压相等。L2与L3极性相反空间电荷补偿器由于空间电荷的作用，管电流不仅与灯丝加热电流有关，而且与管电压的变化有关。通常采用改变灯丝加热电压的办法来补偿管电压对管电流造成的影响，即在