第四章高压发生装置--1

1、1第四章 高压发生装置2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。3X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4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 X线管提供产生X X线所需的直流高压（kVkV）；把X X线管灯丝初级电路输入的交流电压降低，为X X线管灯丝提供加热电压；如配有两只以上X X线管，还要完成管电压和灯丝加热电压的切换。5构成由高压变压器、X X线管灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插头和

2、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。67变压器的磁路变压器的磁路1u2uLZ1i2i变压器变压器+由闭合式高导磁硅钢片叠成由闭合式高导磁硅钢片叠成给磁通提供通路给磁通提供通路 厚厚0.35mm铁心铁心初次初次绕组绕组N1次次次次绕组绕组N2铁心铁心89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，

3、广泛用作调压变压器。U1n110各式各样的变压器返回11第一节 高压变压器（high transformer）高压变压器是产生交流高压的器件，其输出经整流后为X 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：12特点（1 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 2）变压比小：次级输出的交流电压很高：诊断X X线机kVkV为3030150kV150kV，治疗X X线机kVkV可达200200300kV300kV或更高。（3 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，

4、因而其设计容量可等于最高输出容量的1/51/51/31/3。（4 4）浸泡在绝缘油中： 提高各部件间的绝缘性能和散热性能。13一、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。14151.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 X线机的高压变压器，广泛采用C 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。16172.初级绕组匝

5、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。 183.次级绕组它通过的电流很小，一般在1000mA1000mA以下，故多采用线径很小的油性或高强度漆包线绕制。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

6、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 1：500500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100010001500V1500V，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6-10mm6-10mm的宽度。19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。204.中心点接地诊断用X X

7、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2122由于次级中心点电位为零，可以把mAmA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。保护措施：为防止mAmA测量回路断路而使中心点电位升高，设有保护装置。 多数X 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

8、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 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。23二、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： 变压比 能量守恒 匝数计算1.1. 空载电流241.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：K 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。1122UNKUN252.能量守恒当变压器本身的能量损耗忽略不计时

9、，根据能量守恒定律，初级输入功率等于次级输入功率： P P1=1=U U1 1I I1 1 P P2=2=U U2 2I I2 2 U U1 1I I1=1=U U2 2I I2 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kVkV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。263.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，

10、可求得初、次级电压或绕组匝数。即： U U=4.44=4.441010-8-8fNBSfNBS 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 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的重量。8104.44UNfBS274.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 I0 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 I0 0一定，其值越小越好，该电流由下式决定：B B为磁通密度，L L为闭合铁心的平均长度，N1N1为初级绕组匝数，为铁磁材料磁导率。10N

11、78. 1BLI28三、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291.突波电压定义：如果高压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。302.暂态

12、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。31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

13、。 过大的暂态电流将使高压器件的绝缘强度下降而容易被击穿、损坏。32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。33第二节 高压元器件 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34一、灯丝变压器X X线机中的灯丝变压器是为X X线管提供灯丝加热电压的降压变压器。双焦点X X线管需配备两个结构相同、规格不同的灯丝变压器。35（一）结构组成：铁心、初级绕组、次级绕组1.1.铁心一般用0.35mm0.35mm涂有漆硅钢

14、片以交错叠片的方法制成“口”字形或C C字形，有的铁心还将有绕组的一臂叠成阶梯形。2.2.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0.19-0.93mm0.19-0.93mm的漆包线，总匝数为10001000匝左右。363.3.次级绕组因次级绕组流过的电流较大，多用直径为2mm2mm左右的纱包或玻璃丝包原铜线，总匝数多为数十匝。3738（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，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

15、级电压在100100220V220V之间，次级电压在5 512V12V之间，功率在100W100W左右。次级电流较大：灯丝变压器次级电流为8 820A20A，以保证X 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%10%20%20%。39二、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 1、自整流（小型X X线机）利用X 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 X线管两端，正半周时，阴极发射的电子飞向阳极，形成X X线；负半轴时，阴极发射的电子不能飞向阳极，X X线管不辐射X X线。缺点：不能充分发挥X X线管的额定容量；负半周无X 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 X线管等高压元器件的击穿损坏。402、高压整流器（中型以及上X 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 X线管阳极，负接阴极，正负半周均能辐射X X线，克服了自整流X X线机仅在正半周辐射X