第五章医学影像设备

（二）电源电压的调节
在实际工作中，电源电压要随供电线路负荷的 变化而发生相应的变化波动。所以在自耦变压器的 输入端都设有电源电压调节器（如图5-2中014所接 之炭轮。 自耦变压器输出端有多种电压值的输出头，其 中有额定电压的固定抽头。当外界电源电压波动时， 调节炭轮的位置保持输出端的电压为额定值。
电源电路是指将外电源引入控制器内部， 为自耦变压器供电，并为各单元电路提供电 源的电路。 电源电路包括熔断器、电源接触器、自 耦变压器、电源开关和电源电压调节器等。 由于电源主电路通过的电流较大，因此 这部分电路所用的导线相对较粗。
一、电源电压的选择与调节
（一）电源电压的选择
X线机都采用自耦变压器做电源的总输入，一 般小型X线机多采用220V供电，而中、大型X线机多 设计成既可用220V供电，又可用380V供电。
图5-2 电源电压的选择与调节
二、常见工频X线机电源电路举例
（一）小型机电源电路 1．电路结构 以下是F30 型 30mA X线机的电源电路。 电源电压为220V，且允许在180V至240V之 间波动。 该电路由装置Zu2、熔断器RD、电源开 关（兼电源电压调节器）K1、自耦变压器B1、 电源电压表V、电源指示灯ZD等组成。
机械辅助装置电路
图5-1 基本电路的相互关系框图
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
电源电路 高压初级电路 高压次级与管电流测量电路 X线管灯丝加热变压器初级电路 限时电路 旋转阳极启动及延时保护电路 容量保护电路 曝光控制电路 曝光量自动控制电路
第一节
电源电路
图5-8 接触器控制法电路
• 此法缺陷：接触器在断开和闭合的瞬间，会产
生突波，突波会使X线管等高压部件有被击穿的危 险。同时有较强电弧也会导致触点熔蚀，损坏X线 管。所以这种电路必须配有防突波熄弧装置。
• 防突波熄弧的方法：在高压变压器初级回路中
接入一个阻值较小、功率较大的防突波电阻，使 接触器触点在断开和闭合的瞬间，先通过该电阻 产生压降，以此抑制过电压。同时可减小电弧， 起到了熄弧作用。
（一）分档可调式
（二）连续可调节式
管电压分档可调式示意图
管电压连续可调式示意图
二、高压初级通断的控制方式
管电压的控制，是通过控制高压变压器初级 电路的接通或断开，控制X线的发生和停止。中、 小型X线机管电压的控制方法主要有两种： （一）接触器控制法 在高压初级回路中串接一组以上的接触器的触 点，用脚闸或限时器来控制接触器，从而达到控制 高压变压器初级回路的接通与断开。 如图5-8所示。当JC线圈得电（失电）时，其 常开触点闭合（断开），接通（切断）高压变压器 B2初级得电电路。
（二）管电压补偿
当X线产生时，由于电源电阻、自耦变压器的阻 抗、高压变压器阻抗及其他器件内阻的存在，主电路 中将产生电压降。 管电流越大，产生的电压降也越大，这样X线管 两端得到的实际管电压值要小于预示的管电压值，且 随管电流的变化而变化。 这种现象会严重影响摄片效果。
• 所以X线机的高压变压器初级电路，都设置了各种 形式的补偿电路，这样在不同管电流负载时，千 伏表上预示的管电压值与实际加到X线管两端的管 电压值相近。管电压补偿又称千伏补偿。
• 瞬间发生的高压，从数百伏特到数千伏特或 更高，持续的时间从数千分之一秒到数亿分 之一秒，伴随而产生突波电流，对电子设备 具有极大的潜在危险，轻则造成信息丢失或 电子零件寿命隐性伤害，严重则造成设备的 损坏或产生更严重的后果。 • 产生突波的原因有两种：自然界产生的如： 雷击；其次，电子设备瞬间加入负载。
晶闸管关断的条件： 1. 使阳极电流减小。 2. 将阳极电源断开或在晶闸管的阳极和阴极间 加反相电压。
• 晶闸管控制法的电路构成： 图5-9：晶闸管SCR1、SCR2组成反向并联开关电路， SC是摄影预备接触器，TC是透视高压接触器，HT是 高压变压器。 晶闸管控制法的工作原理： • 摄影时：SC先闭合，SC常开触点闭合瞬间无负载电 流，不会产生电弧放电。在SC常开触点闭合后约 0.8s，在AB间和CD间加上触发信号，SCR1、SCR2分 别在交流电的两个半周期内导通，高压变压器初级 HT得电。 • 经过一定曝光时间，触发信号被切断，晶闸管自行 切断高压变压器初级HT得电回路，使曝光结束，随 后SC失电，SC触点断开。
图5-10 管电压补偿基本电路
图5-11 电阻管电压补偿电路
2．变压器补偿法 即利用变压器进行千伏补偿，既能对 不同管电流负荷时的电压降进行补偿，又 能对不同管电压负荷时的压降进行补偿， 效果更好。
四、常见高压初级电路
（一）自整流X线机的高压初级电路
在部分小型X线机电路中，采用自整流形式， 即高压变压器次级产生的交流高压直接加到X线管 两端。因此，当X线管阳极处于正半周时，发生X线 ，管内有管电流，加在X线管两极之间为正向电压 。当X线管阳极处于负半周时，不发生X线，管内无 管电流，加在X线管两极之间为逆向电压。 逆向电压大于正向电压，这种逆向电压容易造 成高压元件的击穿，所以得设法抑制逆向电压。所 以小型X线机都采用了逆电压衰减装置。
图5-3 F30型30mAX线机的电源电路
2．电路分析
（1）自耦变压器得电电路为： Zu2①→0V→自耦变压器 B1→220V→K1→RD→Zu2②。 （2）电源电压表得电电路为： 0V→V表→220V。
三相电源的联接
1、星形联接 把发电机三相绕组的末端 XYZ 接成 一点。而把始端 A、B、C作为与外电路相联接的端点。 这种联接方式称为电源的星形联结。 A 火线 中点 线电压 或零点 UA U AB N 中线或零线 N U CA UB B 火线 UC U BC 相电压 C 火线 三相四线制 目前，我国供电系统线电压 380V，相电压220V。
一、管电压的调节
诊断用X线机管电压的范围在40~150kV之间， 调节管电压就能够有效地控制X线的质。管电压的调 节是根据变压器的工作原理进行的。 管电压的调节方式： ①初级匝数N1 不变与次级匝数N2 不变，调节高压变 压器输入电压U1； ②输入电压U1与次级匝数N2 不变，调节初级匝数N1 ； ③输入电压U1与初级匝数N1 不变，调节次级匝数N2 。 国产工频X线机均采用第一种方法调节管电压。
（二）晶闸管控制法
因为接触器不能满足运动器官需要快速摄影的 要求，且接触器触点对时序和状态无判断能力，负 载时会产生较大的电弧放电。 所以，目前大型X线机广泛采用晶闸管控制法。 这种方法不但可以避免电弧放电，而且控制敏捷。
晶闸管具有单向导电性，且它的导通时间是可 控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。
（防突波熄弧）的电路5-8的工作原理是：
• 当接触器线圈得电时，常开触点JC（3、4）和JC（5 、6）因触点动作间隙小而首先闭合，将电阻R接入电 路，瞬间（约0.01s）常开触点JC（1、2）闭合，又 将R短路。 • 当接触器线圈失电时，常开触点JC（1、2）先断开， 电阻R再次被接入电路，瞬间常开触点JC（3、4）和 JC（5、6）断开，切断高压初级电路。 • 电路接通和断开瞬间，输入电压因经过电阻R而被降 低，从而抑制了高压变压器次级的过电压和触点间的 电弧，起到了防突波熄弧作用。
基本结构
晶闸管是具有三个PN结 的四层结构, 其外形、 结构及符号如图。 A 四 层 半 导 体
(c) 结构
A 阳极
P 1 N1 P2
三 个
PN
结
GG 控制极
G K
(a) 外形
(b) 符号
N2
K 阴极
晶闸管的外形、结构及符号
A
A
P
+
A N1 T1 P2 N1 T2
P1 N1 G P2 N2
K
IA
图5-9 晶闸管控制法电路
• 透视时仍用接触器控制法，TC线圈得电，TC常开触 点闭合，HT直接得电。 • 注意：必须给晶闸管加连续的触发信号，HT才能得 电。晶闸管导通，要保证HT得电瞬间正处在交流电 的零点附近，这样既可防止高压发生器因过电压而 击穿，还可提高曝光时间的准确性。 • 图中的R、C为阻容保护元件，用以限制晶闸管导通 时在其两端产生过电压或与电感（高压变压器）造 成的串联谐振。
三、管电压的预示和补偿
管电压很高，一般仪表不能直接测量，需采用间 接测量的方法。 其测量原理是：在高压变压器空载时，测出高压 变压器初级电压，根据变比计算出对应的次级输出电 压值。从而达到在无高压产生的情况下，用高压变压 器初级的电压值间接显示管电压的目的。
（一）管电压预示
常用的管电压预示方法有两种。 1．刻度盘预示法 2．电压表预示法
N
P N K
P1 P2
N G
P
G
IG
N2
IK
_K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
晶闸管导通的条件： 1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向 电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电 压或正向脉冲(正向触发电压)。 3. 阳极电流不小于维持电流。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。
2）自耦变压器ZOB得电电路为： (相)→001→1RD→JLC1→0V→ZOB1→ZOB2→ZOB6 →014炭轮→JLC2→2RD→002→(相)。ຫໍສະໝຸດ 第二节高压初级电路
高压变压器初级电路是将自耦变压器输出可 调电压送至高压变压器初级的电路。 因为人体各部位的组织密度、厚度存在差异， 所以X线机的管电压具有可调性和可控制性。 中、小型X线机的高压变压器的初级都有管 电压调节装置和控制装置、管电压补偿和预示装 置，从而达到管电压的可调、可控和指示。
2．XG-200型X线机电源电路
（1）电路结构： HQA与HTA、KQA与KTA是点片架和控制器上的 两组“通”、“断”按钮，JLC为电源接触器，ZOB 为自耦变压器。 该机电源电路设计供电电压为220V或380V。 用380V供电时，自耦变压器得电由019至021； 用220V供电时，自耦变压器得电由019至023。