Рентгеновский генератор обеспечивает питание рентгеновской трубки и управление ею. С помощью рентгеновского аппарата на трубку подается непрерывно регулируемое напряжение. При выполнении снимков через трубку течет значительно больший ток, чем при просвечивании, поэтому главный трансформатор рентгеновского аппарата рассчитывается на мощность, потребляемую трубкой в режиме съемки. Электрическая схема аппарата состоит из главной цепи, цепей накала, управления и сигнализации.
Элементы главной цепи: сетевой включатель, регулировочный автотрансформатор (сетевой корректор), электромагнитные рубильники для выключения цепи главного трансформатора при съемке и просвечивании, выпрямительные вентили, переключатель рабочего места, высоковольтные кабели и кабельные наконечники, кожух рентгеновской трубки и трубка.
Сетевой включатель рентгеновских аппаратов рассчитан на наибольшие значения кратковременных токов и напряжений. При кратковременной нагрузке ток, потребляемый аппаратом, достигает 30 - 150 а (в зависимости от типа аппарата).
Кабель, подводящий напряжение сети к аппарату, состоит из 3 - 4 медных жил сечением 6 - 16 мм².
Регулировочный автотрансформатор (корректор сети) корригирует колебания напряжения сети и питает первичную обмотку главного трансформатора. От пайки автотрансформатора позволяют присоединять аппарат к электрическим сетям с различным номинальным напряжением (110/190 в и 220/380 в).
Рис. 3.1. Однофазный регулировочный автотрансформатор с обмоткой на одном стержне, с угольными роликами для плавной регулировки напряжения
1. стальной сердечник; 2. обмотка; 3. направляющая канавка для движков; 4. угольные ролики; 5. начало обмотки; 6, 7, 8. отпайки к сетям с напряжением в 190, 220, 380 в; 9. конец обмотки; 10. стальной провод для передвижения катков
Коррекция колебаний напряжения сети возможна, если напряжение меняется в пределах +-10% от номинального. Различают два типа регулировки: ступенчатую и непрерывную. При непрерывной регулировке витки верхнего слоя обмотки трансформатора на одной стороне очищены от изоляции, и по ним движется угольный каток (щетка), замыкающий одновременно 2 - 3 витка (рис. 3.1). При ступенчатой регулировке с обмотки трансформатора сделаны отпайки, и с помощью коммутатора устанавливается желаемое напряжение (рис. 3.2).
Рис, 3.2. Регулировочный автотрансформатор со ступенчатой регулировкой напряжения
1. магнитопровод; 2. обмотка; 3. начало обмотки; 4. конец обмотки; 5. панель; 6, 7, 8. отпайки к сетям с напряжением в 190, 220, 380 в
Регулировочные автотрансформаторы изготовляются в виде однофазного трансформатора с обмоткой на одном стержне, а также стержневых и броневых трансформаторов с воздушной изоляцией (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Однофазный регулировочный автотрансформатор стержневого типа со ступенчатой регулировкой, с двумя параллельно соединенными обмотками
1. стальной сердечник; 2. обмотка; 3. обмотка
В зависимости от конструкции рентгеновские аппараты могут иметь одно- и трехфазные регулировочные автотрансформаторы. Трехфазные трансформаторы можно рассматривать как три однофазных, обмотки которых находятся на трех стержнях стального сердечника Ш-образной формы (рис. 3.4). Обмотки трехфазного регулировочного автотрансформатора всегда соединяются звездой. В качестве провода обмоток из-за большого сечения используется профильная проволока с хлопчатобумажной изоляцией. В случае ступенчатой регулировки напряжения изоляция на месте отпайки удаляется, и к проводу обмотки припаивается медная пластина для отвода. Готовая обмотка пропитывается лаком и высушивается.
Рис. 3.4. а) Трехфазный регулировочный автотрансформатор, обмотки которого соединены звездой; б) Принципиальная электрическая схема того же автотрансформатора
1. магнитопровод; 2. обмотка; 3. направляющий желобок для угольных катков; 4. каток; н - начало обмотки; к - конец обмотки; О1 и О2 - отводы для регулируемого напряжения
Электромагнитный съемочный рубильник служит для разрыва цепи между регулировочным и главным трансформатором при съемке. Поскольку в момент переключения сила тока у мощных аппаратов достигает 150 а, необходимо по возможности снизить время срабатывания электромагнитного выключателя. (При разрыве цепи, в которой течет ток, возникает дуга между размыкающимися контактами.) В целях быстрого срабатывания катушка электромагнитного контактора рассчитана на мгновенную перегрузку в момент срабатывания. Если электромагнитный выключатель способен срабатывать в тот момент, когда величина напряжения имеет нулевое значение, между контактами дуга не возникает, и, следовательно, они менее нагружены. В аппаратах большой мощности, где необходимо снизить время срабатывания выключателя до 0,04 сек и ниже, используются два последовательно соединенных выключателя. Один из них служит для замыкания, а другой - для размыкания цепи.
В венгерских аппаратах применяются электромагнитные рубильники типа УМ 25, а в четырехкенотронных типа К 917/4.
В шести- и двенадцатикенотронных аппаратах как в отечественных, так и в иностранных применяются контакторы фирм Glockner-a и Сименс-а, обладающие лучшими характеристиками.
Контактор для просвечивания. При просвечивании мощность, потребляемая аппаратом, сравнительно небольшая. Разрывной ток не превышает 10 а, следовательно, размыкающиеся контакты электромагнитного выключателя мало нагружены.
Высоковольтный (главный) трансформатор. Главный трансформатор помещается в высоковольтном блоке генераторного устройства. Исключение составляют аппараты, выполненные по типу блоктрансформаторов. Главный трансформатор характеризуется высоким коэффициентом преобразования, выражающимся отношением числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки: а = n вторичн./n первичн.
У диагностических аппаратов средняя точка вторичной обмотки трансформатора заземляется. В современных аппаратах вместо однофазных трансформаторов применяются высоковольтные трансформаторы броневого типа. Этот переход к броневым трансформаторам в новых конструкциях объясняется огромными магнитными потерями трансформаторов с обмотками на одном стержне, приводящими к уменьшению высокого напряжения при большой нагрузке. Главные трансформаторы рассчитаны на короткоимпульсную работу рентгеновского аппарата. Схема главного трансформатора однофазных аппаратов представлена на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Высоковольтные однофазные трансформаторы с обмотками на одном стержне и броневой трансформатор с двумя вторичными обмотками
1. стальной сердечник; 2. первичная обмотка; 3. вторичная обмотка; 4. отводы первичной обмотки; 5. средняя, заземленная точка вторичной обмотки; 6. высоковольтные концы вторичных обмоток
Первичная обмотка изготовляется из провода большого сечения, с хлопчатобумажной изоляцией. Она наматывается на бумажно-бакелитовую изоляционную втулку по всей длине стержня. Поверх первичной обмотки надевается медная пластина толщиной 0,2 мм, которая заземляется. Концы пластины не касаются друг друга, так как в противном случае она может служить короткозамкнутым витком, и в ней будут возникать вихревые токи. Эта так называемая потенциальная пластина предотвращает попадание высокого напряжения в сеть. На потенциальной пластине располагаются две секции вторичной обмотки. Они представляют собой две катушки, имеющие противоположные обмотки. Средняя точка вторичной обмотки (общая точка двух секций) заземляется и выводится к миллиамперметру, находящемуся на пульте управления (см. рис. 3.5). Таким образом, на концах вторичной обмотки появляется напряжение относительно земли, которое вдвое меньше выходного напряжения. Например, на выводах 125 кв-ного трансформатора относительно земли максимальное напряжение = 62,5 квмакс, то есть 45 квэфф. Так как для первичной обмотки обычно задается эффективное значение напряжения, а для вторичной обмотки амплитудное, то при пересчете коэффициент трансформации следует умножить на √2: u вторичн. = u первичн. х а х √2.
В настоящее время высоковольтные трансформаторы почти всегда являются масляными. Трансформатор помещается в баке, который наполняется трансформаторным маслом.
Конструкция главного трансформатора терапевтических рентгеновских аппаратов аналогична конструкции главного трансформатора диагностических аппаратов. Отличие состоит в том, что вторичная обмотка главного трансформатора терапевтических аппаратов выполняется в виде одной катушки (без средней точки), один конец которой заземляется. Таким образом, к вторичной обмотке прилагается полное выходное напряжение. Мощность главных трансформаторов терапевтических аппаратов сравнительно небольшая. Они рассчитываются на непрерывную работу аппарата и изготовляются в виде однофазного трансформатора с обмотками на одном стержне (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Однофазный высоковольтный трансформатор с обмотками на одном стержне с одной высоковольтной обмоткой (без заземленной средней точки)
1. магнитопровод; 2. первичная обмотка; 3. вторичная обмотка
Трехфазный высоковольтный трансформатор устроен как простой трехфазный трансформатор. На трех стержнях располагаются три первичные и на них три вторичные обмотки. Первичная обмотка защищена от высокого напряжения заземленной потенциальной пластиной (рис. 3.7). Первичная обмотка наматывается на изоляционную втулку. Она изготовляется из провода большого сечения. Поверх первичных обмоток надеваются вторичные обмотки, представляющие собой катушки из тонкого провода. Первичные обмотки обычно соединяются треугольником, таким образом, они оказываются под линейным напряжением, а ток, протекающий по ним, в √3 раза меньше линейного тока. Следовательно, при соединении первичных обмоток треугольником можно изготовить их из более тонкого провода, чем при соединении их звездой. Вторичные обмотки соединены звездой, нулевая точка которой заземлена. Поэтому к отдельным фазам вторичной обмотки приложено напряжение в √3 раза меньше номинального выходного напряжения, а ток каждой фазы равняется выходному. Вследствие понижения напряжения, прикладываемого к отдельным обмоткам, снижаются требования к качеству изоляции. Вторичная обмотка изготовляется из медного провода с эмалевой или пластмассовой изоляцией. Высоковольтный трансформатор помещается в баке, наполненном трансформаторным маслом с электрической прочностью не менее 120 кв/см.
Рис. 3.7. Схема трехфазного высоковольтного трансформатора, обмотки которого соединены треугольником и звездой
1. стальной сердечник; 2. первичная обмотка; 3. вторичная обмотка
Высоковольтные кенотроны. (Подробное описание высоковольтных кенотронов см. в главе 8.)
В полуволновых аппаратах напряжение высоковольтного трансформатора подводится непосредственно к рентгеновской трубке с помощью высоковольтных кабелей. При этом трубка работает как выпрямительный вентиль, то есть ток через нее течет только за тот полупериод, когда на анод подается положительный потенциал. При отрицательном потенциале трубка запирается. В четырех-, шести- и двенадцатикенотронных аппаратах используются оба полупериода. Напряжение питания выпрямляется с помощью кенотронов, включенных в диагностических рентгеновских аппаратах по мостовой схеме. В терапевтических аппаратах применяются различные схемы повышения напряжения. Таким образом, в вентильных рентгеновских аппаратах высокое напряжение с главного трансформатора подается на кенотроны, а выпрямленное напряжение через высоковольтные кабели на трубку.
Рис. 3.8. Переключатель рабочих мест (переключение высокого напряжения)
1. высоковольтный трансформатор; 2. электромагнит или сервомотор; 3. шарнир; 4. изолированный стержень; 5. упругий контакт (замыкатель); 6. проходной высоковольтный изолятор; 7. проходной высоковольтный изолятор в том случае, когда переключатель образует отдельный блок; I - II. высоковольтные кабели
Переключатель рабочего места. Если рентгеновский аппарат обслуживает несколько трубок, то высоковольтное напряжение с главного трансформатора или кенотронов подается всегда на одну, в данный момент нужную трубку с помощью тумблера переключателя рабочего места. Часто бывает, что вместе с высоким напряжением переключается накал трубки. При наличии двух трубок переключатель рабочего места монтируется в генераторном устройстве, а в случае большего числа трубок он образует самостоятельный блок (рис. 3.8). Высокое, обычно уже выпрямленное напряжение поступает к переключателю рабочего места через высоковольтные кабели. В этом случае трансформаторы накала отдельных рентгеновских трубок помещаются в блоке переключателя рабочего места. Переключатель является треншальтером (участковым выключателем), то есть переключение производится только при отсутствии нагрузки. Переключатели рабочего места бывают электромагнитные и значительно реже работающие с помощью электродвигателя. Переключатель рабочего места помещается в баке, наполненном трансформаторным маслом.
Наконечники высоковольтного кабеля. Высоковольтные кабели заканчиваются наконечниками, вставляемыми в специальные гнезда («стаканы»), находящиеся с одной стороны в генераторном устройстве, а с другой - в защитном кожухе трубки.
Наиболее известные и применяемые гнезда и соответствующие им кабельные наконечники:
а) фарфоровое гнездо и соответствующий ему фарфоровый кабельный наконечник фирмы Сименс,
б) бакелитовое гнездо и кабельный наконечник фирмы Сименс,
в) венгерское гнездо и венгерский бакелитовый кабельный наконечник,
г) слюдяное гнездо и кабельный наконечник «VEM» из вулканизированной резины.
Для аппаратов новых конструкций приемлемы только венгерские и «VEM»-кабельные наконечники и гнезда. Соединители венгерского типа изготовляются из бакелита, содержащего кварцевый песок, поэтому они очень твердые и хрупкие. Гнездо представляет собой стаканообразный цилиндр с круглым отверстием, в которое вставляется кабельный наконечник. Оно имеет три изолированных друг от друга кольцевых контакта, а наконечник соответствующие им вилки. Прежде чем вставить кабельный наконечник в гнездо, необходимо смазать его скользящую поверхность силиконовым маслом, чтобы удалить воздушные пузырьки, образующиеся на ней.
Стаканы и кабельные наконечники типа «VEM». Гнездо (стакан) изготовляется из слюды, следовательно, оно очень хрупкое. Существует две разновидности гнезд: гнезда для напряжения до 125 кв (амплитудного значения) и гнезда для более высокого напряжения. Первые имеют цилиндрическую, а вторые коническую форму. Кабельные наконечники типа «VEM» изготовляются из вулканизированной резины. Электрическая связь между наконечником и гнездом осуществляется также с помощью кольцевых контактов стакана и выступающих цилиндрических контактов наконечника. В гнездо заливается силиконовое масло для удаления из него воздуха. Высоковольтные рентгеновские кабели являются безопасными. Кабель состоит из трех внутренних жил, изолированных друг от друга на 500 в окружающей их основной резиновой изоляцией, металлической защитной оболочкой и наружной хлопчатобумажной оплеткой. У некоторых кабелей вместо хлопчатобумажной оплетки применяют резиновую оболочку. Внешний диаметр кабеля приблизительно 25 мм (рис. 3.9). Электрические кабели представляют собой емкость. Величина емкости современных диагностических кабелей достигает 70 - 100 пф/м, что в полуволновых аппаратах при режиме просвечивания представляет существенную нагрузку.
Рис. 3.9. Схема высоковольтного кабеля
1. медные жилы (лицендраты); 2. изоляция вокруг внутренних проводов; 3. основная высоковольтная резиновая изоляция; 4. заземляемая металлическая защитная оболочка; 5. резиновая оболочка или хлопчатобумажная оплетка
Рентгеновские трубки и их защитный кожух. (Подробное описание рентгеновских трубок см. в главе 7.) Один из наконечников пары высоковольтных кабелей вставляется в гнездо, находящееся в защитном кожухе трубки со стороны анода, а другой - в гнездо, соединенное с катодом трубки, таким образом к трубке подводятся анодное напряжение и напряжение накала катода.
Трансформаторы накала рентгеновской трубки. Их роль заключается в подогреве малого и большого фокуса рентгеновской трубки. Для подогрева одной рентгеновской трубки служат два трансформатора накала. Один из них подогревает большой, а другой малый фокус. Оба трансформатора находятся либо в генераторном устройстве, либо в блоке переключателя рабочего места. Напряжение накала подается на катод трубки по внутренним, изолированным друг от друга жилам высоковольтного кабеля (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Схема конструкции трансформатора накала рентгеновской трубки и кенотрона
1. стальной сердечник; 2. бумажно-бакелитовая изоляционная втулка; 3. первичная обмотка; 4. потенциальная пластина; 5. изоляционная бумага; 6. вторичная обмотка; 7. выводы вторичной обмотки
Конструкция трансформаторов накала: трансформатор накала состоит из первичной и вторичной обмотки и магнитопровода. Он изготовляется в виде однофазного трансформатора с обмотками на одном стержне и представляет собой гальванический затвор между высоковольтной и управляющей цепями. Мощность трансформатора накала зависит от мощности трубки и обычно не превышает 100 ва. Первичное напряжение берется около 200 в. Поскольку вторичная обмотка находится под высоким напряжением по отношению к земле, ее изоляция рассчитывается по анодному напряжению трубки аппарата.
Трансформатор накала выпрямительного вентиля. В современных рентгеновских аппаратах в качестве выпрямительных вентилей почти всегда используются кенотроны. Для нагрева кенотрона используется отдельный трансформатор накала, находящийся в генераторном устройстве. В четырех- и шестикенотронных рентгеновских аппаратах применяется либо отдельный трансформатор накала для каждого кенотрона, либо один трансформатор для всех выпрямительных вентилей. В последнем случае вторичные обмотки трансформатора накала надеваются на общую первичную обмотку и тщательно изолируются. Конструкция трансформаторов накала кенотронов аналогична конструкции трансформатора накала рентгеновской трубки. Они отличаются друг от друга только по мощности. Мощность трансформатора накала современных кенотронов с ториевым катодом не превышает 50 ва.
Органы управления и контакторы. Сюда относятся: стабилизатор напряжения, электродвигатель вращения анода, реле времени, быстродействующий регулятор напряжения и выключатель давления.
Стабилизатор напряжения. При работе на режиме съемки диагностические рентгеновские аппараты могут дать большую кратковременную нагрузку на сеть. Это может привести к падению напряжения в маломощных сетях на 15 - 20% вместо допустимых 5%. Падение напряжения зависит и от других временных нагрузок питающей сети, величину которых трудно рассчитать заранее. Если вследствие колебаний напряжения питания колеблется и напряжение накала рентгеновской трубки, то интенсивность рентгеновского излучения также меняется, что, в свою очередь, сильно влияет на качество снимков.
Применяемые в настоящее время кенотроны с ториевым катодом очень чувствительны к изменениям напряжения накала. Для стабилизации работы рентгеновского аппарата применяются стабилизаторы напряжения.
В электротехнике известно много способов стабилизации напряжения. В рентгеновских аппаратах применяются почти всегда феррорезонансные стабилизаторы.
Рис. 3.11. Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения с параллельно соединенной емкостью. Конструкция, принципиальная электрическая схема и характеристики работы стабилизатора
1. стальной сердечник; 2. магнитный шунт с регулируемым воздушным зазором; 3. конденсатор
Стабилизатор состоит из трехстержневого магнитопровода, имеющего различные сечения стержней (рис. 3.11). Первичная обмотка находится на стержне с большим сечением, а вторичная обмотка на так называемом насыщенном стержне с малым сечением. Третий, подвижный стержень (якорь) является магнитным шунтом. На нем находится обмотка с небольшим числом витков.
Принцип работы феррорезонансного трансформатора. Стержень с первичной обмоткой и шунт с маловитковой обмоткой образуют трансформатор с большим воздушным зазором, а первичная и вторичная обмотки с замкнутым магнитопроводом простой трансформатор. Вторичная обмотка нагружается конденсатором большой емкости. Так как сечение стержня со вторичной обмоткой малое, то можно добиться его насыщения с помощью правильно подобранной емкости уже при входном напряжении, равном 80% его номинального значения. После насыщения стержня увеличение напряжения на вторичной обмотке по сравнению с увеличением входного напряжения очень небольшое ввиду пологости участка кривой намагничивания при насыщении. Обмотка, находящаяся на подвижном якоре, присоединяется противоположно вторичной обмотке, то есть напряжение, индуцируемое в ней, вычитается из выходного напряжения трансформатора. Крутизна напряжения добавочной вторичной обмотки меняется в зависимости от величины воздушного зазора магнитопровода. Меняя длину воздушного зазора, феррорезонансный трансформатор можно отрегулировать так, чтобы увеличение напряжения вторичной и добавочной вторичной обмоток было равным вследствие увеличения входного напряжения, то есть чтобы сумма напряжений вторичных обмоток была постоянной. В идеальном случае изменение входного напряжения трансформатора не влечет за собой изменения выходного напряжения. Феррорезонансные стабилизаторы, применяемые на практике, обладают коэффициентом стабилизации, равным 12, то есть когда входное напряжение изменяется в пределах +-12%, величина изменений выходного напряжения не превышает +-1%.
Блок вращения анода. Перед подачей высокого напряжения на трубку с вращающимся анодом, необходимо повысить число оборотов анода до 2800 об/мин, а для специальных трубок иногда в 2 - 3 раза больше. Пока число оборотов анода не достигает вышеуказанного значения, напряжение на трубку подавать нельзя. Время разгона обычно колеблется в пределах 0,6 - 1,3 сек, а в некоторых случаях достигает до 6 - 12 сек (в основном у аппаратов старых конструкций). Для задержки напряжения питания трубки применяются электромагнитное и ртутное реле, а также ламповые схемы. Электромагнитное реле срабатывает от постоянного тока, а время отпускания регулируется в широких пределах с помощью магнитного шунта. Ртутное реле представляет собой стеклянную трубку, находящуюся в магнитном поле. В стеклянной трубке находится ртуть, на поверхности которой плавает железный поплавок. С увеличением напряженности магнитного поля железный поплавок погружается в ртуть глубже, при этом вытесняет ртуть, поднимая ее уровень. Ртуть замыкает пару контактов, находящихся на стенке стеклянной трубки.
В ламповых схемах задержки используется инерция накала катода. Ламповая схема задержки представляет собой диод, работающий на электромагнитное реле. Реле срабатывает только после разогрева катода, когда вследствие термоэлектронной эмиссии через диод потечет ток. Время разогрева катода зависит от напряжения накала. Таким образом, с помощью регулировки напряжения накала устанавливается нужное время задержки. В других ламповых схемах задержки используются тиратрон или усилительная лампа. Принцип действия их такой же, как у электронных реле времени, поэтому они отдельно нами не рассматриваются.
Реле времени служит для автоматического отключения высокого напряжения по истечении времени эксплуатации на сеточном режиме, то есть для управления электромагнитным контактором при выполнении снимков. В маломощных аппаратах при больших экспозициях используются механические и электромеханические реле времени. Шкала современных механических и электромеханических реле времени линейная и рассчитана на максимальное время выдержки 0 - 10 сек и 0 - 30 мин. Реле времени со шкалой на 0 - 10 сек применяются в полуволновых рентгеновских аппаратах (рис. 3.12).
Рис. З. 12. Принцип работы ручного реле времени
1. циферблат; 2. пружина; 3. стрелка; 4. размыкающийся контакт; 5. пусковая кнопка; 6. рычаг заводки пружины
На них можно установить наименьшую выдержку 0,1 сек. В блоктрансформаторах применяются пружинные (ручные) реле времени. После заводки пружины стрелка реле времени устанавливается на желаемое время выдержки. Равномерный спуск пружины и равномерное движение стрелки после нажатия на кнопку пуска обеспечивает храповичный механизм реле. Во время экспозиции стрелка движется к 0, где она с помощью размыкающихся контактов отключает трубку от высокого напряжения. В полуволновых аппаратах для вращения стрелки реле времени используется синхронный электродвигатель. Экспозиционное время устанавливается с помощью RC цепи (рис. 3.13).
Рис. 3.13. Схема электромеханического реле времени
1. стрелка и прикрепленный к ней контакт-размыкатель; 2. неподвижный контакт-размыкатель; 3. вращающаяся стрелка; 4. противодействующая пружина; 5. ротор синхронного электродвигателя; 6. электромагнит; 7.рычаг заводки пружины
Допустим, что конденсатор С заряжен в момент времени t = 0 до напряжения U. Рассмотрим процесс разрядки конденсатора через сопротивление R до напряжения и (рис. 3.14). Закон Ома в дифференциальной форме для данной цепи можно выразить следующим образом: i = du/dt x C. Начальные условия дифференциального уравнения: t = 0, u = U, i = u/R. Подставляя начальные условия в дифференциальное уравнение, получим: t = (CRln) x U/u. Из этого уравнения видно, что любое время разряда можно обеспечить подбором сопротивления К. Если взять в качестве постоянных емкость конденсатора, напряжение источника заряда конденсатора U и характеристики электронной лампы, в правой части уравнения остается лишь одна переменная величина - R. Таким образом tm = R const., а это значит, что с помощью сопротивления можно регулировать время разряда конденсатора.
Рис. 3.14. Принципиальная схема конденсаторного реле времени с пентодом а) Принципиальная электрическая схема: С - конденсатор; R - сопротивление; Р - реле; вкл. - пусковой включатель для съемки; б) Цепь разряда конденсатора; в) Изменение напряжения на обкладках конденсатора при разряде; г) Анодно-сеточная характеристика электронной лампы
Uc - напряжение сетки; Ia - анодный ток; Х - анодный ток, при котором срабатывает реле
Для уменьшения нагрузки контактора мощных рентгеновских аппаратов возникает необходимость в использовании так называемых синхронизированных реле времени, обеспечивающие включение и выключение высокого напряжения в заданную фазу: при нуле синусоиды. Синхронные реле отличаются от обычных конденсаторных реле времени тем, что в них вместо пентода используется тиратрон. Тиратрон обладает таким свойством, что после зажигания через него течет полный анодный ток, независимо от изменений напряжения сетки. Если напряжение сетки запертого тиратрона хотя бы на мгновение превышает напряжение зажигания, то по нему лавинообразно потечет полный анодный ток.
У синхронизированных реле времени напряжение разрядного конденсатора модулируется частотой сети. Это достигается следующим образом: к запирающему постоянному току конденсатора прибавляется переменный ток, угол запаздывания которого можно менять по отношению к напряжению питающей сети.
Правильным подбором фазы модулирующего тока можно добиться, чтобы переход тиратрона из запертого состояния к открытому и обратно происходил в тот момент, когда напряжение сети принимает максимальное значение, или несколько позже (рис. 3.15).
Рис. 3.15. Схема синхронизированного реле времени. Наладка синхронизированного реле времени производится с помощью цепочки RC в цепи трансформатора
U - напряжение сетки, при котором тиратрон зажигается; Ct - разряжающийся конденсатор
Предохранитель фильтра. У рентгеновских аппаратов для глубокой рентгенотерапии длина волны рентгеновского излучения регулируется в широких пределах. Для обеспечения гомогенности пучка рентгеновского излучения в отдельных диапазонах необходимо отфильтровать разноволновое рентгеновское излучение. Определенным диапазонам излучения соответствует определенное анодное напряжение рентгеновской трубки. Анодное напряжение отдельных диапазонов устанавливается только в сочетании с фильтрами, предназначенными для фильтрации излучения данного диапазона.
В конструкции предусмотрена блокировка: если анодное напряжение не соответствует применяемому фильтру, то аппарат не включается.
Быстродействующий регулятор высокого напряжения. При мгновенной подаче напряжения на рентгеновские аппараты, применяемые для глубокой рентгенотерапии, большой перепад напряжения может пробивать изоляцию аппарата. Поэтому напряжение питания необходимо плавно увеличивать от нуля до необходимого значения. В старых конструкциях это достигается с помощью ручного регулятора. Для того, чтобы обеспечить строго определенное время облучения пациента, применяется свинцовый затвор, передвигаемый электромагнитом, закрывающим диафрагму до тех пор, пока напряжение питания не достигает нужного значения. Реле времени начинает работать одновременно с удалением заслонки от диафрагмы. В современных аппаратах вместо ручной регулировки применяется быстродействующий регулятор напряжения. Он представляет собой потенциометр, включенный последовательно с первичной обмоткой главного трансформатора. Движок потенциометра перемещается с помощью электродвигателя (сервомотора) в сторону уменьшения сопротивления. При этом напряжение питания рентгеновского аппарата увеличивается до номинального значения за 5 сек. Затвор на диафрагму в этом случае не требуется.
Переключатель давления. Рентгеновские трубки терапевтических аппаратов во время работы обычно охлаждаются циркулирующей жидкостью. Переключатель давления защищает рентгеновскую трубку от чрезмерного перегрева, ведущего к выходу ее из строя. При давлении,циркулирующей жидкости, не превышающем некоторого порогового значения, переключатель давления отключает аппарат от сети. Переключатель давления состоит из мембраны, присоединенной к системе трубок охлаждения, и из быстрого переключателя. Под давлением мембрана поднимается, переключатель мгновенно срабатывает.
