第四章-X线机控制部分.ppt

第四章第四章 X线机控制部分线机控制部分范能胜范能胜4.1 概述概述n发展阶段：发展阶段：u三钮控制系统：三钮控制系统：KV,mA,Su二钮控制系统：二钮控制系统：KV,mASu单钮控制：单钮控制：KVu零钮控制：零钮控制：4.1.1对电路的基本要求对电路的基本要求1可调管电流可调管电流:控制控制X线量。线量。2可调管电压可调管电压:控制控制X线质。线质。3可调曝光时间可调曝光时间:控制控制X线的发生时线的发生时间间。4.1.2 基本电路基本电路电源电路电源电路控制电路控制电路灯丝加热灯丝加热电电 路路各种应用各种应用设备电路设备电路高压发生电路高压发生电路X线管线管1、电源电路：、电源电路：为为X线机控制台内的自耦变压器输送线机控制台内的自耦变压器输送电能的电路。电能的电路。u电源闸刀电源闸刀u电源线电源线u电源保险丝电源保险丝u机器通断按钮机器通断按钮u接触器等元件构成。接触器等元件构成。2、X线灯丝加热电路：线灯丝加热电路：为为X线管灯丝提供加热电压的电路，线管灯丝提供加热电压的电路，包括：包括：u灯丝初级电路：灯丝初级电路：自耦变压器到灯丝变自耦变压器到灯丝变压器初级线圈；压器初级线圈；u灯丝次级电路：灯丝次级电路：灯丝变压器次级输出灯丝变压器次级输出到到X线管阴极。线管阴极。3、高压发生电路：、高压发生电路：指将自耦变压器供给的低电压转化指将自耦变压器供给的低电压转化为高电压输送到为高电压输送到X线管两极的电路。线管两极的电路。u高压初级电路：高压初级电路：指由自耦变压器输出指由自耦变压器输出端至高压变压器初级线圈所构成的回端至高压变压器初级线圈所构成的回路。路。u高压次级电路：高压次级电路：高压变压器次级输出高压变压器次级输出到到X线管的两端。线管的两端。4、控制电路、控制电路:它是指控制它是指控制X线发生线发生和停止，以及与此相关的各种电路和停止，以及与此相关的各种电路所构成的系统所构成的系统。u脚闸、手开关、各种继电器或接触器脚闸、手开关、各种继电器或接触器和限时电路等基本控制电路。和限时电路等基本控制电路。u点片摄影、滤线器摄影、体层摄影等点片摄影、滤线器摄影、体层摄影等控制电路。控制电路。u台次交换、旋转阳极启动、延时、保台次交换、旋转阳极启动、延时、保护和容量保护等电路。护和容量保护等电路。补充知识：自耦变压器1、自耦变压的结构特点：、自耦变压的结构特点：铁芯上铁芯上只绕有一个线圈只绕有一个线圈。如果把整个。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。圈，就可以升高电压。降压降压升压升压调压变压器是一种典型的自耦变压调压变压器是一种典型的自耦变压器，它的构造如图所示器，它的构造如图所示：1.变电压：变电压：2.变电流：变电流：根据根据2、自耦变压器工作原理、自耦变压器工作原理3.初次级电流的关系：初次级电流的关系：根据变压器的同名端可根据变压器的同名端可以判断，初次级电流以判断，初次级电流I1和和I2方向相反，流过公共绕方向相反，流过公共绕组组N2的是一个合流的是一个合流I=I1-I2，在初次电压不太高的，在初次电压不太高的情况下，情况下，I1和和I2相差不大，相差不大，流过公共绕组的电流很流过公共绕组的电流很小，因此这部分的线圈小，因此这部分的线圈可用截面积较小的导线。可用截面积较小的导线。3、自耦变压器种类、自耦变压器种类 1）滑动调压式：）滑动调压式：2）抽头调压式：）抽头调压式：1、构造、构造弹簧弹簧电磁铁电磁铁触点触点补充知识：电磁继电器补充知识：电磁继电器衔铁衔铁2、工作电路、工作电路低压控制电路低压控制电路高压工作电路高压工作电路S1MSM3、作用、作用用用 控制控制 ，（安全、方便），还可实现（安全、方便），还可实现远距离操作远距离操作和和自动控制自动控制。低电压、弱电流低电压、弱电流高电压、强电流高电压、强电流3、触点和线圈表示方法、触点和线圈表示方法1、常开触点：、常开触点：2、常闭触点：、常闭触点：3、线圈：、线圈：4、继电器产品、继电器产品5、含有继电器的控制电路、含有继电器的控制电路4.2 电源电路电源电路一一、X线线机机电电源源电电路路1、F30型型X线线机机电电源源电电路路2、XG-200型电源电路型电源电路开关机回路开关机回路自锁回路自锁回路2、XG-200型电源电路型电源电路自藕变压器自藕变压器供电回路供电回路二、二、X线机对电源电阻的要求线机对电源电阻的要求1、负载因素、负载因素：2、不同电源电压对电源内阻的要求：、不同电源电压对电源内阻的要求：由上式可以看出，采用由上式可以看出，采用380V供电比采用供电比采用220V供电对电源电阻的要求低。供电对电源电阻的要求低。4.3高压初级电路和管电压调整电路高压初级电路和管电压调整电路n高压初级电路包括：高压初级电路包括：u管电压调节电路管电压调节电路u管电压控制电路管电压控制电路u管电压预示电路管电压预示电路u管电压补偿电路管电压补偿电路 高压初级电路直接影响到高压初级电路直接影响到X线的质。线的质。4.3.1管电压控制方法：管电压控制方法：n用接触器控制高压初级电路用接触器控制高压初级电路n用晶闸管控制高压初级电路用晶闸管控制高压初级电路n初、次级配合控制与三极初、次级配合控制与三极X线管控制。线管控制。1、接触器控制：、接触器控制：（1）单个接触器控制）单个接触器控制防防“突波突波”电阻电阻自耦变压器自耦变压器高压变压器高压变压器摄影高压摄影高压初级回路初级回路（2）两两个个接接触触器器控控制制闭合后曝闭合后曝光开始光开始断开后曝断开后曝光结束光结束电磁继电器控制的缺点：电磁继电器控制的缺点：u有机械装置，动作速度；有机械装置，动作速度；u噪音大；噪音大；u触点容易氧化造成接触不良；触点容易氧化造成接触不良；u不容易实现时序控制；不容易实现时序控制；2、用可控硅（晶闸管）控制：、用可控硅（晶闸管）控制：避免电弧放电，且控制敏捷，无避免电弧放电，且控制敏捷，无噪声、电路压降低。噪声、电路压降低。动作速度快，易实现零序控制曝动作速度快，易实现零序控制曝光光。单相供电可控硅控制电路单相供电可控硅控制电路摄影准备摄影准备接触器接触器透视接触透视接触器触点器触点摄影高压摄影高压初级回路初级回路采用双向可控硅的优点：采用双向可控硅的优点：1、具有对称的伏安特性；、具有对称的伏安特性；2、不需要两个相互绝缘的控制信号和、不需要两个相互绝缘的控制信号和散热器；散热器；3、过电压能力强；、过电压能力强；4、能承受的电压上升率高；、能承受的电压上升率高；5、触发信号可以是直流、交流或脉冲、触发信号可以是直流、交流或脉冲信号。信号。三三相相供供电电可可控控硅硅控控制制电电路路3、高压初、次级配合控制：、高压初、次级配合控制：u控制方法：控制方法：高压初级电路串联一个高压高压初级电路串联一个高压预上接触器触点，次级正负供电端各串预上接触器触点，次级正负供电端各串联一个真空三极管或四级管。联一个真空三极管或四级管。u工作过程：工作过程：曝光时预上预上接触器触点曝光时预上预上接触器触点先闭合，但次级真空管栅极并未加控制先闭合，但次级真空管栅极并未加控制电压，只有栅极加上控制电压时，电压，只有栅极加上控制电压时，X线线才能发生。才能发生。u优点：优点：4.3.2高压调节方法：高压调节方法：调节初级电压调节初级电压调节高压变压器初级绕组匝数调节高压变压器初级绕组匝数调节高压次级电压调节高压次级电压输出输出分档可调分档可调连续可调连续可调.、初级电压调节、初级电压调节分档可调分档可调n方法：方法：自耦变压器的输出端引出许多自耦变压器的输出端引出许多抽头，通过选择不同的输出抽头，从抽头，通过选择不同的输出抽头，从而选择了不同的输出电压。而选择了不同的输出电压。n优点：优点：电路简单。电路简单。n缺点：缺点：调节不够细致；自耦变压器需调节不够细致；自耦变压器需许多抽头，绝缘困难。许多抽头，绝缘困难。高高压压初初级级电电压压分分档档可可调调.、初级电压调节、初级电压调节连续可调连续可调n方法：方法：通过调节碳轮在自耦变压器通过调节碳轮在自耦变压器外表面滑动获得不同的输出电压。外表面滑动获得不同的输出电压。n优点：优点：调节细致；调节细致；n缺点：缺点：由于自耦变压器外表面绝缘由于自耦变压器外表面绝缘层被去掉，易造成接触不良或匝间层被去掉，易造成接触不良或匝间短路。短路。高压变压器高压变压器初级绕组初级绕组摄影千伏调摄影千伏调节碳轮节碳轮自耦变压器自耦变压器调节高压初级线圈匝数调节高压初级线圈匝数n方法：方法：高压变压器初级绕组引出很高压变压器初级绕组引出很多抽头，通过选择不同抽头，从而多抽头，通过选择不同抽头，从而获得不同变压比的目的；获得不同变压比的目的；n缺点：缺点：高压变压器工艺复杂，绝缘高压变压器工艺复杂，绝缘困难。困难。n以匈牙利以匈牙利型型线线机为代表。机为代表。EDR-750高压初级：高压初级：、调节高压次级输出电压、调节高压次级输出电压高高压压调调整整管管比比较较器器4.3.3管电压预示和管电压补偿管电压预示和管电压补偿1、什么是管电压预示：、什么是管电压预示：1）管电压很高，无法直接测量；）管电压很高，无法直接测量；2）在）在X线发生前就需要根据拍摄部位不线发生前就需要根据拍摄部位不同选择不同的管电压；同选择不同的管电压；3）通过间接测量的方式，先测量初级输）通过间接测量的方式，先测量初级输入电压，根据入电压，根据变压器变比变压器变比计算出次级计算出次级负载空载电压。负载空载电压。2、管电压补偿、管电压补偿(KV补偿补偿)：1）概念：）概念：由于由于电源电阻、自耦变压器阻抗、高压电源电阻、自耦变压器阻抗、高压变压器阻抗及其他器件内阻的存在变压器阻抗及其他器件内阻的存在，X线发生时电路中将产生电压降，线发生时电路中将产生电压降，管电流管电流越大，产生的电压降也就越大，越大，产生的电压降也就越大，所以需所以需要对这个电压降进行补偿。要对这个电压降进行补偿。曝光主电路等效电路曝光主电路等效电路2）补偿原理：）补偿原理：用某种方法用某种方法按不同管电流预先增加高压按不同管电流预先增加高压变压器初级电压，以补偿负载时的电压变压器初级电压，以补偿负载时的电压降，降，补偿的补偿的kV值正好等于负载时降落的值正好等于负载时降落的kV数值。管电压的补偿分为数值。管电压的补偿分为平移补偿平移补偿和和斜率补偿斜率补偿两部分。两部分。ABCV2V1V0空载线空载线负载线负载线平移线平移线EX0mE0KV补偿原理曲线补偿原理曲线管电压曲线平移原理图管电压曲线平移原理图KVKV100mA500mAUCU1cba平移校正电路图平移校正电路图平移校正原理图平移校正原理图空载时空载时负载时负载时管电压曲线斜率校正原理管电压曲线斜率校正原理KVU1斜率校正电路图斜率校正电路图初级电压初级电压预预示示电电压压0mA100mA200mA300mA400mA500mA曲线斜率与管电流关系曲线斜率与管电流关系rerdUau补偿电路形式：补偿电路形式：电阻式电阻式KV补偿电路补偿电路变压器式变压器式KV补偿电路补偿电路电电阻阻式式补补偿偿电电路路平移补偿电阻平移补偿电阻斜率校正电阻斜率校正电阻变变压压器器式式补补偿偿电电路路平移变压器平移变压器斜率校正变压器斜率校正变压器4.3.4高压初级电路实例高压初级电路实例n找出以下电路找出以下电路u管电压控制和调节管电压控制和调节u管电预示和补偿管电预示和补偿u空间电荷抵偿电路（初级）空间电荷抵偿电路（初级）XG-200型型X线线机机高高压压初初级级电电路路4.4 X线管电流调节电路线管电流调节电路n原理：原理：灯丝加热电压灯丝加热电压Uf灯丝温度灯丝温度灯丝发射的电子数量灯丝发射的电子数量管电流管电流IaX线量线量n基本组成：基本组成：u稳压电路稳压电路u管电流调节电路管电流调节电路u灯丝预热和增温电路（可选）灯丝预热和增温电路（可选）u空间电荷抵偿电路（空间电荷抵偿电路（次级次级）管电流调节基本电路管电流调节基本电路4.4.1 基本电路组成基本电路组成4.4.2 X线管空间电荷抵偿器线管空间电荷抵偿器1、什么是空间电荷效应？、什么是空间电荷效应？由于空间电荷的影响，使得由于空间电荷的影响，使得管电流管电流随着随着管电管电压压的升高而增大，称之为的升高而增大，称之为。灯丝发射特性曲线灯丝发射特性曲线2、空间电荷抵偿原理、空间电荷抵偿原理UaIa不变不变1、线性抵偿：、线性抵偿：1）补偿变压器的初级线圈）补偿变压器的初级线圈并接并接在高压初在高压初级电路，其次级输出电压与稳压变压器级电路，其次级输出电压与稳压变压器的次级输出电压的次级输出电压反相串联反相串联，使灯丝加热，使灯丝加热电压随管电压上升而降低。电压随管电压上升而降低。2）在空间电荷补偿变压器上有）在空间电荷补偿变压器上有多个抽头多个抽头与与mA选择器联动来改变补偿电压选择器联动来改变补偿电压。ll2、非线性抵偿：、非线性抵偿：采用多斜率补偿，能够在大范围内取采用多斜率补偿，能够在大范围内取得较好的补偿效果，主要在大型得较好的补偿效果，主要在大型X线机线机采用这种补偿电路。采用这种补偿电路。WYKVAABBllT1T2T3补充知识：谐振式磁饱和稳压器补充知识：谐振式磁饱和稳压器n磁饱和：磁饱和：在电磁铁中，当线圈中的电流增大到在电磁铁中，当线圈中的电流增大到一定程度时，一定程度时，B不再随不再随H的增加而增大，的增加而增大，称为磁饱和。称为磁饱和。2、磁饱和稳压原理：、磁饱和稳压原理：磁饱和变压器的铁心截面与一般的变压器不同，磁饱和变压器的铁心截面与一般的变压器不同，初级线圈初级线圈L1铁心截面积大，为铁心截面积大，为非饱和线圈非饱和线圈；次级；次级线圈线圈L2的铁心截面积小，为的铁心截面积小，为饱和线圈饱和线圈，谐振式磁饱和稳压器谐振式磁饱和稳压器IIcIL谐振式磁饱和稳压器原理图谐振式磁饱和稳压器原理图谐振式磁饱和稳压器电路图谐振式磁饱和稳压器电路图三、三、XG-200型管电流调节电路型管电流调节电路n电路结构：电路结构：器件名称和作用；器件名称和作用；n电路分析：电路分析：u床下床下X线管灯丝供电回路；线管灯丝供电回路；包括大小焦点灯丝供电回路。包括大小焦点灯丝供电回路。u床上床上X线管灯丝供电回路；线管灯丝供电回路；包括大小焦点灯丝供电回路。包括大小焦点灯丝供电回路。XG-200型型X线线机机灯灯丝丝初初级级电电路路空间电荷空间电荷抵偿变压器抵偿变压器大小焦点灯大小焦点灯丝变压器初级丝变压器初级管电流选择管电流选择摄影管电流摄影管电流调节电阻调节电阻透视管电流透视管电流调节电阻调节电阻透视小透视小焦点灯焦点灯丝加热丝加热胃肠摄胃肠摄影灯丝影灯丝加热加热小焦点小焦点灯丝加灯丝加热供电热供电回路回路大焦点大焦点灯丝加灯丝加热供电热供电回路回路4.5 高压整流和管电流测量电路高压整流和管电流测量电路自整流及管电流测量电路自整流及管电流测量电路单相全波整流及管电流测量电路单相全波整流及管电流测量电路三相整流及管电流测量电路三相整流及管电流测量电路三相十二管三相十二管三相六管三相六管4.5.1 自整流及管电流测量电路自整流及管电流测量电路n利用利用X线管自身的单相导电性来实现线管自身的单相导电性来实现高压整流。高压整流。n缺点：缺点：u效率低；效率低；u线管承受反相高压。线管承受反相高压。4.5.2 单相全波整流及管电流测量单相全波整流及管电流测量1、整流电路：、整流电路：2、管电流测量电路：、管电流测量电路：1）电容电流的形成：）电容电流的形成：由于高压变压由于高压变压器次级电压很高，在线圈的器次级电压很高，在线圈的匝与匝匝与匝之间、层与层之间，线圈对地之间之间、层与层之间，线圈对地之间和高压电缆心线对地之间，均能形和高压电缆心线对地之间，均能形成电容成电容。高压发生时，即产生电容。高压发生时，即产生电容电流，电容电流在电流，电容电流在26mA之间。之间。电容电流形成示意图电容电流形成示意图直流电表直流电表2）电容电流对管电流测量的影响：）电容电流对管电流测量的影响：（1）摄影管电流摄影管电流的选择一般在的选择一般在100mA以上，以上，26mA的电容电流对的电容电流对测量影响小；测量影响小；（2）透视管电流透视管电流一般为一般为15mA，电视透视电视透视0.52mA，所以，所以电容电流电容电流对管电流测量的影响不可忽视对管电流测量的影响不可忽视。3）电容电流的抵偿方法）电容电流的抵偿方法电阻抵偿法电阻抵偿法变压器抵偿法变压器抵偿法（1）电阻抵偿方法：）电阻抵偿方法：分流电阻分流电阻u优点：电路简单；优点：电路简单；u缺点：由于电容电流随管电压的高低缺点：由于电容电流随管电压的高低而变化，但电阻抵偿法抵偿值固定，而变化，但电阻抵偿法抵偿值固定，容易造成容易造成抵偿过多或抵偿不足抵偿过多或抵偿不足。（2）变压器抵偿法）变压器抵偿法电容电流抵偿绕组电容电流抵偿绕组仪表整流电路仪表整流电路摄影接触器摄影接触器透视接触器透视接触器摄影时摄影时JC3工作，工作，JC1不工作，常闭不工作，常闭触点断开。触点断开。透视时透视时JC1工作，工作，JC3不工作。不工作。4.5.3 三相整流及管电流测量电路三相整流及管电流测量电路n优点：优点：脉动率小：脉动率小：缩短了最短曝光时间：单相最短曝光时间缩短了最短曝光时间：单相最短曝光时间为为10ms，三相为，三相为3ms。X线输出剂量大，线输出剂量大，是单相全波桥式是单相全波桥式整流高压次级电路的整流高压次级电路的1.5倍（六波）倍（六波）2倍（十二波倍（十二波）；不会不会造成供电系统严重失衡；造成供电系统严重失衡；放宽了对电源电阻的要求；放宽了对电源电阻的要求；n缺点：缺点：电路复杂，体积庞大，造价高；电路复杂，体积庞大，造价高；三相自耦变压器沿磁导体的安匝分三相自耦变压器沿磁导体的安匝分配不均匀，使电压波形变坏。配不均匀，使电压波形变坏。1、简简单单三三相相六六峰峰整整流流电电路路bc?abc三角形接法三角形接法Y形接法形接法管管电电流流测测量量电电路路2、三三相相双双重重六六峰峰整整流流及及管管电电压压测测量量电电路路3、三相十二波桥式整流高压次级电路、三相十二波桥式整流高压次级电路/Y法连接法连接 4.5.4 XG-200型型X线机管电流测量电路线机管电流测量电路透视高压次级及管电流测量电路透视高压次级及管电流测量电路透视高压次级及管电压测量电路透视高压次级及管电压测量电路普通摄影高压次级及管电压电路普通摄影高压次级及管电压电路胃肠摄影高压次级及管电压测量电路胃肠摄影高压次级及管电压测量电路4.6 计时器计时器n作用：作用：用来控制用来控制X线的发生时间，并且在各时线的发生时间，并且在各时间段内均有较高精度；间段内均有较高精度；n分类：分类：u机械计时器（已淘汰）；机械计时器（已淘汰）；u电子计时器；电子计时器；u光电自动计时器；光电自动计时器；4.6.1 阻容计时器阻容计时器1、基本电路组成：、基本电路组成：2、晶体管式阻容计时电路、晶体管式阻容计时电路限时电路限时电路限时保护电路限时保护电路2、晶体管式阻容计时电路、晶体管式阻容计时电路？2、晶体管式阻容计时电路、晶体管式阻容计时电路2、晶体管式阻容计时电路、晶体管式阻容计时电路3、集成电路阻容计时电路、集成电路阻容计时电路4.6.2 数字时钟计时电路数字时钟计时电路4.7 自动曝光控制电路自动曝光控制电路n传统的曝光量控制方法及缺点传统的曝光量控制方法及缺点n什么是什么是X线机的自动曝光控制？线机的自动曝光控制？n自动曝光控制的实现方法？自动曝光控制的实现方法？n自动曝光控制实现形式自动曝光控制实现形式u单按钮自动曝光控制：单按钮自动曝光控制：只需选择管电压，配合只需选择管电压，配合自动降落负载自动降落负载装置装置，自动选择最大管电流和最小曝，自动选择最大管电流和最小曝光时间；光时间；u无按钮自动曝光：无按钮自动曝光：管电压、管电流和曝光时间都由机器管电压、管电流和曝光时间都由机器自动选择，常用于透视系统。自动选择，常用于透视系统。4.7.1 管电流自动降落负载原理管电流自动降落负载原理1、什么是降落负载曝光？、什么是降落负载曝光？自自X线管线管最大允许功最大允许功率率开始曝光，以后将开始曝光，以后将按按X线管瞬时功率曲线管瞬时功率曲线随时间而线随时间而连续或分连续或分段自动降低负载段自动降低负载，称，称之之。分为。分为连续降落连续降落和和分级降落分级降落。管电流分档管电流分档2、降落负载曝光原理：、降落负载曝光原理：管电压恒定，因此通过管电压恒定，因此通过自动连续降自动连续降落或递减管电流落或递减管电流来使来使X线管功率下降，线管功率下降，在充分发挥在充分发挥X线管效能的前提下，线管效能的前提下，获获得最短曝光时间得最短曝光时间，保证，保证X线管安全工线管安全工作。作。3、连续降落和分级降落：、连续降落和分级降落：连续降落连续降落阶梯降落阶梯降落4.7.2 光电计时原理光电计时原理1、基本原理：、基本原理：通过光电器件检测通过光电器件检测X线的剂量信号，线的剂量信号，并与标准信号进行比较，当与标准并与标准信号进行比较，当与标准信号一致时自动切断曝光。信号一致时自动切断曝光。半半导导体体光光电电计计时时器器电电路路原原理理图图工作工作充电充电输出为正输出为正Q2,Q3导通导通断开断开主接触器主接触器4.7.3 F-ATR原理原理将透视管电压转换为摄影管电压，将透视管电压转换为摄影管电压，常用于点片摄影。常用于点片摄影。4.8 旋转阳极启动、保护及延时电路旋转阳极启动、保护及延时电路1、快速启动：快速越过共振区。、快速启动：快速越过共振区。2、延时装置：、延时装置：0.81.2秒延时。秒延时。3、降压装置：启动完毕后降低运转电压。、降压装置：启动完毕后降低运转电压。4、保护装置：未启动则不能进行曝光。、保护装置：未启动则不能进行曝光。5、刹车装置：曝光结束后迅速制动。、刹车装置：曝光结束后迅速制动。4.8.1 对电路的基本要求：对电路的基本要求：补充知识：异步电动机工作原理补充知识：异步电动机工作原理三相异步电动机工作原理三相异步电动机工作原理单相异步电动机工作原理单相异步电动机工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理（1）旋转磁场的产生旋转磁场的产生（一）旋转磁场（一）旋转磁场旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。旋转磁场由三相电流通过三相旋转磁场由三相电流通过三相对称对称绕组产生。绕组产生。对称：对称：三相对称负载三相对称负载空间对称分布空间对称分布 二极旋转磁场二极旋转磁场 极对数极对数（p）的概念：的概念：（2）旋转磁场的转速）旋转磁场的转速旋转磁场转速旋转磁场转速 n0 同步转速同步转速如何改变旋转磁场的转速？如何改变旋转磁场的转速？以以 Y 型接法为例，当每相型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右图绕组只有一个线圈时，按右图放入定子槽内，合成的旋转磁放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为场只有一对磁极，则极对数为 1。即即 p=1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2 以以 Y 型接法为例，型接法为例，将将每相绕组都改用两个线圈每相绕组都改用两个线圈串联组成。串联组成。按下图放入定子按下图放入定子槽内。槽内。形成的磁场则是形成的磁场则是两对磁极。两对磁极。即即 p=2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相绕组三相绕组 四极旋转磁场四极旋转磁场电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(5060)周周p=1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(2560)周周p=2 时：时：三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pf1n=min）r/(p12 3456n0/(r/min)3000 15001000750600500 f 1=50 Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下:同步转速同步转速p 为任意值时：为任意值时：旋转方向：取决于三相电流的相序。旋转方向：取决于三相电流的相序。（3）旋转磁场的转向）旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1U1，i2V1，i3W1 与三相绕组中的三相电流的相序：与三相绕组中的三相电流的相序：L1 L2 L3 一致，通入导前电流的绕组一致，通入导前电流的绕组通入滞后电流的绕组。通入滞后电流的绕组。旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1，i2W1，i3V1任意对调两根电源进线，磁场反转。任意对调两根电源进线，磁场反转。（二）工作原理（二）工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一下一节节NS（1）电磁转矩的产生）电磁转矩的产生 用右手定则判断转用右手定则判断转子绕组中感应电流的子绕组中感应电流的方向方向 用左手定则判断转用左手定则判断转子绕组受到的电磁力子绕组受到的电磁力的方向的方向电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩 TT 与与 n0 同方向。同方向。工作原理示意图工作原理示意图电动机转速电动机转速 n 和旋转磁场同步转速和旋转磁场同步转速 n0的关系：的关系：电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 n n0转差率转差率:起动时起动时:n=0，s=1额定运行时额定运行时:s=0.01 0.09 称异步电动机或感应电动机称异步电动机或感应电动机0 s 1转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得 例：例：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 nN=975 r/min，电源频率电源频率 f1=50 Hz。试求电动机试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。的极对数和额定负载下的转差率。解解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知速的关系可知：n0=1000 r/min,即即p=3额定转差率额定转差率为为转差率转差率:三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构1.定子定子铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。U1-U2V1-V2W1-W2三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁端盖：固定、支撑、防护端盖：固定、支撑、防护转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。2.转子鼠笼转子鼠笼转子铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子鼠笼式转子 铁心槽内放铜条，端铁心槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2)绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式 另一端分别接滑环，可外接电阻另一端分别接滑环，可外接电阻鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。绕线式：绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。鼠笼型异步电动机主要部件拆分图。鼠笼型异步电动机主要部件拆分图。鼠笼型转子鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。转子绕组就像一个松鼠笼子。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图The Three-phase Asynchronous Electromotor（一）脉振磁场（一）脉振磁场 定子：单相绕组；定子：单相绕组；单相异步电动机工作原理单相异步电动机工作原理 定子绕组定子绕组定子定子转子：鼠笼型。转子：鼠笼型。定子单相绕组产生的脉振磁场的分析定子单相绕组产生的脉振磁场的分析:1m 2m m 1m=2m=m/2t 0 脉振磁场的分解脉振磁场的分解:1m 2m m 1m 2m m tOt1t2t3t4t5t6t7t8 2m 1m 脉振磁场脉振磁场（1）自身没有起动转矩）自身没有起动转矩（2）转子借助其它力量）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。原方向继续转动。怎样产生起动转矩？怎样产生起动转矩？（二）工作原理（二）工作原理 两相起动两相起动工作绕组工作绕组起动绕组起动绕组 原理：两相电流原理：两相电流旋转磁场旋转磁场Q转子转子CWSiwis起动转矩起动转矩 单相电容电动机单相电容电动机转子转子定子定子转子定子壳体补充知识：电压互感器和电流互感器补充知识：电压互感器和电流互感器n电压互感器电压互感器1、用于测量交流电压的变压器。、用于测量交流电压的变压器。2、初级线圈匝数大于输出线圈匝数，、初级线圈匝数大于输出线圈匝数，属于降压变压器。属于降压变压器。3、测量时输入线圈并联于被测电路，、测量时输入线圈并联于被测电路，输出线圈接测量电路。输出线圈接测量电路。n电流互感器：电流互感器：1、用于测量交流大电流的变压器。、用于测量交流大电流的变压器。2、输入线圈的匝数小于输出线圈的、输入线圈的匝数小于输出线圈的匝数，属于是升压变压器。匝数，属于是升压变压器。3、测量时输入线圈串联于被测电路，、测量时输入线圈串联于被测电路，输出端接测量电路。输出端接测量电路。4.8.2 旋转阳极启动保护电路旋转阳极启动保护电路 曝光手闸曝光手闸电抗器电抗器摄影辅助摄影辅助J电流电流J电压电压J启动绕组启动绕组运转绕组运转绕组延时延时J自锁自锁断开，接入断开，接入XLKXSJ工作后工作后使使2FZJ工作，工作，常闭触点断开常闭触点断开YJ4.9 X线管安全保护电路线管安全保护电路1、作用：、作用：防止因摄影条件超过标准防止因摄影条件超过标准值而出现机器过载，属值而出现机器过载，属一次性保护一次性保护电路，电路，对额定值内的连续重复曝光对额定值内的连续重复曝光而出现的而出现的累积性过载是不起保护作累积性过载是不起保护作用的用的。2、依据：依据：以以X线管瞬时负载特性线管瞬时负载特性曲线为依据。曲线为依据。3、种类：、种类：1）参数连锁式容量保护电路）参数连锁式容量保护电路。2）负荷率式瞬时负载保护电路。）负荷率式瞬时负载保护电路。3）降落负载式瞬时负载保护电路。）降落负载式瞬时负载保护电路。千伏保护变压器，千伏保护变压器，与高压初级并联与高压初级并联管电流选管电流选择开关择开关曝光时间曝光时间选择开关选择开关 4.10 操作控制电路操作控制电路指按照临床技术要求来控制指按照临床技术要求来控制X线的发线的发生和终止、完成各种技术操作、并生和终止、完成各种技术操作、并能与某些机械动作协同工作的综合能与某些机械动作协同工作的综合性电路，包括：性电路，包括：u透视控制电路；透视控制电路；u胃肠摄影控制电路；胃肠摄影控制电路；u摄影控制电路；摄影控制电路；透视电路透视电路胃肠摄影电胃肠摄影电路路普通摄影电普通摄影电路路快速摄影电快速摄影电路路断开断开断开断开闭合闭合4.11 应用中、高频逆变技术的应用中、高频逆变技术的X线机线机n工频工频X线机的缺点：线机的缺点：u体积大，结构笨重；体积大，结构笨重；u管电流和管电压控制精度低，无法实管电流和管电压控制精度低，无法实现闭环控制；现闭环控制；u输出输出X线剂量不稳定，难以实现精短线剂量不稳定，难以实现精短时间曝光，重复性差。时间曝光，重复性差。n逆变技术逆变技术50Hz交流电交流电直流电直流电中中高频率交高频率交流电流电升压和整流滤波升压和整流滤波得到直流得到直流高压高压。4.11.1 逆变技术逆变技术1、桥式逆变原理：、桥式逆变原理：t1时刻时刻K1，K2闭合闭合t3时刻时刻K3，K4闭合闭合2、桥式可控硅逆变器、桥式可控硅逆变器3、桥式场效应管逆变电路、桥式场效应管逆变电路4.11.2 中频中频X线机线机n中频机特点：中频机特点：可输出高质量可输出高质量X线；线；输出剂量大；输出剂量大；可进行实时控制，输出稳定、重复性可进行实时控制，输出稳定、重复性好；好；体积和重量小；体积和重量小；有利于智能化发展；有利于智能化发展；最短曝光时间更小；最短曝光时间更小；可直接直流供电；可直接直流供电；n中频中频X线机结构和工作原理：线机结构和工作原理：