Ремонт генератора рентгеновского дифрактометра

[ranger93]

Здравствуйте, уважаемые электронщики. У меня на работе есть рентгеновский дифрактометр, у которого накрылся генератор рентгеновского излучения. Сгорела силовая симисторная сборка. К ней я смог найти документацию, pdf во вложении. Купил на маркетплейсе симисторы BTA100-800 и смог завести прибор в полсилы. Однако и эти ключи сгорели. Купил еще, стали гореть сразу. Оказалось, что те, что я брал ранее имеют маркировку на радиаторе HSDQ (видимо это название фирмы или что-то подобное), снова таких мне найти не удается. Да и есть ощущение, что не мог выйти на рабочий режим из-за того, что эти ключи медленные. У них параметр (di/dt)c в два раза меньше чем у оригинальных. Из-за этого, видимо, открываются в какой-то момент (чаще всего при включении) оба ключа одновременно, получается КЗ. Купировать выход из стоя силовых ключей я смог, поставив последовательно с прибором электроламп с суммарной мощностью 8КВт и перед симисторами непосредственно активноохлаждаемый резистор на 0,3ом примерно. Сейчас при КЗ симисторы не сгорают но и работать не получается. Нас устраивало, что прибор работал вполсилы (хотя всегда хочется ярче рентген), но сейчас и этого не выходит достигнуть.
Вопрос такой. Что можно поставить на замену вышедшему из строя модулю MRR 50-08it8? Может я просто плохо владею поиском в интернете...

[BOB51]

Для начала не помешало бы причину выхода из строя той "тиристорной сборки" выяснить
Или трубка сдохла или витковое в трансформаторе или кабели/качество масла или элементы выпрямителя в корпусе самого моноблока/трансформатора...
Это я про причины обычных "генераторных" в медицине древних времен...
Как на сегодня - Х/З... С конца 80-х много времени прошло...

[ranger93]

Тут вопрос интересный. Сказать, что все сломалось совсем - нельзя. сейчас я могу запустить генератор в совсем слабом режиме и он какое-то время работает. Прибор снабжен заметным количеством защит и, видимо, кратковременное срабатывание одной из них приводит к небольшому простою в работе генератора а потом он понимает, что заданные значения тока трубки и анодного напряжения не выдержаны и начинает часто посылать импульсы и они перехлестываются (то есть следующий импульс приходит тогда, когда один из симисторов еще не закрылся от предыдущего импульса). Это рабочая гипотеза на текущий момент. Явно ни чего не отгорело, кроме симисторной сборки. Прозвон электролитов без отпайки дал не более 10% потери емкости (вроде там танталовые электролиты). Пробовал менять микросхемы одну за одной, муторно это и результата не дает. Сейчас думаю, что проблема именно в сборке. У нас есть схемы на него подробные (это прямо золото, несмотря на ворох опечаток там). Что интересно, в схеме тиристоры, а по факту, если я верно прочел маркировку стоят симисторы. может заменить сборку на какую-нибудь МТТ200? Не знаю, насколько это правильно. А впустую, без понимания, поможет ли, тратить деньги на относительно дорогие детальки не хочется
А у Вас, BOB51, есть опыт ремонта медицинских генераторов "древних времен"? У нас прибор 1986 года, но с хорошей рентгеновской оптикой, за него стоит побороться. Производства philips. Мощность, вкачиваемая в трубку до 2,5КВт, вроде, уточню.
И еще вопрос, может есть какой-то гайд, как лучше понять характеристики тиристоров/симисторов? Поиском литературы с нуля заниматься не готов. По образованию и роду работы химик, электроника - хобби, которое, как оказывается, пригождается, когда приборы выходят из строя). Возможно литература, где все разложено по полочкам известна и местному сообществу и подсказать не составит труда. Фото оригинальной сборки прилагаю.

[BOB51]

У нас в те времена рентген аппаратами отдельная служба занималась...
Был даже цех по перемотке трансформаторов и камера сушки масла... До развала СССР...
Но мне лишь косвенно заниматься пришлось - попался аппарат рентгентерапии ненадолго...
Совсем дремучая штука - шклероз однако...
Может тут чего по медицинским посмотрите:
https://www.medteh.info/forum/
в соответствующем разделе...

[jonpim]

В Хабаровске ( тиристорные модули МСС 55-08io8, производство ВСС VERIDUL-M, Германия (б/у, с демонтажа) )
https://www.farpost.ru/khabarovsk/home/ ... 15972.html

Если бы трубка сдохла то тиристоры бы не сгорели . Скорее высоковольтный генератор напряжения .
Чтобы разбираться в ремонте таких сложных приборов нужна хотя-бы блок схема и технические характеристики с мануалом пользователя .

Работает излучатель x-ray в импульсном режиме ?

[ranger93]

Есть сервисный мануал с кратким описанием того, что делает каждая плата + её схема. Схему, содержащую силовой модуль и в виде блоков остальные платы, я отсканировал. На выходных постараюсь свести в один большой png. Она 30смх100см примерно, за раз не отсканируешь). Работает трубка в постоянном режиме, не импульсном.

[jonpim]

Какая мощность подводится к трубке ? Есть охлаждение ?
И вообще какая модель , если не можете выложить схемы ?
Это все должно быть в первом посте . По поиску таких устройств очень много . Судя по тиристорному модулю - этот прибор 90-х годов ?

[BOB51]

Обычно такими ремонтами занимаются специализированные региональные сервисные центры...
Может и региональная медтехника (или ее аналогия) чего подсказать может или кому там по применению такой аппарат подходит...
Да и к оборудованию в комплекте должна быть достаточная документация...

[ranger93]

Здравствуйте! Извините, что схемы не приложил (они есть у меня). Делать фото не вариант, выше писал, что они длинные достаточно. Поэтому только сканировать и склеивать, а это время, их там штук 10 на генератор. Буду выкладывать по мере сканирования. Модель генератора не указал, виноват, philips PW1830. Мощность, подводимая к трубке, определяется выставленными параметрами тока и напряжения. Шкала до 60КВ и 60мА, но по факту, наверное, столько он не выдаст. На медной трубке в хорошие времена работали на 40КВ и 35мА. То есть 1,4КВт на трубку приходило. Естественно есть водяное охлаждение, при такой мощности только так. К этому сообщению прикладываю фото такого-же генератора из интернета, если это пригодиться. Так же схемы "system block diagram" и "system wiring diagram", отражающие схему прибора крупными блоками и то, как эти блоки связаны проводами. На последней схеме так же отражена вся низковольтная (выпрямленное сетевое, не киловольты) силовая часть.

С ремонтниками медтехники, наверное, стоит попробовать связаться. Переговорю с коллегой завтра. Попробуем узнать возьмутся или нет и сколько это будет стоить.


system block diagram
system wiring diagram

P.S. system wiring diagram не смог выложить в оригинальном разрешении 19к на 5к. img.radiokot.ru не съел такое . При необходимости найду способ отправить.

Добавлено after 11 minutes 9 seconds:
Также у меня вопрос. В даташите на симисторы, что приложил выше, написано, что это "modules with reverse conducting". Это значит, что это симистор или какой-то хитрый тиристор с диодом, включенным обратно? В enwiki симисторы названы: "A TRIAC (triode for alternating current; also bidirectional triode thyristor or bilateral triode thyristor)" и слов, которые я вижу в даташите нет.

[ranger93]

Извиняюсь, предыдущая картинка была пережата совсем по разрешению, вот файл нормального разрешения. system wiring diagram

[jonpim]

[uquote="ranger93",url="/forum/viewtopic.php?p=4789610#p4789610"]Это значит, что это симистор или какой-то хитрый тиристор с диодом, включенным обратно?[/uquote]
Да , с обратным диодом .
По схеме виден полумост на тиристорах . Интересно на какой частоте он работает . Плата управления этого полумоста Filament Trigger Board A1 .
Трансформатор ВВ в блоке HT Rectifier G1 .
Тиристоры могли сгореть из-за сквозного тока , тут надо смотреть плату управления . Детали наверное на ней стареют , да к тому же облучаются .
Но может и блок трансформатора ( он наверное с умножителем , или диодно каскадный как в ламповых ТВ были )

[ranger93]

Добрый вечер.

Да , с обратным диодом .

С одной стороны Вы, jonpim, вроде правы. Я не до конца привел фразу "modules with reverse conducting thyristors", она была раскидана между двумя страницам. Но с другой стороны я не совсем понимаю, чем тогда модули MRR из даташита в первом сообщении отличаются от модулей GRR оттуда же. В случае последних там явно сказано "2 gate-turn-off thyristors with antiparallel diodes". И на схеме к ним это видно. Однако для модулей MRR я такого не наблюдаю. То есть я понимаю, что GTO это запираемые тиристоры. Они использованы в GRR модулях, а в MRR, видимо не GTO. Но почему обратный диод в схеме GRR есть, а в схеме MRR нет для меня загадка. Видимо я был не прав, покупая симисторы, так как у них di/dt хуже (100A/мкс для BTA100-800), чем у тиристоров (200А/мкс для МТТ-100-12) и они, видимо, не успевают вовремя закрыться.
Ответы на вопросы/тезисы, озвученные выше:
Частоту работы силовой части схемы, как я понял, определяет LC колебательный контур из L1-3, первички ВВ трансформатора и C3-6. Значения индуктивностей мне не известны, но L1-3 большие достаточно детальки. Видимо на этой частоте происходят колебания, которые я снял с обмоток L1, не связанных с выпрямленным сетевым напряжением. Земля осциллографа на среднюю точку (x110.33), щупы по обеим сторонам низковольтной обмотки (x110.2 и x110.3), идущей в "KV mA control board". Файл приложил. Кстати, в нем видно, что осцилляции не гаснут достаточно долго (5мс) и захватывают до трех периодов колебаний LC-контура. При включении прибора управляющие импульсы чаще идут, поэтому чтобы завестись на симисторах я кратно увеличивал времязадающую ёмкость в ГУН на "KV mA control board". Беда в том, что все родные модули я спалил уже и знать, какие осциллограммы должны быть я не могу, но да ладно, прорвемся .
"Filament Trigger Board" это скорее гальваническая развязка от низковольтной части управляющей схемы (KV mA control board).
ВВ трансформатор с выпрямителем находятся в отдельном металлическом контейнере, а сама трубка с рентгеном тоже в отдельном "кабинете", отделенном металлом, наверное 3мм толщиной от электроники. Влияние рентгена или каким-то образом наводок от высокого напряжения скорее исключено.

На данный момент ситуация следующая, прибор заводится на симисторах с обратными диодами, но выходит на мало-мальски рабочий режим только на одном типе симисторов (я брал разные BTA100-800, надеясь что это поможет). При попытке открыть затвор (физически закрывает выход рентгену и завязан на систему защиты) все сваливается в короткое замыкание. Вероятно кратковременно срабатывает защита и генератор пропускает несколько импульсов а потом докачать уже не может. КЗ сейчас не страшно, так как есть токоограничивающие резисторы, можно экспериментировать долго . Видимо буду покупать МТТ-100 и пробовать дружить его с МДД-100.

[BOB51]

В древние времена коммутация обмотки в "генераторе" или добавки вариатором на главном трансформаторе с помощью контакторов делалось.
А в этой схеме весьма похоже на типовой импульсник с ШИМ или частотным регулированием (может и комбинированный режим)...
А вот что внутри блока G1 - дополнительный трансформатор с умножителем или чего иного - то надо знать, чтоб схему силового каскада понять...
Ну и как у всех импульсников с выпрямителем на входе смотрим качество конденсаторов С1 - С6.
R1-R3 ограничитель пускового тока, а вот качество контактов , что их замыкают через некоторое время после включения сетевого питания (реле К002) также может повлиять на стабильность работы ...

[u37]

Во-первых, причина сгорания старых модулей неизвестна, а ТС упорно поет про симисторы. Что вы хотите обсуждать?
Во-вторых, модули не симисторные, таковыми они быть не могут, т.к. никто не делает.
В-третих, при установке симистора на место тиристора без изменения схемы управления последует неизбежный взрыв, т.к. никто не подавляет отрицательный сигнал на затворе тиристора, а для симистора второй квадрант так-же рабочий. Вот и обещанный бабах.
В-четвертых, сами симисторы крайне неустойчивы к индуктивной нагрузке (привет трансформатору).

Не знаю как вам, а мне игра в слова симистор-тиристор уже надоела.
Удивление в другом - как это еще хоть как-то работает.

[jonpim]

[uquote="ranger93",url="/forum/viewtopic.php?p=4790920#p4790920"]"Filament Trigger Board" это скорее гальваническая развязка от низковольтной части управляющей схемы (KV mA control board).
ВВ трансформатор с выпрямителем находятся в отдельном металлическом контейнере, а сама трубка с рентгеном тоже в отдельном "кабинете", отделенном металлом, наверное 3мм толщиной от электроники. Влияние рентгена или каким-то образом наводок от высокого напряжения скорее исключено.

На данный момент ситуация следующая, прибор заводится на симисторах с обратными диодами,[/uquote]

X-ray проходит и через обычный металл 3 мм . Для экранировки нормальной применяют свинцовые листы .

Симисторы не советую использовать , они медленные и не применимы в этом месте. Скорее вч тиристоры для инверторов . Даже можно попробовать заменить на IGBT или Mosfet модуль , только согласовать с платой управления .

"Filament Trigger Board" это плата с микросхемами низкой интеграции ? покажите фото этой платы . На ней задающий генератор должен быть , выходной драйвер тиристоров и другие модули поддержания ВВ .

[BOB51]

В кожухах /моноблоках обычно внутри свинцовые листочки устанавливались. Главное, чтоб после перенаправить трубки о них не забывали (на место поставить).
Плюс все потроха там в трансформаторном масле, качество которого надо соответственно поддерживать и контролировать.
Опять же надо полную схему рисовать - что в кожухе трубки неизвестно.
Тут специалистов надо звать хотя бы для консультации (или соответствующая региональная организация, что данным оборудованием занимается или сервисников от "представителей завода изготовителя")... По завершении работ ведь вполне вероятно должен быть и дозиметрический контроль...

[jonpim]

Тут специалистов надо звать хотя бы для консультации

Сейчас таких специалистов трудно отыскать .
Тем более такой старый аппарат на тиристорных преобразователях .
Были очень давно тиристорные строчные развертки в кинескопных тв

Надо сначала разрисовать схему Filament Trigger Board и функции его входов-выходов .

[Дмитрий М]

Да никто такой древностью заниматься не будет, тем более специализированное оборудование, к медтехнике отношения не имеющее кстати. Идея понятна, в те годы как раз была тема такая из-за отсутствия высоковольтных IGBT транзисторов делать на ВЧ тиристорах инверторы под ТВЧ, ультразвук и т.п.. У меня стояли ультразвуковые генераторы до 4 квт примерно по таким же схемам. Очень ненадёжные конструкции, там только благодаря точным расчётам LC элементов резонансной схемы под КОНКРЕТНЫЕ серии тиристоров ВЧ обеспечивалось закрывание тиристоров противотоками резонансного моста. Тиристоры ТЧИ-100 использовались, да и то из коробки новых надо было подбирать устойчиво работающие в паре. Благо из-за защит и очень больших допустимых токов они не дохли а просто не работали устойчиво. В теории их ещё надо было разбраковывать по временам включения/выключения даже в одной серии.

[Призрачный Суслик]

BTA100-800 к сожалению в 90% случаев китайские подделки с кристаллами от много более слабых по току симмисторов.

Добавлено after 4 minutes 46 seconds:
[uquote="BOB51",url="/forum/viewtopic.php?p=4790983#p4790983"]Опять же надо полную схему рисовать - что в кожухе трубки неизвестно.[/uquote]

Я-б не рекомендовал без самой крайней нужды вскрывать подобные блоки. Не факт, что герметично закроете прокладки-то за столько лет уже не самой первой свежести, а запасных нет. Не факт, что масло не насосёт влаги из воздухе и не ухудшит изоляционных свойств. Не факт что выгоните все пузырьки воздуха из конструктива ВВ трансформатора и по такому пузырьку не случится пробой.

[ranger93]

Про металл 3мм: Тут все зависит от самого рентгена, его частоты и интенсивности. В дифрактометрах стенки либо просто металлические либо свинцовое стекло у прозрачных дверок. Если дверки закрыты, то рядом с прибором находиться можно спокойно. Так что не думаю, что там какой-то всепрожигающий рентген. Более того сам пучок направлен вбок и идет в отдельном кожухе. То, что теоретически могло долететь до стенки, отделяющий электронику, много раз переотраженное и не интенсивное.
Переделывать схему под другие ключи не хотелось бы, так как я не знаю, как это делать, а экспериментировать не хочется, есть чем заняться. Хочется подобрать аналог из современных деталей, поставить его и "забыть" про проблему, работать на приборе. Если характеристики будут подобраны не идеально и условно раз в год придется менять сгоревший силовой модуль, то меня бы это устроило.
Про путаницу в симисторах/тиристорах. Тут извините, в тексте сервисного мануала говорят про тиристоры, в схеме сами видите. По УГО я распознал это как симистор, их и пробовал ставить. Раз есть широкое разнообразие тиристоров/симисторов с похожими характеристиками, но отличающихся друг от друга, значит есть на то причина, возможно тонкая и не всем понятная. По этому и пришел спросить специалистов. Enwiki пишет , что есть такие "reverse conducting thyristor" с обратным диодом, видимо моя сборка MRR такая. Мне не совсем понятно, как это сделано, так как на каждый тиристор по одному кристаллу. Но не удивлюсь, что полплощади кристалла занимает тиристор, а остаток антипараллельный диод. Найти что-то подобное я не смог, может нужных поисковых слов не знаю.
Работало это неплохо вполсилилы на симисторах BTA 100-800 HSDQ. Время от времени выбивало автоматы защиты, но тем не менее ключи не сгорали. Причем ограничением тока занимались лампу накаливания 8КВт, включенные последовательно с прибором. То есть весь заряд с конденсаторов (4400мкФ 330вольт) высаживался в большОй части на этих симисторах, это около 500 джоулей, если пренебречь сопротивлением проводов. При этом по даташиту при токе 1000А 20мс симистор не перегорает, а это на один симистор 20 джоулей. Видимо так хорошо все работало из-за большой площади кристалла и большого запаса по прочности. Симисторы других производителей не выдерживали и сгорали сразу, пришлось делать резистор на 0,3Ом, который поставил после конденсаторов, выгорать перестало, но и работает нестабильно и на еще меньшей мощности трубки, что вообще не приемлемо становится. Если интересно, посмотрите, как выглядит разобранные симисторы на фото, HSDQшный самый левый. Все, что под красным компаундом - кристалл, так же обратите внимание на токоведущие жилы, их толщину. Что обидно, найти снова именно его в продаже я не смог, приезжает что-то другое. Для желающих схема filament triger.