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DISPOSITIF;DALIMENTATI0N,DvAPPAREILS Â.RAY0NS,X' ET AUTRES-APPAREILS NE6ESSITkNT:bNE.TENSION.CONTINUE.ELEVEE L'invention concerne un dispositif d'alimentation d'appareils à rayons X et autres appareils nécessitant une tension continue élevée. Comme on le sait, cette tension s'obtient.\) en général,, par redressement d'une ten- sion alternative. Dans les appareils devant débiter des courants de forte in- tensité, la haute tension continue s'obtient par le redressement biphasé de la tension alternative que fournit un transformateur triphasé monté en étoile.? chaque phase étant raccordée;, par l'intermédiaire d'un redresseur, à chacune des deux bornes à haute tension. A ces bornes est connecté aussi le circuit consommateur.
En général,, le point neutre du transformateur est mis à la terre.
Dans ce cas,, la tension obtenue à chacune des bornes de connexion varie, par
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rapport à la terre, entre Emm et 05 5 Emaxs Emax étant la. valeur la plus éle- vée de la tension que fournit chacun des enroulements du transformateur. La tension continue obtenue a une valeur maximum de #3 Emax et une valeur minimum de 1,5 Emax et subit donc une petite variation.
Cette variation, qui théori- quement n'est pas gênante, est notablement plus grande en pratique, car un pré- lèvement de courant provoque des déformations de la caractéristique de tensiono
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Le rapport valeur minimum valeur maximam = 15 : ls72 =CaFi7 tombe en prati- que jusqu'à 0,65, ce qui affecte fortement le rendement du tubeo Dans un ap- pareil du genre spécifié ci-dessus., on peut éliminer ces variations de tension indésirables, en insérant, conformément à l'invention, entre les bornes à hau- te tension le montage en série d'une résistance ohmique et d'une capacité.
La description du dessin annexée donné à titre d'exemple non limi- tatif, fera bien comprendre comment 1?invention peut être réalisée, les par- ticularités qui'ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu,, partie de l'invention.
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La fig. 1 est un schéma d'un dispositif à haute tension conforme à l'invention.
Les fige 2, 3, 4 et 5 donnent quelques diagrammes de tension.
La fige 6 montre une variante du dispositif que représente schéma- tiquement la fige 1.
La fige 7 montre l'agencement du montage en étoile du transforma- teur H.T. pour permettre la mesure du courant de régime.
Chacune des trois phases, couplées en étoile, du transformateur à haute tension est connectée, par l'intermédiaire de deux redresseurs 4-5, 6-7, 8-9, montés en opposition, à chacune des bornes 11 et 12, les électrodes correspondantes des redresseurs étant connectées à la même borne. Aux bornes 11 et 12 est raccordé le circuit consommateur 10. Le point neutre 13 est mis à la terre, tandis que la tension entre la borne positive 12 et la terre et celle entre la borne négative 11 et la terre varient entre la valeur totale et la demi-valeur de la tension de phase. La fige 2, qui donne la tension aux bornes en fonction du temps, prouve que, la tension obtenue à l'une des bornes étant maximum celle de l'autre est égale à la moitié de la première.
Si les tensions croissaient et décroissaient régulièrement, la tension aux bor- nes varierait entre 13' et 1,5 fois la tension de phase maximum. Comme on le sait, lorsque le transformateur débite du courant, ses enroulements engen- drent des champs de dispersion qui provoquent une déformation de la courbe de tension. Des examens oscillographiques prouvent que le passage du courant de l'une des phases à l'autre entraîne en outre une oscillation amortie, attribua- ble aux champs de dispersion et aux capacités parasitaires. Lorsqu'on branche sur le dispositif un appareil à rayons X (10), ces capacités sont formées par les câbles à haute tension reliant le tube à rayons X aux bornes du dispositif à haute tension. Sur la figo 1, ces capacités de câblage sont représentées par les condensateurs 14 et 15.
La fige 3 donne les variations de la tension continue., affectée par les phénomènes précités, obtenue aux bornes haute tension. L'oscillation amortie produite peut comporter plusieurs fréquences variables avec la grandeur de la capacité extérieure, donc, dans le cas d'appareils à rayons X, variables essentiellement avec la longueur des câbles. La tension totale varie donc avec cette longueur. Il s'avère en outre que la plus grande variation de tension provoquée entre les bornes à haute tension dépasse encore celle de la fig. 2.
Suivant l'invention, on a inséré, entre les bornes à haute tension 11 et 12, le montage en série des condensateurs 16 et de la résistance 17.
Pour supprimer les variations de tension, on a déjà proposé de shunter les bor- nes par des condensateurs. Cet agencement présente cependant un inconvénient: l'enclenchement du dispositif provoque une forte pointe de tension. Les varia- tions de tension alors obtenues aux bornes, sont données par la fige 4. On peut agir sur ces variations de tension par l'insertion de la résistance 17 dans le montage en série. Un choix judicieux de la résistance ohmique et de la capacité permet d'obtenir une tension affectant la forme donnée par l'oscil- logramme de la fige 5. La valeur la plus appropriée pour la résistance est de 50.000 ohms et pour la capacité., de 0.015 #F.
Il a déjà été mentionné que, lorsque le point neutre du transfor- mateur est mis à la terre, la tension, par rapport à la terre, des bornes à haute tension, varie notablement. Pour obvier à cet inconvénient, on peut dé- coupler ce point de façon que son potentiel puisse se régler librement. L'iso- lement des parties mises sous haute tension est alors moins sollicité. Aussi longtemps que le courant n'est prélevé que des bornes à haute tension, il se produira au point neutre du transformateur une tension alternative qui est petite par rapport à la tension continue et dont la fréquence est égale au triple de celle du réseau.
Cependant, lorsque, par suite d'une déflectuosité., par exemple par suite du percement de l'un des câbles ou d'un percement de la gaîne du tube, il se produit à l'une des bornes un courant additionnel, la ten- sion totale s'applique entre l'autre borne à haute tension et les parties mises à la terre, et le potentiel du point neutre augmente alors jusqu'à la demi-va-
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leur de la haute tension. Ceci met en danger l'isolement de tout le disposi- tif : il faut donc renoncer à cette disposition.
L'invention permet d'obvier à cet inconvénient. A cet effets le point neutre du transformateur à haute tension est connecté, par l'intermédiai- re d'une bobine de self-induction de grandeur appropriée, à un point mis à la terre du montage en séries point par rapport auquel la résistance et les capa- cités qui le retient à chacune des bornes à haute tension, sont symétriques La fige 6 donne le schéma de montage de ce dispositif. Les organes correspon- dant à ceux de la fige 1 portent les mêmes chiffres de référence que sur cette dernière, le montage en série est donc constitué par la résistance 17 et les deux condensateurs 16. Le milieu de la résistance 17 est mis à la terre. Le potentiel de ce point a donc une valeur fixe et grâce à la bobine de self 18, le potentiel du point neutre peut varier librement.
A cette bobine s'applique la tension alternative du point neutre, tension dont la fréquence est égale au triple de celle du réseau et dont la valeur maximum est égale à environ 1/5 de la tension continue débitée. De ce fait la tension continue est répartie symétriquement sur les pôles à haute tension et la tension par rapport à la terre de chacune des bornes est donc égale à la moitié de la tension totale.
Lorsque, pour une cause ou une autre., il se produit un court-cir- cuitage temporaire.\' par exemple,, par suite d'une disruption entre l'une des bornes à haute tension et la terre la bobine de self freine l'augmentation de la tension au point neutre d'une façon telle que la pointe de tension qui en résulte ne provoque pas d'endommagement. Cependant.\' comme la bobine de self constitue un court-circuit pour la composante courant continu dû courant de court-circuit, on peut aussi faire en sorte que ce courant excite un relais qui met l'appareil hors circuit. L'enroulement de ce relais peut alors être monté en série avec la bobine de self.
Dans les appareils à rayons X, le courant de charge est, généra- lement, relevé à l'aide d'un appareil de mesure monté sur un tableau disposé à une certaine distance du dispositif. Les fils de connexion de l'appareil de mesure doivent donc être mis à la terre. Aussi est-il d'usage de mesurer, après redressement, le courant qui se dirige d'une ou de plusieurs phases vers le point neutre. La fig. 7 représente un montage pour mesurer l'intensité du courant redressé au point neutre, l'appareil de mesure 20 est mis à la terre et le point neutre est relié à la terre par l'intermédiaire des bobines de self 18 et 19 Les courants traversant les phases 1,2 et 3 sont redressés par les redresseurs 20-21,22- 23,2-25 qui relient chaque phase en série à chacune des bobines de self. Les deux bobines de self sont montées en série et sont enroulées sur le même noyau de fer.
Dans la connexion entre les deux bobines de self est inséré l'appareil de mesure 20 dont l'une des bornes est mise à la terre. Pour le courant de régime., les deux enroulements sont en série de sorte que les self-inductions se composent. Par rapport au courant alternatif au point neutre, les bobines se trouvent en parallèle. L'une des demi-ondes de ce courant traverse la bo- bine 18 et l'autre, la bobine 19. Les deux bobines se trouvent sur le même noyau de sorte que leur effet comme sel-induction reste inchangé' R E S' U M E .
.1. Dispositif d'alimentation d'appareils à rayons X et autres ap- pareils nécessitant une tension continue élevée, constitué par un transforma- teur triphasé monté en étoile, dont chaque phase est reliée, par l'intermédiaire d'un redresseur, à chacune des deux bornes dont on prélève la haute tension pour le circuit consommateur, caractérisé en ce qu'à ces bornes à haute tension est connecté le montage en série d'une résistance ohmique et d'une capacité.
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The invention relates to a device for supplying X-ray apparatus and other apparatus requiring high continuous voltage. As we know, this voltage is obtained. \) In general ,, by rectifying an alternating voltage. In devices having to deliver high intensity currents, the high direct voltage is obtained by the two-phase rectification of the alternating voltage supplied by a three-phase star-mounted transformer. each phase being connected ;, via a rectifier, to each of the two high voltage terminals. The consumer circuit is also connected to these terminals.
Usually, the neutral point of the transformer is earthed.
In this case, the voltage obtained at each of the connection terminals varies, for
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relative to the earth, between Emm and 05 5 Emaxs Emax being the. the highest value of the voltage supplied by each of the transformer windings. The DC voltage obtained has a maximum value of # 3 Emax and a minimum value of 1.5 Emax and therefore undergoes a small variation.
This variation, which theoretically is not a problem, is notably greater in practice, since a current draw causes deformations of the voltage characteristic.
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The ratio of minimum value to maximum value = 15: ls72 = CaFi7 drops in practice to 0.65, which strongly affects the efficiency of the tube. In an apparatus of the type specified above, these variations can be eliminated. undesirable voltage, by inserting, in accordance with the invention, between the high voltage terminals the series connection of an ohmic resistance and a capacitor.
The description of the accompanying drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particulars which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention. invention.
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Fig. 1 is a diagram of a high voltage device according to the invention.
Figs 2, 3, 4 and 5 give some voltage diagrams.
Fig 6 shows a variant of the device shown diagrammatically in Fig 1.
Fig. 7 shows the arrangement of the star connection of the HV transformer to allow the measurement of the operating current.
Each of the three phases, coupled in star, of the high voltage transformer is connected, by means of two rectifiers 4-5, 6-7, 8-9, mounted in opposition, to each of the terminals 11 and 12, the electrodes corresponding rectifiers being connected to the same terminal. To terminals 11 and 12 is connected the consumer circuit 10. The neutral point 13 is earthed, while the voltage between the positive terminal 12 and the earth and that between the negative terminal 11 and the earth vary between the total value and the half value of the phase voltage. Figure 2, which gives the voltage at the terminals as a function of time, proves that, the voltage obtained at one of the terminals being the maximum that of the other is equal to half of the first.
If the voltages increased and decreased steadily, the terminal voltage would vary between 13 'and 1.5 times the maximum phase voltage. As we know, when the transformer delivers current, its windings generate stray fields which distort the voltage curve. Oscillographic examinations prove that the passage of current from one phase to the other also results in a damped oscillation, attributable to stray fields and parasitic capacities. When an x-ray machine (10) is connected to the device, these capacitors are formed by the high voltage cables connecting the x-ray tube to the terminals of the high voltage device. In figo 1, these wiring capacities are represented by capacitors 14 and 15.
Fig 3 gives the variations of the DC voltage, affected by the aforementioned phenomena, obtained at the high voltage terminals. The damped oscillation produced can comprise several frequencies which vary with the magnitude of the external capacitance, therefore, in the case of X-ray apparatus, essentially variable with the length of the cables. The total tension therefore varies with this length. It also turns out that the greatest voltage variation caused between the high voltage terminals still exceeds that of FIG. 2.
According to the invention, between the high voltage terminals 11 and 12, the series connection of the capacitors 16 and of the resistor 17 has been inserted.
In order to eliminate voltage variations, it has already been proposed to shunt the terminals by capacitors. However, this arrangement has a drawback: the switching on of the device causes a high voltage peak. The voltage variations then obtained at the terminals are given by pin 4. These voltage variations can be acted upon by inserting resistor 17 in the series connection. A judicious choice of the ohmic resistance and of the capacitance makes it possible to obtain a voltage having the shape given by the oscillogram of fig 5. The most suitable value for the resistance is 50,000 ohms and for the capacitance. of 0.015 #F.
It has already been mentioned that when the neutral point of the transformer is earthed, the voltage, with respect to earth, of the high voltage terminals varies considerably. To overcome this drawback, we can decouple this point so that its potential can be adjusted freely. The isolation of the parts placed under high voltage is then less strained. As long as the current is taken only from the high voltage terminals, an alternating voltage will occur at the neutral point of the transformer which is small compared to the direct voltage and whose frequency is equal to three times that of the network.
However, when, as a result of a deflectuosity, for example following the piercing of one of the cables or a piercing of the sheath of the tube, an additional current occurs at one of the terminals, the ten - total voltage applies between the other high-voltage terminal and the earthed parts, and the potential of the neutral point then increases to half
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their high voltage. This endangers the isolation of the entire device: this provision must therefore be waived.
The invention obviates this drawback. For this purpose the neutral point of the high voltage transformer is connected, through the intermediary of a self-induction coil of suitable size, to an earthed point of the series circuit, point with respect to which the resistance and the capacitors which retain it at each of the high voltage terminals are symmetrical. Fig. 6 gives the assembly diagram of this device. The bodies corresponding to those of fig 1 bear the same reference numbers as on the latter, the series connection is therefore formed by the resistor 17 and the two capacitors 16. The middle of the resistor 17 is earthed. . The potential of this point therefore has a fixed value and thanks to the choke coil 18, the potential of the neutral point can vary freely.
To this coil is applied the alternating voltage of the neutral point, a voltage whose frequency is equal to three times that of the network and whose maximum value is equal to approximately 1/5 of the DC voltage supplied. As a result, the direct voltage is symmetrically distributed over the high voltage poles and the voltage with respect to the earth of each of the terminals is therefore equal to half of the total voltage.
When, for one reason or another., A temporary short-circuit occurs. \ 'For example, as a result of a disruption between one of the high voltage terminals and the earth the choke coil brakes increasing the voltage at the neutral point in such a way that the resulting voltage spike does not cause damage. However, since the choke coil constitutes a short circuit for the direct current component of the short circuit current, it is also possible to cause this current to energize a relay which switches the device off. The winding of this relay can then be connected in series with the choke coil.
In X-ray devices, the charge current is generally read using a measuring device mounted on a panel placed at a certain distance from the device. The connection wires of the measuring device must therefore be earthed. It is therefore customary to measure, after rectification, the current which flows from one or more phases to the neutral point. Fig. 7 shows an assembly for measuring the intensity of the current rectified at the neutral point, the measuring device 20 is earthed and the neutral point is connected to earth by means of the choke coils 18 and 19 The currents flowing through phases 1, 2 and 3 are rectified by rectifiers 20-21,22-23,2-25 which connect each phase in series to each of the choke coils. The two choke coils are connected in series and are wound on the same iron core.
In the connection between the two choke coils is inserted the measuring device 20, one of the terminals of which is earthed. For the steady-state current, the two windings are in series so that the self-inductions are composed. With respect to the alternating current at the neutral point, the coils are in parallel. One of the half waves of this current passes through coil 18 and the other through coil 19. The two coils are located on the same core so that their effect as salt-induction remains unchanged 'R E S' U M E.
.1. Device for supplying X-ray apparatus and other apparatus requiring a high direct voltage, consisting of a three-phase star-shaped transformer, each phase of which is connected, via a rectifier, to each of the two terminals from which the high voltage is taken for the consumer circuit, characterized in that to these high voltage terminals is connected the series connection of an ohmic resistance and a capacitor.
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