Vorrichtung zum Zusetzen einer gleichgerichteten Wechselspannung zu einer Gleichsp-annung Zum übertragen von Energie mittels Gleichstro mes finden sehr hohe Spannungen Verwendung. Meist wird Wechselspannung mit Hilfe von Gleich richtern in Gleichspannung umgewandelt. Die hohe Gleichspannung zum Speisen der Röntgenröhre in Röntgengeräten wird auf diese Weise erzielt.
Es ist bekannt, dass die Steigerung der Gleich spannung durch bauliche Schwierigkeiten und Her absetzung der Zuverlässigkeit der Gleichrichter be schränkt wird. Bei Röntgengeräten wird der zusätz liche Nachteil empfunden, dass die Hochspannung auf verschiedene Werte einstellbar sein muss und dass die Extremwerte der Spannung, die wählbar sein müssen, stark voneinander verschieden sind und dass die Anzahl der Einstellungen mit Zunahme der Spannung wächst. Auch ist die Anzahl der Bela stungsfälle der Röntgenröhre, bei denen die mög lichst hohe Spannung Anwendung findet, viel gerin ger als die Anzahl, bei denen ein Mittelwert der Spannung Anwendung findet.
Es würde deshalb sehr unvorteilhaft sein, ein eigenes Gerät für die sehr hohe Spannung zu bauen, die nur in wenigen Fällen verlangt wird.
Es finden bereits Massnahmen Verwendung zur Erhöhung einer durch Gleichrichtung erzielten Span nung, indem der Vorrichtung zu diesem Zweck Teile zugesetzt werden, die mit dergleichen oder einer niedrigeren Spannung belastet werden.
Bekannte Vorrichtungen sind die, bei denen Spannungsvervielfachung mit<B>Hilfe</B> in Reihe ge schalteter Glieder Verwendung findet, die<B>je</B> aus einem Kondensator und einer Gleichrichterröhre bestehen. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die Kondensatoren sehr gross bemessen werden müssen, um mit dem für Röntgendiagnostik verlang ten Strom belastet werden zu können.
Es ist weiter bekannt, eine Anzahl Vorrichtun <B>g</B> gen, die je einen Teil der Hochspannung liefern, in Reihe zu schalten. Die so erzielte Hochspannung ist das Zweifache oder ein geradzahliges Vielfaches der Spannung jeder einzelnen Vorrichtung, wenn die Klemmen entgegengesetzte Potentiale gegen Erde aufweisen müssen. Manchmal genügt jedoch die Spannung einer einzigen Stromquelle für normalen Gebrauch, während für die besonderen Fälle der Zusatzeiner ähnlichen Spannung genügt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zusetzen gleichgerichteter Wechselspannung zur Gleichspannung, die von einer Stromquelle geliefert wird, deren Klemmen entgegengesetzte Potentiale gegen Erde aufweisen. Gemäss der Erfindung sind die Anoden eines Satzes Gleichrichter mit unmittel bar miteinander verbundenen Kathoden<B>je</B> mit einem Ende der Sekundärwicklung eines Transformators verbunden, dessen Mittelpunkt mit der Plusklemme der Stromquelle verbunden ist, und sind weiter die Kathoden eines zweiten Gleichrichtersatzes mit un mittelbar miteinander verbundenen Anoden<B>je</B> mit einem Ende der Sekundärwicklung eines zweiten Transformators verbunden, dessen Mittelpunkt mit der Minusklemme der Stromquelle verbunden ist.
Die beiden zum Erhöhen der Spannung zugesetzten Teile der Vorrichtung können als vom Basisgene rator gesonderte Glieder ausgebildet sein und be liebig in den Hochspannungsstromkreis geschaltet werden. Ein Transformator nüt vier Gleichrichter- röhren in Brückenschaltung kann als Basisgenerator Verwendung finden, während die Zusatzglieder<B>je</B> aus einem Transformator mit zwei Gleichrichter- röhren bestehen. Der Basisgenerator kann auch aus einem in Stern geschalteten Dreiphasentransformator mit sechs Gleichrichterröhren bestehen.
In diesem Falle sind die Zusatzglieder in Stern geschaltete Dreiphasentransformatoren, wobei mit den Enden der drei Wicklungen jedes Transformators Gleich richter verbunden sind, die die Verbindung zwischen den Wicklungen und dem Belastungsstromkreis her stellen. Sie lassen den Belastungsstrom in der glei chen Richtung durch wie die Gleichrichter, die beim Basisgenerator mit den entsprechenden Hochspan nungsklemmen verbunden sind.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise Schaltbilder von Vorrichtungen gemäss der Erfin dung.
Fig. <B>1</B> zeigt das Schaltbild einer Schaltungsan ordnung für einen Einphasengenerator, während Fig. 2 und<B>3</B> zwei Schaltbilder von Dreiphasen- generatoren darstellen.
Der Basisgenerator nach Fig. <B>1</B> besteht aus dem Einphasentransformator <B>1,</B> der eine Primärwicklung 2 und eine Sekundärwicklung<B>3</B> aufweist. Die letz tere Wicklung hat eine Mittelanzapfung 4, die an Erde liegt. Die Primärwicklung 2 liegt am Speise netz. Zur Gleichrichtung der von der Sekundärwick lung gelieferten Spannung dienen vier Gleichrichter- röhren <B>5, 6, 7</B> und<B>8,</B> die in der bekannten Brücken schaltung an die Wicklung angeschlossen sind.
Die Hochspannungsklemmen sind mit<B>+</B> und bezeichnet. Die Plusklemme ist mit der Mitte der Sekundärwicklung<B>9</B> eines Transformators<B>10</B> und die Minusklemme mit der Mitte der Sekundärwick lung<B>11</B> eines Transformators 12 verbunden. Die Primärwicklungen <B>13</B> und 14 dieser Transformato ren müssen gegen Hochspannung der Sekundärwick lungen isoliert sein. Der Transformator<B>10</B> ist über die Gleichrichterröhren <B>15</B> und<B>16</B> und der Trans- forinator 12 über die Gleichrichterröhren <B>17</B> und <B>18</B> mit dem Belastungsstromkreis verbunden.
Dieser letztere Kreis enthält die Röntgenröhre<B>19,</B> deren Kathode mit 20 und deren Anode mit 21 bezeich net sind. Die Kathode 20 ist mit der Minusklemme und die Anode 21 mit der Plusklemme der Hoch spannungsvorrichtung verbunden. Die Polaritäten der Gleichrichterröhren sind aus der Figur ersicht lich, wobei der Belastungsstrom unabhängig von der Phase der Wechselspannung in der gleichen Richtung fliesst.
Die Transformatoren<B>10</B> und 12 liefern beim gleichen Wert der Hochspannung wie der Basisgene rator<B>je</B> eine gleichgerichtete Spannung des halben Wertes, so dass die Röhrenspannung auf das Zwei fache der Hochspannung des Basisgenerators erhöht werden kann. Sämtliche Gleichrichterröhren werden mit der gleichen Spannung belastet.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltungsanordnung, bei der Dreiphasentransforinatoren mit Zweiweg- gleichrichtung Verwendung finden. Die drei Sekun- därtransformatorwicklungen 22,<B>23</B> und 24 sind in Stern geschaltet und der Stempunkt <B>25</B> liegt an Erde. Mit jeder Wicklung sind<B>je</B> zwei Gleichrich- terröhren <B>26-27, 28-29</B> und<B>30-31</B> in bekannter Weise verbunden, wobei an den Klemmen<B>32-33</B> eine gleichgerichtete Spannung erzeugt wird.
Diese Klemmen sind mit den Sternpunkten 34-35 von zwei Dreiphasenwicklungen <B>36-37</B> und die Enden dieser Wicklungen über Gleichrichterröhren <B>38-39</B> mit dem Belastungsstronikreis verbunden, der die Röntgenröhre<B>19</B> enthält.
Bei einem Dreiphasengerät mit Sternschaltung und Zweiweggleichrichtung ist die Gleichspannung das 1/ 3fache der Spannung<B>je</B> Wicklung. Mit Rück sicht auf den geerdeten Sternpunkt müssen die von den einzelnen Wicklungen erzeugten Spannungen be achtet werden; es ergibt sich eine geringe Asymmetrie, wodurch die Leitungen, die die Verbindung mit den Zusatzgliedem herstellen, einer die Hälfte der Gene- ratorspannung übersteigenden Spannung gewachsen sein müssen.
Die gleiche Asymmetrie tritt bei den Zusatzglie- dem auf. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 besitzt somit die Gesamtasymmetrie der Röhren spannung den doppelten Wert. Diesen Nachteil zu vermeiden, ist Zweck der Schaltungsanordnung nach Fig. <B>3.</B>
In dieser Figur finden die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 2 Verwendung. Die Zusatzglieder weisen Transformatoren auf, bei denen der Wicklungssinn der Hochspannungsspulen<B>36</B> und<B>37</B> demjenigen der Transforinatorspulen des Basisgenerators ent gegengesetzt ist, so dass die Spannungsvektoren ein ander entgegengesetzt sind.
Liefern sämtliche Wick lungen die gleiche Spannung, so ist die Röhrenspan nung symmetrisch geworden, und es können die Ver bindungsleitungen mit der Röntgenröhre auf die halbe Hochspannung berechnet sein, was für eine Röhre, deren Spannung<B>250 kV</B> beträgt, bedeutet, dass die Leitungsisolierung einer Spannung von <B>125 kV</B> gewachsen sein muss. Beim vorhergehen den Ausführungsbeispiel ist die Spannung 144<B>kV.</B>
Device for adding a rectified alternating voltage to a direct voltage Very high voltages are used to transmit energy by means of direct currents. AC voltage is usually converted into DC voltage with the help of rectifiers. The high DC voltage for feeding the X-ray tube in X-ray machines is achieved in this way.
It is known that the increase in the DC voltage is limited by structural difficulties and reduction in the reliability of the rectifier. In the case of X-ray devices, the additional disadvantage is felt that the high voltage must be adjustable to different values and that the extreme values of the voltage that must be selectable are very different from one another and that the number of settings increases as the voltage increases. The number of load cases of the X-ray tube in which the highest possible voltage is used is much lower than the number in which an average value of the voltage is used.
It would therefore be very disadvantageous to build your own device for the very high voltage that is only required in a few cases.
Measures are already being used to increase a voltage achieved by rectification by adding parts to the device that are loaded with the same or a lower voltage for this purpose.
Known devices are those in which voltage multiplication is used with the aid of series-connected elements which each consist of a capacitor and a rectifier tube. These devices have the disadvantage that the capacitors have to be dimensioned very large in order to be able to be loaded with the current required for X-ray diagnostics.
It is also known to connect a number of devices in series, each of which supplies part of the high voltage. The high voltage thus achieved is twice or an even multiple of the voltage of each individual device if the terminals must have opposite potentials to earth. Sometimes, however, the voltage from a single power source suffices for normal use, while in special cases the addition of a similar voltage suffices.
The invention relates to a device for adding rectified AC voltage to the DC voltage supplied by a power source, the terminals of which have opposite potentials to earth. According to the invention, the anodes of a set of rectifiers with directly interconnected cathodes are connected to one end of the secondary winding of a transformer, the center of which is connected to the positive terminal of the power source, and are also the cathodes of a second set of rectifiers with directly interconnected anodes <B> each </B> connected to one end of the secondary winding of a second transformer, the center of which is connected to the negative terminal of the power source.
The two parts of the device added to increase the voltage can be designed as separate links from the base generator and can be switched into the high-voltage circuit as desired. A transformer with four rectifier tubes in a bridge circuit can be used as a basic generator, while the additional elements <B> each </B> consist of a transformer with two rectifier tubes. The basic generator can also consist of a star-connected three-phase transformer with six rectifier tubes.
In this case, the additional links are star-connected three-phase transformers, with rectifiers connected to the ends of the three windings of each transformer, which make the connection between the windings and the load circuit. They let the load current through in the same direction as the rectifiers that are connected to the corresponding high-voltage terminals on the base generator.
The accompanying drawing shows, for example, circuit diagrams of devices according to the invention.
FIG. 1 shows the circuit diagram of a circuit arrangement for a single-phase generator, while FIGS. 2 and 3 show two circuit diagrams of three-phase generators.
The basic generator according to FIG. 1 consists of the single-phase transformer <B> 1 </B> which has a primary winding 2 and a secondary winding <B> 3 </B>. The latter winding has a center tap 4, which is connected to earth. The primary winding 2 is on the feed network. Four rectifier tubes <B> 5, 6, 7 </B> and <B> 8 </B>, which are connected to the winding in the known bridge circuit, serve to rectify the voltage supplied by the secondary winding.
The high-voltage terminals are marked with <B> + </B> and. The positive terminal is connected to the middle of the secondary winding <B> 9 </B> of a transformer <B> 10 </B> and the negative terminal is connected to the middle of the secondary winding <B> 11 </B> of a transformer 12. The primary windings <B> 13 </B> and 14 of these transformers must be insulated from the high voltage of the secondary windings. The transformer <B> 10 </B> is via the rectifier tubes <B> 15 </B> and <B> 16 </B> and the transformer 12 via the rectifier tubes <B> 17 </B> and < B> 18 </B> connected to the load circuit.
This latter circle contains the X-ray tube <B> 19 </B> whose cathode is denoted by 20 and whose anode is denoted by 21. The cathode 20 is connected to the negative terminal and the anode 21 to the positive terminal of the high-voltage device. The polarities of the rectifier tubes can be seen from the figure, with the load current flowing in the same direction regardless of the phase of the alternating voltage.
The transformers <B> 10 </B> and 12 deliver a rectified voltage of half the value at the same high voltage value as the base generator <B> each </B>, so that the tube voltage increases to twice the high voltage of the base generator can be. All rectifier tubes are loaded with the same voltage.
2 shows a similar circuit arrangement in which three-phase transformers with full-wave rectification are used. The three secondary transformer windings 22, 23 and 24 are connected in star and the star point 25 is connected to earth. Two rectifier tubes <B> 26-27, 28-29 </B> and <B> 30-31 </B> are connected to each winding in a known manner, with the terminals <B> 32-33 </B> a rectified voltage is generated.
These terminals are connected to the star points 34-35 of two three-phase windings <B> 36-37 </B> and the ends of these windings are connected via rectifier tubes <B> 38-39 </B> to the electronic load circuit that the X-ray tube <B> 19 contains.
In a three-phase device with star connection and full-wave rectification, the DC voltage is 1/3 times the voltage <B> per </B> winding. With regard to the earthed star point, the voltages generated by the individual windings must be observed; the result is a slight asymmetry, so that the lines that establish the connection with the additional elements must be able to withstand a voltage that exceeds half the generator voltage.
The same asymmetry occurs with the additional links. In the circuit arrangement according to FIG. 2, the total asymmetry of the tube voltage thus has twice the value. It is the purpose of the circuit arrangement according to FIG. 3 to avoid this disadvantage
The same reference numerals are used in this figure as in FIG. The additional elements have transformers in which the direction of winding of the high-voltage coils <B> 36 </B> and <B> 37 </B> is opposite to that of the transformer coils of the base generator, so that the voltage vectors are opposite to one another.
If all windings deliver the same voltage, the tube voltage has become symmetrical, and the connection lines with the X-ray tube can be calculated to half the high voltage, which is for a tube with a voltage of <B> 250 kV </B>, means that the line insulation must be able to withstand a voltage of <B> 125 kV </B>. In the previous exemplary embodiment, the voltage is 144 kV