CS205956B1 - Two-pulse x-ray apparatus fed by the three-phase current - Google Patents

Description

Vynález se týká dvoupulsového rentgenu napájeného trojfázovým proudem, který napájí rentgenku stejnosměrným vysokým napětím s malým zvlněním řešeného tak, že jednofázový transformátor vn je napájen z trojfázové sítě přes elektrický obvod, který mění proud na jednofázový s kmitočtem trojnásobným nebo šestinásobným při současné změně sinusového napětí na napětí blízké pravoúhlému průběhu.

Přednosti rentgenů s malým zvlněním vysokého napětí na rentgence oproti rentgenům jednopulsovým a dvoupulsovým jsou známy: expoziční doby rentgenového snímku jsou kratší, expozice rentgenového záření potřebná к vytvoření snímku, a tím i ozáření obsluhy a pacienta je menší, ohnisko rentgenky může být menší a snímek je ostřejší. Jsou známy šestipulsové rentgenové přístroje napájené z trojfázové sítě, u kterých je vysoké napětí z trojfázového transformátoru usměrněno můstkovým spojením šesti Usměrňovačů, z nichž vychází na rentgenu stejnosměrné vysoké napětí se zvlněním 13,4 °/o.

Jsou známy dvanáctipulsové rentgenové přístroje napájené z trojfázové elektrické sítě, jejichž transformátor vysokého napětí má dvoje sekundární vinutí, jedno zapojené do trojúhelníka, druhé do hvězdy a každé i z nich je opatřeno šesti usměrňovači, jejichž i spojením se získá stejnosměrné vysoké napětí se zvlněním 3,4 °/o. Nevýhodou těchto provedení je značná hmotnost trojfázového transformátoru vysokého napětí a předřazeného regulačního autotransformátoru, které přenášejí krátkodobě značný výkon, nutný pro provedení rentgenového snímku, i Třísloupcová jádra regulačního autotransformátoru a transformátoru vysokého napětí ! jsou pracná, právě tak i velký počet cívek, | zejména cívek vysokého napětí. Regulace vý- stupního napětí autotransformátoru a jeho i spínání musí být provedeno ve všech třech | fázích. Usměrnění vyžaduje 6, respektive 12 i usměrňovačů vysokého napětí. Navíc přistui pují potíže s vytvořením uzemňovacího ‘ místa obvodu vysokého napětí takovým způ; sobem, aby kabely vysokého napětí a další části nebyly proti uzemněným částem namá- i hany ' vyšším napětím, než polovinou napětí í mezi anodou a katodou rentgenky. Složitý je j i způsob měření anodového proudu rentgenky, poněvadž při dodržení předcházející podminky má uzel sekundárního vinutí střídavé napětí proti zemi. Známé jsou též dvoupulsové rentgeny napájené z akumulátorové baterie, opatřené . měničem stejnosměrného napětí na střídavé ' napětí přibližně pravoúhlého průběhu, které pro transformaci na vysoké napětí a po dvoupulsovém usměrnění dodávají rentgence stejnosměrné vysoké napěti s malým, zvlněním. Nevýhodou těchto rentgenů je značná hmotnost a vysoká cena akumulátorů, jejichž . náročná údržba, omezená životnost a zejména skutečnost, že poměrně velký vnitřní odpor akumulátorové i baterie nedovoluje dosažení většího snímkovacího výkonu.

Zmíněné nedostatky odstraňuje dvoupulsový rentgen napájený trojfázovým proudem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi napájecím zdrojem a rentgenovou soupravou , je zapojen spínací, obvod, obsahující spínače, zapojené v sérii s jednotlivými svorkami vícefázového zdroje střídavého. napětí, klíčované řídící' jednotkou.

Napětí z trojfázové sítě je přiváděno k dalším částem rentgenové soupravy přes obvod upravující počet fází, tvar křivky napětí a kmitočet. Polovodičovými spínacími prvky, jako např. tyristor, triak apo'd., se k ' dalším j částem rentgenové soupravy přivádí napětí sítě jen v době, kdy napětí sítě v jednotlivých půlvlnách je blízké vrcholové hodnotě, kladné nebo záporné. Přitom jsou úhly otevření a pořadí střídání jednotlivých půlvln j napětí voleny tak, že z obvodu napájeného trojfázovým proudem síťového kmitočtu lze ' odebírat pro napájení dalších částí rentgenové soupravy jednofázový proud . o kmitočtu trojnásobném oproti kmitočtu sítě a průběhu i napětí přibližně pravoúhlém.

; Po transformaci na vysoké napětí a dvouί pulsovém usměrnění můstkovým usměrňo- vačem se získá pro napájení rentgenky stej- nosměrné vysoké napětí s malým zvlněním, : podobně jako u trojfázových šestipulsových napájecích zdrojů vn napájených síťovým kmitočtem.

Podobným způsobem lze ze dvou trojfázových průběhů napětí vzájemně fázově posuί nutých o 30° elektrických získat jednofázo- *vé na^pět o trojn&otaém nebo šestinásobném kmitočtu, které po transformaci na vysoké napětí a dvoupulsovém usměrnění má ještě'podstatně menší zvlnění, odpovídající dvanáctipulsovým zdrojům vn napájeným síťovým kmitočtem. i

Popsaná . řešení odstraňují vpředu uvedené neyýhody . známých šestipulsových a dvanáctipulsových rentgenů a mají ve srovnání s nimi tyto výhody: Transformátor · vysokého!.' napětí · a jemu obvykle předřazený regulační autotransformátor je jednofázového provedení a tím značně jednodušší po stránce výrobní. Transformátor vysokého napětí a autotransformátor jsou vzhledem k vyššímu kmitočtu podstatně lehčí. Vzniká značná úspora speciálních ocelových plechů na jádro a mědi na vinutí.

Regulace napětí na autotransformátoru je' jen jednoduchá, ňikoliv trojnásobná, ve všech' třech . fázích. . Vnitřní vrstva . sekundárního vinutí · vn má proti' primárnímu. vinutí J a zemi jen nízké napětí, nevyžaduje ' izolaci . vn. Usměrnění vysokého napětí je jednodušší, postačí 4 diody vn oproti 6 nebo 12 diodám u obvyklých šestipulsových a dvanácti-. pulsových rentgenů.

Kabely a ostatní části obvodu vn mají. i bez zvláštních opatření vždy jen poloviční. napět proti zemi.

Měření anodového proudu procházejícího'' obvodem vn je stejně jednoduché, jako u obvyklých dvoupulsových rentgenů. Polovodičové spínání primárního' obvodu transformátoru vn je jednodušší, postačí dva tyristorý. místo šesti. V některých . případech může odpadnout vůbec a nahradí je spínací prvky obvodu měnícího tvar křivky napětí a kmitočet. Snížená hmotnost transformátoru vysokého napětí a jednodušší způsob usměrnění umožňují konstruovat takto řešené.

I rentgeny ' jako rentgeny komorové 'o tvaru křivky vysokého napětí a vlastnostech odpovídajících šestipulsovému, případně dvanáctipulsovému rentgenovému přístroji... V tomto provedení odpadnou i kabely vysokého napětí. :

Příklady zapojení, Využívajících vpředu uvedenou podstatu vynálezu, jsou schematicky vyznačeny na obrázcích 3,4,5. K nim příslušející průběhy vstupního napětí jsou na obrázcích 16 a průběhy · usměrněného vysokého napětí na obrázcích 2 a 7. Na obr. 1 je vyznačen

3. Ί průběh napětí napájecí sítě v časovém rozmezí 1 kmitu. Na obr. 3 je schéma rentgenové soupravy napájené fázovým napětím z trojfázové sítě. Průběh napětí napájecí sítě v časovém roz| mezí jednoho kmitu je vyznačen na obr. 1. ! Fáze U je . vyznačena plnou čarou, fáze V ί čárkovaně, fáze W čerchovaně.

Jednotlivé fáze vodiče trojfázového, resp. šestifázového zdroje jsou přes spínače 1 až 3, resp. 1 až 6 připojeny na vstupní svorku regulačního autotransformátoru 12. Druhá i přívodní svorka autotransformátoru 12 je I spojena s nulovým vodičem N zdroje (obr. I 3, 5). Jednotlivé fázové vodiče trojfázového i zdroje jsou přes tři páry spínačů 1 až 6 spojeI ny s oběma vstupními svorkami regulačního ί autotransformátoru 12 (obr. 4). Výstupní svorky autotransformátoru 12 jsou spojeny š primárními svorkami vysokonapěťového transformátoru 13. Vysokonapěťové svorky sekundárního vinutí jsou spojeny s můstkovým usměrňovačem 14 a dále s . katodou : a anodou rentgenky 15. Středy sekundár| nich vinutí vysokonapěťového transformátoI ru 13 jsou spojeny v jednom případě přímo, ' v druhém případě přes miliampérmetr 16 se zemnící svorkou.

Fázová napětí U; V; W (obr. 3) jsou přes , spínače 1, 2, 3 připojena na jednu přívodní - svorku regulačního autotransformátoru 12. Jeho druhá přívodní svorka je trvale spojena s nulovým vodičem sítě.

Spínače jsou známým způsobem uzpůsoί beny k sepnutí i rozepnutí proudového ob| vodu ve zvolených časových okamžicích v obou polaritách napětí. Sled spínání i roz- , pínání reguluje známým způsobem řídící jed- . | notka 11 napájená a synchronizovaná síťo• vým napětím U, V, W. V okamžiku a (obr. 1) j spíná spínač 2 (obr. 3) fázi V — záporná ! polarita. Současně vypíná spínač 3 fázi W. | Stav trvá až do okamžiku b, kdy spíná spínač 1 fázi U — kladná polarita a současně rozpíná spínač 2 fázi V. V okamžiku . c spíná i spínač 3 fázi W — záporná polarita, a současně rozpíná spínač 1 fázi U. V časech i d, e,f se pořadí spínání opakuje, ovšem s opačnými polaritami napětí. Výsledkem spínání je průběh napětí, zakreslený silnou čarou, s trojnásobným kmitočtem oproti kmitočtu . šitě, a s přibližně pravoúhlým průběhem. Po transformaci na vysoké napětí transformátorem 13 a usměrnění vysokonapěťovými ! diodami 14 přivádí se na rentgenku 15 napětí i o malém zvlnění. Jeho průběh je zakreslen i na obr. 2. Anodový proud lze měřit obvyklým způsobem, miliampérmetrem 16 zapojeným v rozpojeném a uzemněném středu vinutí vysokého napětí. Napájení z fázového i napětí vyžaduje stejně jako u rentgenů obí vyklého provedení větší nárok na dimenzoI vání síťového přívodu, ^proto je vtodné jen i pro rentgeny menšího výkonu. ' Pro rentgeny většího' ' výkonu . je . vhodné napájení ze sdruženého napětí trojfázové sítě. Schéma * tohoto uspořádání je na obr. 4. Pro průběh | sdruženého napětí platí opět obr. 1, kde napětí U až V je zakresleno plnou čarou, napětí V až W čárkovaně a napětí W až U i čerchovaně. Sdružená napětí U až V; V až W,Waž U jsou postupně přes spínače ' 1 až i 6 připojována na ' regulační.autotransformátor 12 a další' části rentgenové soupravy. ί V okamžiku a spínají spínače 3 a 6 sdruže| né napětí V . až W v záporné části půlvlny.

Současně rozpínají spínače 2 až 5 sdružené i napětí W až U. Stav trvá až do doby b, kdy spínají spínače 1 a 4 napětí U až V v kladné půlvlně. Současně rozpínají spínače 3 a 6. V okamžiku c spínají spínače 5 a 2 . napětí W až U v záporné polaritě a současně rozpínají spínače 1 a 4 napětí U až V.

V okamžicích d, e, f se děj opakuje, ale ' s opačnou polaritou. Činnost spínání regulu! je řídící jednotka 11. Výsledkem ' je opět ztrojnásobení kmitočtu a změna průběhu napětí na přibližně pravoúhlý. Napájecí i získané napětí je vyšší, nároky na dimenzování sítě menší. Zapojení je vhodné i pro velké i výkony. Pro případy, kdy je žádoucí ještě I menší zvlnění napětí pro rentgenku, obdobné dvanáctipulsovému provozu, lze napříi klad použít uspořádání podle obr. 5. Využitím vzájemného posuvu dvou třífázových naI pěti o úhel 30° elektrických, například z trans! formátoru . 10, lze získat šest . napětí o průί běhu podle obr. 6. Po jejich vhodně voleném komutování polovodičovými spínači, jež mají stejné vlastnosti jako v předcházejících případech, lze získat průběh ' napětí s trojnásobným kmitočtem než kmitočet sítě. Průběh . tohoto . napětí se ještě více blíží pravoί úhlému a je na obr. 6 vyznačen silnou čaI rou. V okamžiku a spíná spínač ' 4 fázi VI • v záporné polaritě a současně rozepíná spíI nač 3 fázi W2. Stav trvá až do okamžiku b, kdy spíná spínač 1 fází V2 opět v záporné polaritě. Současně rozepíná spínač 4 fázi VI. V okamžiku c spíná spínač 5 fázi U1 kladnou a spínač 1 rozepíná fázi V2. V okamžiku d spíná spínač 2 fázi U2 opět kladnou a současně spínač 5 rozepíná Ul. V okamžiku e spíná spínač 6 fázi W1 zápornou a současně spínač 2 rozepíná V2. V okamžiku fí spíná spínač 3 fázi W2 zápornou a současně spínač 6 rozepíná fázi Wl. V okamžicích g až 1 se cyklus opakuje v témže sledu, avšak s opačnou polaritou. Okamžiky a až 1 odpovídají úhlu ± 15° elektrických od vrcholů jednotlivých trojfázových napětí. Činnost spínání reguluje řídící jednotka 11. Po transformaci na vysoké napětí a dvoupulsovém usměrnění přivádí se na rentgenku stejnosměrné napětí o velmi malém zvlnění. Jeho průběh je znázorněn na obr. 7.

Jiným sledem přepínání a kumutace s použitím většího počtu spínačů, lze při po_; dobném způsobu napájení získat jednofázo^ i vý, proud o šestinásobném kmitočtu, než jé i kmitočet napájecí sítě a o průběhu velmi i blízkému pravoúhlému, který po transforma⁴ ci a usměrnění dává stejný výsledek jako • v předcházejícím případě. ;

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU i • *

   Dvoupulsový rentgen napájený trojfázo] j vým proudem, vyznačený tím, že mezi napá^ | ječím zdrojem a rentgenovou soupravou je zapojen spínací obvod obsahující spínače i (1 až 6), zapojené v sérii s jednotlivými svorI kami vícefázového zdroje střídavého napětí, I klíčované řídící jednotkou (11).