DE1011999B

DE1011999B - Roentgen apparatus with a controllable autotransformer connected upstream of the high-voltage transformer

Info

Publication number: DE1011999B
Application number: DES47986A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Schwesig
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1956-03-16
Filing date: 1956-03-16
Publication date: 1957-07-11
Also published as: FR1169741A; BE555625A; NL104402C

Description

Röntgenapparat mit einem dem Hochspannungstransformator vorgeschalteten regelbaren Spartransformator Die Erfindung betrifft einen Röntgenapparat mit einem dem Hochspannungstransformator vorgeschalteten regelbaren Spartransformator.X-ray apparatus with a high-voltage transformer connected upstream controllable autotransformer The invention relates to an X-ray apparatus with a adjustable autotransformer upstream of the high-voltage transformer.

Der Innenwiderstand des Spartransformators, der einen Spannungsabfall der Betriebsspannung für den Hochspannungstransformator bedingt, ist mit der Verstellung des Regelabgriffs in einer Weise veränderlich, die nachfolgend erläutert werden soll. In der Fig. 1 ist die Wicklung 1 eines Spartransformators mit den Stromversorgungsanschlüssen und den Stromentnahmeleitungen dargestellt. Die Anzapfung 3 ist auf der Wicklung 1 verschiebbar. Der dem Netz entnommene Strom sei mit Ii, der dem Verbraucher zugeführte Strom sei mit I2 bezeichnet.The internal resistance of the autotransformer, which is a voltage drop due to the operating voltage for the high-voltage transformer, is with the adjustment of the control tap can be changed in a way that is explained below target. 1 shows the winding 1 of an autotransformer with the power supply connections and the power take-off lines. Tap 3 is on the winding 1 movable. Let the current drawn from the network be Ii, that supplied to the consumer Current is denoted by I2.

Die Verlustleistung des Transformators bei den Strömen Il und I2 beträgt dann: Ny=Ii.k.w2+(I2-Ii)2'k'wa# (1) Dabei sind w2 und w3 die Windungszahlen der von den Strömen I1 und (I2 - Il) durchflossenen Wicklungsteile des Transformators, und k ist eine Konstante, die den Ohmwert einer Transformatorwindung darstellt, so daß die Werte k - w2 und k - w3 die Widerstände der von den Strömen Il und (I2 - Il) durchflossenen Wicklungsteile darstellen.The power loss of the transformer for currents Il and I2 is then: Ny = Ii.k.w2 + (I2-Ii) 2'k'wa # (1) where w2 and w3 are the number of turns of the currents I1 and (I2 - Il) through which the transformer winding parts flow, and k is a constant which represents the ohmic value of a transformer winding, so that the values k - w2 and k - w3 represent the resistances of the winding parts through which currents II and (I2 - II) flow.

Durch Umformung gewinnt man Darin stellt der Klammerausdruck den interessierenden Innenwiderstand Ri des Transformators 1 dar. Da sich beim Transformator Ober- und Unterstrom umgekehrt wie die zugeordneten Windungszahlen verhalten, erhält man aus Gleichung (3) und auf Grund der worin w1 die Gesamtwindungszahl des Spartransformators 1 darstellt.One wins through reshaping The expression in brackets shows the internal resistance Ri of the transformer 1 of interest. Since the upper and lower currents of the transformer behave inversely to the assigned number of turns, one obtains from equation (3) and on the basis of the where w1 is the total number of turns of autotransformer 1.

Der Innenwiderstand Ri ist in der Fig. 2 durch die Kurve a in Abhängigkeit von der Stellung des Regelabgriffs 3 für einen Wicklungswiderstand des Spartransformators von 0,26 Ohm dargestellt. Auf der Abszisse wurden die den Stellungen des Regelabgriffs 3 zugeordneten Untersetzungsverhältnisse aufgetragen. Meßtechnisch erfaßt man diesen Innenwiderstand dadurch, daß man die Primärseite des Transformators kurzschließt und bei sekundärseitig angelegter konstanter Spannung den Strom in Abhängigkeit von der Regelabgriffeinstellung mißt. Man erkennt, daß der Innenwiderstand des Spartransformators zu 0 wird, wenn das Untersetzungsverhältnis des Transformators den Wert 1 annimmt. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Anschlüsse an den Spartransformator so zu wählen, daß bei der höchsten entnommenen Leistung, d. h. in der Regel bei der höchsten benötigten Röhrenspannung, der mit dem Hochspannungstransformator verbundene Regelabgriff auf derjenigen Regelwindung des Spartransformators angreift, an der auch die Spannungszufuhr vom Netz erfolgt. In diesem Falle, der in der Fig.3 veranschaulicht ist, fließt der Belastungsstrom nicht durch mehrere Windungen des Spartransformators 1, sondern direkt von der Netzleistung 2 über den regelbaren Abgriff 3 durch die Primärwicklung des mit der Röntgenröhre 5 verbundenen Hochspannungstransformators 4 und zurück zur Netzleistung6.The internal resistance Ri is dependent on the curve a in FIG. 2 on the position of the control tap 3 for a winding resistance of the autotransformer of 0.26 ohms. The positions of the control tap were on the abscissa 3 assigned reduction ratios plotted. This is recorded by measurement Internal resistance by short-circuiting the primary side of the transformer and with a constant voltage applied on the secondary side, the current as a function of from the control tap setting. It can be seen that the internal resistance of the autotransformer becomes 0 when the reduction ratio of the transformer is 1. For this reason, it is advisable to keep the connections to the autotransformer in this way choose that at the highest power drawn, i. H. usually at the highest required tube voltage, the control tap connected to the high-voltage transformer acts on that control winding of the autotransformer to which the voltage supply is also applied from the network. In this case, which is illustrated in Figure 3, flows the load current not through several turns of the autotransformer 1, but directly from the network power 2 via the controllable tap 3 through the primary winding of the high-voltage transformer 4 connected to the X-ray tube 5 and back to network performance 6.

Im Sekundärkreis des Spartransformators 1 wird ferner der durch den Widerstand 7 symbolisierte Netzwiderstand RN zu einem vom jeweils am Spartransformator eingeregelten Untersetzungsverhältnis abhängigen Bruchteil wirksam, und zwar hat der transformierte Netzwiderstand den Wert Dieser wirksame Netzwiderstand, der beim Untersetzungsverhältnis 1 gleich dem absoluten Netzwiderstand Ry ist, wurde in der Fig. 2 durch die Kurve b für einen absoluten Netzwiderstand von 0,15 Ohm dargestellt. Die Kurve c, durch Summation der Funktionswerte der Kurven a und b entstanden, veranschaulicht den im Sekundärkreis des Spartransformators wirksamen Gesamtwiderstand und damit den bei gleichen Stromwerten vor dem Hochspannungstransformator auftretenden Spannungsabfall in Abhängigkeit von der durch Verstellen des Abgriffs 3 erfolgenden Spannungseinstellung. Dieser Spannungsabfall nimmt mithin mit wachsender Spannung stark zu. Es ist jedoch erwünscht, über den ganzen Regelbereich einen möglichst konstanten Innenwiderstand zu haben. In diesem Falle lassen sich z. B. Spannungs-Voranzeigeeinrichtungen vereinfachen, denen dann keine mit der Spannungseinstellung veränderbaren Korrekturspannungen zugeführt werden müssen.In the secondary circuit of the autotransformer 1, the network resistance RN symbolized by the resistor 7 also becomes effective at a fraction dependent on the reduction ratio set on the autotransformer, and the transformed network resistance has the value This effective network resistance, which is equal to the absolute network resistance Ry with the reduction ratio 1, was shown in FIG. 2 by curve b for an absolute network resistance of 0.15 ohms. Curve c, created by summing the functional values of curves a and b , illustrates the total resistance effective in the secondary circuit of the autotransformer and thus the voltage drop that occurs in front of the high-voltage transformer with the same current values, depending on the voltage setting made by adjusting the tap 3. This voltage drop therefore increases sharply with increasing voltage. However, it is desirable to have an internal resistance that is as constant as possible over the entire control range. In this case, z. B. simplify voltage pre-display devices to which no correction voltages that can be changed with the voltage setting then have to be supplied.

Ein über den Regelbereich angenähert konstanter Innenwiderstand läßt sich nach der Erfindung dadurch erreichen, daß ein Widerstand mit einem dem Ohmwert des vorgefundenen Netzwiderstandes größenordnungsmäßig gleichkommenden Ohmwert bei einem Einphasen-Spartransformator in die für die Stromzufuhr vom Netz zum Spartransformator und die Stromzufuhr vom Spartransformator zum Hochspannungstransformator gemeinsame Verbindungsleitung, bzw. bei einem in Stern geschalteten Dreiphasen-Spartransformator aufgeteilt in drei Widerstände, deren Ohmwerte den Ohmwerten der zugeordneten Phasenwiderstände größenordnungsmäßig gleichkommen, in die Verbindungsleitungen zum Sternpunkt eingeschaltet ist.An internal resistance that is approximately constant over the control range achieve according to the invention that a resistor with one of the ohmic value of the found network resistance at an ohmic value of the order of magnitude a single-phase autotransformer in which to supply power from the mains to the autotransformer and the power supply from the autotransformer to the high-voltage transformer common Connection line, or in the case of a three-phase autotransformer connected in star divided into three resistors, the ohmic values of which correspond to the ohmic values of the assigned phase resistances of the same order of magnitude, switched on in the connecting lines to the star point is.

Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in der Fig.4 dargestellt. Mit Ausnahme des erfindungsgemäßen Widerstandes 8, der zur Abstimmung auf den vorgefundenen Netzwiderstand leicht einstellbar sein soll, entsprechen alle Schaltungselemente denjenigen der Anordnung nach der Fig. 3.A circuit arrangement according to the invention is shown in FIG. With the exception of the resistor 8 according to the invention, which is used to match the found Line resistance should be easily adjustable, correspond to all circuit elements those of the arrangement according to FIG. 3.

Bei Berücksichtigung des Widerstandes 8 mit dem Ohmwert Rz nimmt die Gleichung (1) folgende Gestalt an: Ny = 121 -k-w2 -I- (11-12)? ' (k-w3 -I- Rz). (5) Daraus gewinnt man für den Gesamtinnenwiderstand der Kombination Spartransformator plus Zusatzwiderstand 8 den Wert Dieser durch die Kurve d in der Fig. 2 veranschaulichte Widerstand entspricht bei vollkommen heruntergeregeltem Spartransformator und w3 = 0) dem Zusatzwiderstand Rz und nimmt beim Untersetzungsverhältnis 1 den Wert 0 an. Die Kurve e, die durch Summation der Funktionswerte der Kurven d und b entstanden ist, stellt den im Sekundärkreis des Spartransformators wirkenden Gesamtwiderstand dar. Man erkennt, daß man den Zusatzwiderstand in der Größenordnung des Netzwiderstandes wählen muß, um eine Gesamtwiderstandskurve von angenähert horizontalem Verlauf zu erhalten. Der Durchhang der Kurve e ist durch die Gestalt der Kurve a bestimmt, welche wiederum vom Ohmschen Wicklungswiderstand k - w1 des Transformators 1 abhängt. Durch passende Wahl des Zusatzwiderstandes kann man auch für einen bestimmten Regelbereich auf Kosten der anderen Regelbereiche eine der Horizontalen besonders gut angeglichene Regelkurve schaffen, wie dies z. B. für den Regelbereich hoher Spannungen durch die gestrichelte Kurve f angedeutet ist, deren horizontal verlaufender Teil diesem Spannungsbereich zugeordnet ist. Da die Kurve b nach Überschreiten des Untersetzungsverhältnisses 1 steil ansteigt, ist es unter Umständen vorteilhaft, die Arbeitsstellung des Regelabgriffs für die höchste zu entnehmende Spannung einem etwas kleineren Untersetzungsverhältnis als 1 zuzuordnen, damit man auch beim Nachregeln wegen sinkender Netzspannung noch im horizontalen Teil der Regelkurve bleibt.If the resistor 8 with the ohmic value Rz is taken into account, equation (1) takes the following form: Ny = 121 -k-w2 -I- (11-12)? ' (k-w3 -I- Rz). (5) From this one obtains the value for the total internal resistance of the combination of autotransformer plus additional resistance 8 This resistance illustrated by curve d in FIG. 2 corresponds to the autotransformer fully regulated down and w3 = 0) the additional resistance Rz and assumes the value 0 for the reduction ratio 1. The curve e, which is the result of the summation of the function values of curves d and b , represents the total resistance acting in the secondary circuit of the autotransformer. It can be seen that the additional resistance must be selected in the order of magnitude of the network resistance in order to produce a total resistance curve of approximately horizontal course obtain. The sag of curve e is determined by the shape of curve a, which in turn depends on the ohmic winding resistance k - w1 of transformer 1. By a suitable choice of the additional resistor you can create a control curve that is particularly well aligned with the horizontal for a certain control range at the expense of the other control ranges, as z. B. for the control range of high voltages is indicated by the dashed curve f, the horizontally extending part of which is assigned to this voltage range. Since curve b rises steeply after the reduction ratio 1 has been exceeded, it may be advantageous to assign the working position of the control tap for the highest voltage to be drawn to a reduction ratio that is slightly smaller than 1, so that when readjusting is still in the horizontal part of the control curve due to falling mains voltage remain.

In der Fig.5 ist die entsprechende Maßnahme für einen Drehstrom-Röntgenapparat veranschaulicht. In den Netzzuleitungen sind wiederum die Netzwiderstände durch Widerstände 11, 12, 13 symbolisiert. Die drei Regelwicklungen des Spartransformators sind mit 14, 15, 16, die drei Regelabgriffe mit 17, 18, 19 und der Hochspannungstransformator mit 20 bezeichnet. Die Röntgenröhre mit vorgeschaltetem Gleichrichtersystem wurde der Einfachheit halber fortgelassen. Die Widerstände nach der Erfindung 21, 22, 23 befinden sich in den Verbindungsleitungen der Regelwicklungen 14, 15; 16 zum Sternpunkt. Damit unabhängig vom vorgefundenen Drehstromnetz (220-V-Netz oder 380-V-Netz) bei der optimalen Stellung des Regelabgriffs auf der mit dem Netz unmittelbar verbundenen Regelwindung die gleiche, maximale Spannung an der Röhre herrscht, wird für die Primärwicklungen des Hochspannungstransformators eine nicht dargestellte Umschaltvorrichtung vorgesehen, mittels der bei einem 220-V-Netz auf Dreieck und bei einem 380-V-Netz auf Stern umgeschaltet werden kann. In beiden Fällen liegen dann beier @, ä en Einstellung des Spartransformators an ^ d` en Primärspulen des Hochspannungstransformators Spannungen von 220 V. Ferner ist dann der im Sekundärkreis des Hochspannungstransformators wirksame Innenwiderstand der gesamten Anlage in beiden Fällen gleich, vorausgesetzt, daß, wie es meist der Fall sein wird, die Innenwiderstände der für den Betrieb in Frage kommenden 220-V- und 380-V-Netze sich wie 1 : 3 verhalten.The corresponding measure for a three-phase X-ray apparatus is shown in FIG illustrated. The network resistances are in turn through in the mains supply lines Resistors 11, 12, 13 symbolized. The three regulating windings of the autotransformer are with 14, 15, 16, the three control taps with 17, 18, 19 and the high-voltage transformer denoted by 20. The X-ray tube with an upstream rectifier system was omitted for simplicity. The resistors according to the invention 21, 22, 23 are located in the connecting lines of the control windings 14, 15; 16 to Star point. This means that it is independent of the three-phase network found (220 V network or 380 V network) with the optimal position of the control tap on the one directly connected to the network Control winding the same, maximum voltage prevails on the tube, is used for the Primary windings of the high-voltage transformer a switching device, not shown provided, by means of the triangle for a 220 V network and a 380 V network can be switched to star. In both cases, the @, ä en settings are then available of the autotransformer to ^ the primary coils of the high-voltage transformer voltages of 220 V. Furthermore, the one is then in the secondary circuit of the high-voltage transformer Effective internal resistance of the entire system is the same in both cases, provided that that, as is usually the case, the internal resistances of the for operation in 220 V and 380 V networks that come into question behave like 1: 3.

Claims

PATENT CLAIM: X-ray apparatus with a high-voltage transformer upstream controllable autotransformer, with the control tap at the highest the power or voltage to be drawn, preferably at the control winding where the power is also supplied from the mains, or at a lower voltage Attacks control winding, characterized by a resistance with one of the. Ohm value ohmic value of the same order of magnitude as the network resistance found, . which resistance for a single-phase autotransformer in the one for the power supply from the mains to the autotransformer and the power supply from the autotransformer to the high-voltage transformer common connection line, or in the case of a three-phase autotransformer connected in star divided into three resistors, the ohmic values of which correspond to the ohmic values of the assigned phase resistances of the same order of magnitude, switched on in the connecting lines to the star point is.