DE1091244B - Schaltungsanordnung fuer den Antrieb des Motors einer Drehanodenroentgenroehre - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer den Antrieb des Motors einer Drehanodenroentgenroehre

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Publication number
DE1091244B
DE1091244B DES59303A DES0059303A DE1091244B DE 1091244 B DE1091244 B DE 1091244B DE S59303 A DES59303 A DE S59303A DE S0059303 A DES0059303 A DE S0059303A DE 1091244 B DE1091244 B DE 1091244B
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DE
Germany
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rotating anode
motor
voltage
arrangement according
mains voltage
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Pending
Application number
DES59303A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Kurt Bischoff
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Siemens Reiniger Werke AG
Original Assignee
Siemens Reiniger Werke AG
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Publication date
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Publication of DE1091244B publication Critical patent/DE1091244B/de
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • H05G1/66Circuit arrangements for X-ray tubes with target movable relatively to the anode

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  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung für den Antrieb des Motors einer Drehanodenröntgenröhre Zum Betrieb von Drehanodenröhren dienen Drehfeldmotoren, die mit der üblichen Netzfrequenz von 50 Hz betrieben werden. Die Umlaufzahl des auf diese Weise erzielbaren .Drehfeldes beträgt damit 3000 Umläufe pro Minute. Die höchstmögliche Drehzahl des Drehanodentellers ist naturgemäß etwas geringer.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden; die Drehzahl der Drehanode und damit die Belastbarkeit der Röntgenröhre dadurch zu erhöhen, daß man in der Röhre zwischen. dem Rotor des Drehanodenmotors und dem Drehanodenteller ein Übersetzungsgetriebe einschaltet. Es' ist ferner bekannt, eine Betriebswechselspannung für einen Drehanodenmotor mit einer gegenüber der Netzfrequenz erhöhten Frequenz durch einen rotierenden Frequenzwandler zu erzeugen. Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Drehanodendrehzahl bestünde darin, den Drehanodenmotor üblicher Bauart mit einer durch Aussiebung gewonnenen Oberwellenspannung der üblichen Netzwechselspannung zu betreiben.
  • Beim augenblicklichen Stand der Drehanoden-Lagertechnik läßt sich noch etwa eine Verdoppelung der bisher üblichen Drehzahl betriebssicher beherrschen. Diese Drehzahl ließe sich durch eine Betriebswechselspannung von 100, Hz für den Drehanodenmotor erreichen, die man aus der normalen Netzfrequenz durch Aussiebung und Verstärkung der zweiten Oberwelle erhalten kann. Eine derartige Schaltungsanordnung hätte gegenüber einem Generatorfrequenzumformer den Vorteil fehlender rotierender Teile. Eine für die Frequenzverdoppelung geeignete Schaltungsanordnung erforderte aber einen relativ hohen Aufwand.
  • Gemäß der Erfindung werden daher für eine Schaltungsanordnung für den Antrieb des Motors einer Drehanodenröntgenröhre Mittel zur Gewinnung einer Betriebsspannung von der dreifachen Frequenz der normalen Netzwechselspannung im Wege einer Aussiebung der dritten Oberwelle der Netzwechselspannung sowie Mittel vorgeschlagen, die eine Abschaltung dieser Betriebsspannung bewirken, sobald der Drehanodenmotor die im Hinblick auf die Anodenlagerung zulässige höchste Drehzahl von etwa 6000 U/min erreicht hat.
  • Die Verdreifachung der Netzfrequenz ist mit geringerem Aufwand zu erreichen als die Frequenzverdoppelung, weil der Anteil der dritten Oberwelle beim technischen Wechselstrom an sich schon größer ist als der Anteil der zweiten Oberwelle und durch Verzerrung der Spannungskurvenform mittels eines im Sättigungsbereich betriebenen Transformators leicht vergrößert werden kann. Eine solche Schaltung läßt sich vor allem ohne Gleichrichterelemente aufbauen.
  • Die Abschaltung des Drehanodenmotors erfolgt in bekannter Weise zweckmäßig bei Beginn der Röntgenaufnahme. Bei einer derartigen Betriebsart nimmt die Drehanodendrehzahl im Laufe der Aufnahme ab. Dies ist aber kein Nachteil, da sich eine Steigerung der Belastungsfähigkeit der Drehanodenröhre durch eine erhöhte Drehzahl nur während kurzer Aufnahmezeiten erzielen läßt. Bei längeren Aufnahmezeiten ist für die Belastungsfähigkeit dagegen nicht mehr die Drehanodengeschwindigkeit, sondern die Wärmekapazität der Drehanode und schließlich deren Abstrahlvermögen maßgebend. Durch den Abfall der Drehzahl während der Belastung werden die Lager der Drehanode möglichst wenig belastet. Eine noch bessere Lagerschonung läßt sich -- wie bekannt ist - durch eine zusätzliche Bremsung erreichen. Um zu vermeiden, daß die Drehzahl bei sehr langen Aufnahmezeiten unter einen Mindestwert herabsinkt, kann vorgesehen werden, daß der Drehanodenmotor nach einer bestimmten Laufdauer der Drehanode wieder mit der normalen Netzfrequenz betrieben wird.
  • Zur Schonung der Röntgenröhre kann eine derartige Umschaltvorrichtung, durch die der Drehanodenmotor entweder mit der normalen oder der verdreifachten Netzfrequenz betrieben werden. kann, auch in Abhängigkeit von der voreingestellten Belastung steuerbar sein. Die überhöhte Drehzahl wird dann nur in solchen Fällen angewandt, in denen man unbedingt eine extrem kurze Belichtungszeit erzielen möchte.
  • An Hand eines Ausführungsbeispiels soll der Gegenstand der Erfindung nachstehend erläutert werden. In der Figur sind mit I und 2 die Statorwicklungen eines Induktionsmotors einer Drehanodenröntgenröhre bezeichnet, in deren einer Zuleitung ein Phasenschieberkondensator 3 angeordnet ist. Die Betriebsspannung für die Statorwicklungen 1 und 2 wird dem normalen 50-Hz-Wechselspannungsnetz 4 über einen im Sättigungsbereich betriebenen Transformator 5 und eine Kondensatorkette (Hochpaß), bestehend aus den Kondensatoren 6, 7 und der Drosselspule 8, entnommen. Durch den Transformator 5 wird die Kurvenform des Wechselstromes derart verzerrt, daß dessen Anteil an der dritten Oberwelle (150-Hz-Anteil) möglichst groß wird. Die Kondensatorkette 6, 7, 8 wird nach den Regeln der Siebkettentechnik derart dimensioniert, daß ein optimales Amplitudenverhältnis zwischen der dritten Oberwelle und der stark gedämpften Grundwelle erzielt wird.
  • Durch den übersättigten Transformator 5 wird bei geringem Widerstand seiner Wicklungen in erster Linie der Strom stark verzerrt, während seine Primär- und Sekundärspannung bei geringem Netzwiderstand sinusförmig bleiben. Durch die Einschaltung eines Ohmschen Widerstandes 9 in den Primärkreis des Transformators 5 läßt sich eine zusätzliche Verzerrung der Primär- und Sekundärspannung erreichen. Da dieser Widerstand 9 gleichzeitig einen Leistungsverlust zur Folge hat, muß sein optimaler Wert experimentell ermittelt werden.
  • Der zur Vorbereitung einer Röntgenaufnahme erforderliche Drehanodenanlauf setzt mit Schließung eines Kontaktes a1 ein, der durch ein schematisch angedeutetes Steuergerät 10 nach einer Anlaufzeit von vorgegebener Dauer wieder geöffnet wird. Zur überwachung der ordnungsgemäßen Funktion des Drehanodenmotors dienen die Relais C, D und E, deren Kontakte c, d und e in der Stromzuführungsleitung des Aufnahmerelais B angeordnet sind. Unter der Voraussetzung, daß die Statorströme während der Vorbereitungszeit ihre vorgeschriebenen Werte haben und damit die Kontakte e, d und e geschlossen sind, wird mit der Schließung eines Kontaktes a2, die vom Steuergerät 10 synchron zur Öffnung des Kontaktes a1 ausgelöst wird, das Relais B stromführend, während ein weiterer, in der Figur nicht dargestellter Kontakt des Aufnahmerelais B über ein Zeitrelais die Einschaltung der Röntgenröhrenspannung bewirkt. Um zu vermeiden, daß die Drehzahl bei sehr langen Aufnahmezeiten unter einen Mindestwert herabsinkt, kann vorgesehen werden, daß der Drehanodenmotor nach einer bestimmten Laufdauer der Drehanode mit der normalen Betriebsfrequenz betrieben wird. Zu diesem Zweck wird vom Steuergerät 10 nach einer vorgegebenen Aufnahmedauer, in der die Drehzahl des Drehanodenmotors etwa auf die halbe Maximaldrehzahl abgesunken ist, der Drehanodenstator mit der normalen 50-Hz-Wechselspannung betrieben, indem der Schalter a3 geschlossen wird.
  • Das Steuergerät kann in nicht dargestellter Weise von einer Vorrichtung zur Betriebswerteeinstellung derart beeinflußt sein, daß die erhöhte Betriebsfrequenz für den Drehanodenmotor nur für Hochleistungsaufnahmen benutzt wird.
  • Zur Schonung der Drehanodenlager können Mittel zur Abbremsung der Auslaufzeit der Anode vorgesehen sein. Eine solche Abbremsung kann, solange die Anode eine höhere Drehzahl als 3000 U/min hat, dadurch erreicht werden, daß die normale 50-Hz-Wechselspann.ung durch den Kontakt a3 an den Stator angeschaltet wird. Eine weitere Abbremsung läßt sich durch ein Umpolen dieser Spannung für die Hilfsphase und die Hauptphase für die Wicklungen 1 und 2 erzielen. Ein dazu geeigneter Umschalter 11, der durch das Steuergerät 10 betätigt wird, ist in der Figur eingezeichnet. Ein dritter Kontakt dieses Schalters 11 vermindert durch Einschalten eines Widerstandes 12 in den Statorstromkreis den Bremsstrom. Der umgepolte Statorstrom darf natürlich höchstens so lange eingeschaltet sein, bis die Anode die Drehzahl Null erreicht hat. Zweckmäßig wird man eine bestimmte Anschaltzeit mit Rücksicht auf Streuungen der Bremsverhältnisse so bemessen, daß dieser Zustand mit Sicherheit niemals ganz erreicht wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung für den Antrieb des Motors einer Drehanodenröntgenröhre, gekennzeichnet durch Mittel zur Gewinnung einer Betriebsspannung von der dreifachen Frequenz der normalen Netzwechselspannung im Wege einer Aussiebung der dritten Oberwelle der Netzwechselspannung und durch Mittel, die eine Abschaltung dieser Betriebsspannung bewirken, sobald der Drehanodenmotor die im Hinblick auf die Anodenlagerung zulässige höchste Drehzahl von etwa 6000 U/min erreicht hat.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Verzerrung der Netzwechselspannung in eine Kurvenform mit erhöhtem Anteil der dritten Oberwelle und durch Mittel zur Unterdrückung des Grundwellenanteils der verzerrten Spannung.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen im Sättigungsbereich betriebenen Transformator und eine nachgeschaltete Kondensatorkette (Hochpaß).
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehanodenmotor eine vorgegebene Zeit nach der Abschaltung von der Betriebsspannung mit erhöhter Frequenz an die normale Netzspannung anschaltbar ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den voreingestellten Aufnahmebetriebswerten die Betriebsspannung mit erhöhter Frequenz oder die normale Netzspannung für den Antrieb des Drehanodenmotors benutzt wird.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Abbremsung der Auslaufzeit der Drehanode vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 638 769, 929142; USA.-Patentschrift Nr. 2 215 399; V i l b i g, »Lehrbuch der Hochfrequenztechnik«, Bd. 11, 1944, S. 130 und 131.
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