DE1183998B - Schaltungsanordnung zum Einschalten von eine Brueckengleichrichterschaltung speisenden Drehstrom-Hochspannungstransformatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 02 d

Deutsche KL: 21c-68/50

Nummer: 1183 998

Aktenzeichen: M 58004 VIII b/21 c

Anmeldetag: 29. August 1963

Auslegetag: 23. Dezember 1964

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Einschalten von eine Brückengleichrichterschaltung speisenden Drehstrom-Hochspannungstransformatoren, insbesondere für Röntgenanlagen, wobei eine vor den Transformator geschaltete Widerstandsanordnung im Einschaltaugenblick auftretende Überspannungen dämpft, die kurz nach dem Einschalten kurzgeschlossen wird, so daß von diesem Zeitpunkt an die volle Spannung an der Primärwicklung des Hochspannungstransformators liegt. Derartige Schaltungsanordnungen sind bekannt. Beim direkten Einschalten von Hochspannungstransformatoren können abhängig vom Einschaltaugenblick und vom Belastungswiderstand Überspannungen auftreten, die unerwünscht sind, insbesondere wenn es sich um Hochspannungstransformatoren von Röntgenanlagen handelt, weil sie unter Umständen die angeschlossene Röntgenröhre gefährden. Sie können sich außerdem auf Meßvorgänge nachteilig auswirken, die bei solchen Anlässen durchgeführt werden, wobei insbesondere an die sogenannten Belichtungsautomaten gedacht ist.

Um diese nachteiligen Überspannungen zu vermeiden, hat man bisher den Hochspannungstransformator über drei Dämpfungswiderstände an das Netz angeschaltet, die primärseitig vor den Hochspannungstransformator geschaltet sind und den Primärstrom führen, sobald der Hochspannungstransformator durch das hierfür vorgesehene Schütz an das Netz angeschaltet wird. Da die Widerstände nur zur Dämpfung von Einschaltüberspannungen dienen, werden sie bei der bekannten Schaltungsanordnung kurz nach dem Einschalten kurzgeschlossen, zu welchem Zweck ein weiteres Schütz verwendet wird, das mit entsprechender Verzögerung anspricht. Die Verzögerungszeit liegt im allgemeinen zwischen 3 und 10 ms, und sie sollte möglichst nicht langer als etwa 3 ms sein. Wichtig ist auch eine gute Reproduzierbarkeit dieser Anzugsverzögerung, und das bedeutet, daß man für das zweite erwähnte Schütz eine leichte Bauart mit geringen Massen verwenden sollte. Nach dem Kurzschließen der Widerstände liegt dann die volle Netzspannung an der Primärwicklung, und der Hochspannungstransformator gibt sekundär seine volle vorgesehene Spannung ab, deren Wert durch Anwendung der erwähnten Maßnahme praktisch ohne Überspannung erreicht wird.

Nachteilig an der bekannten Schaltung ist, daß sie einen nicht unbeträchtlichen Aufwand erfordert, denn es müssen drei Dämpfungswiderstände verwendet werden, und das zum Kurzschließen benötigte Schütz muß demzufolge auch mit drei Arbeitskontakten ausgerüstet sein.

Schaltungsanordnung zum Einschalten von eine Brückengleichrichterschaltung speisenden
Drehstrom-Hochspannungstransformatoren

Anmelder:

C. H. F. Müller G. m. b. H.,

Hamburg 1, Alexanderstr. 1

Als Erfinder benannt:

Heinz Mester, Hamburg-Fuhlsbüttel

Bei Anwendung der Erfindung läßt sich dieser Aufwand erheblich herabsetzen, sofern das Röntgengerät eine sogenannte Synchrodynschaltung aufweist, die aus anderen Gründen ohnedies erforderlich ist, und bei der aus einer der Netzphasen, z. B. beim Nulldurchgang, ein Steuerimpuls für das Hauptschütz abgeleitet wird, das die Primärwicklung des Transformators mit den Netzklemmen verbindet. Bei den üblichen Geräten für Synchroneinschaltung erzeugt

z. B. jeder Nulldurchgang der betreffenden Phase einen Steuerimpuls, so daß sich der verfügbare Synchronisierungszeitpunkt -alle 180 elektrischen Grade wiederholt.

Nach der Erfindung ist die Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß bei Anwendung einer Synchroneinschaltung der eben erwähnten Art, bei der die drei Netzphasen im Nulldurchgang einer der Phasenspannungen gleichzeitig an die Primärwicklungen des Hochspannungstransformators gelegt werden, allein in der Netzphase, die eine um 120° nacheilende Spannung gegenüber der im Einschaltaugenblick des. Synchronschalters durch Null gehende Phase führt,, ein Dämpfungswiderstand liegt, der durch dem Arbeitskontakt eines Schützes kurzschließbar ist,. dessen Wicklung durch einen weiteren Arbeitskontakt des Synchronschützes an die Netzspannung gelegt wird. Die den Dämpfungswiderstand enthaltende Phase ist dann gerade an der Erzeugung der gleichgerichteten Spannung beteiligt.

Der Aufwand ist hier also dadurch drastisch verringert, daß nur noch ein einziger Dämpfungswider-stand verwendet wird. Das ihn kurzschließende-Schütz benötigt infolgedessen auch nur einen einzigem Arbeitskontakt und kann daher leichter und betriebs^ sicherer sein. Hinzu kommt ein Hilfskontakt auf dem. Hauptschütz, der zur Einschaltung des Hilfsschützes /, dient und durch entsprechende Justierung ein leichte.'·;,''

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und sicheres Einstellen des Schaltaugenblicks beim Hilfsschütz ermöglicht.

Zweckmäßig wird also zum Kurzschließen des Dämpfungswiderstandes ein leichtes Schütz mit geringen bewegten Massen und nur einem einzigen Arbeitskontakt verwendet.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit eitler Schaltungsanordnung nach der Erfindung sieht am Synchronschütz einen verzögerten vierten Ärbeitskontakt ) ife 7 h d

nidfrt naher dargestellte, ^h "Sich bekäfrirrteSchäliiiiigsanordnung Sy erregt, welche das Hauptschütz S₁ in Abhängigkeit vom Ntilfgang einer der Phasenspannungen unter Strom setzt.

Iji 'dem dargestellten Aüsführungsbeispiel ist nur in der fcrrasVR ein Dämpfuhgs'widersfand R₁ vörvorgesehen, der durch den Arbeitskontakt eines 'HilfsscTrützes S₂ Tcufzschließbar ist. Dieses Hilfsschütz ^wird über einen Hilfskontakt des Hauptschützes S₁ S l d d Eihlblik

g p ₁

(Hilf skontakt) vor, ifer erst "etwa 3 bis 7 rh's nach den io an Spannung gelegt, und der Einschaltaugenblick übrigen Arbeitskontakten geschlossen wird und hier- dieses Hilfskontaktes, der durch Justierung leicht bebei die Spannung der den Dämpfungswiderstand ent- iß
haltenden Phase unmittelbar an die zugehörige Pri-

iüärwicklUrrg "des Hochspannungstransformators legt.

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einflußt werden kann, ist unter Berücksichtigung der Anzugszeit des Hilfsschützes S₂ so gewählt, daß die

g p eingangs erwähnte Bedingung erfüllt wird. Nach die-

Dabei wird also ein Hilfsschütz völlig entbehrlich, 15 ser Bedingung, das sei der Klarheit halber wiederurid es bereitet keine erheblichen Schwierigkeiten, holt, muß der Dämpfungswiderstand in der Netzden Hilfskontakt des Synchrorischützes so einzu- phase liegen,-die eine um 120° nacheilende Spannung justieren, daß die angegebenen Schaltzeiten erreicht gegenüber der im Einschaltaugenblick· des Synchronwerden, schalters, d.h. im Augenblick der Kontaktgabe-des "Zur "Erläuterung der Erfindung dient die Zeich- 20 Hauptschützes S₁, durch Null gehenden ^:Phase aufnung, und in dieser zeigt weist, d.h. in'der Phase, die gerade maßgeblich-an Fig. 1 eine Schaltungsanordnung der bisher be- der Bildung der-gleichgerichteten Spannung beteikannten Art mit drei'Dämpfungswiderstärrden und iigt ist.

einem drei Arbeitskontäkte besitzenden Hilfsschütz, -In Fig.4 ist die Wirkungsweise dieser Schaltung

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit 25 in Gestalt eines Spannungsdiagramms dargestellt. Die nur einem Dämpfungswiderstand in einer der drei drei Phasenspaftmingen des·Drehstromnetzes siöd mit Netzphasen, R, S -und T bezeichnet und -dadurch leicht vonein-

Fig. 3 eine abgeänderte Äusführungsform der Er- arrder unterscheidbar, daß die-eineals durchgezogene findung ohne Hilfsschütz und Lrhie,die andere als gestricheite-Linie,- und -die' dritte

Fig. 4 ein Spannungsdiagramm, das die Wir- 30 als punktierte Linie ausgeführt ist. Der Einsehaltkungsweise einer Schaltungsanordnung nach der Er- augenblick'des Hauptschützes S₁ ist durch den NaIlfindüng erläutert. durchgang der - Phasenspatmung T -gekennzeichnet,

,¹In Fig.'1 iät'die eingangs erwärmte ^! bekannte und daher beginnt hier -der Anstieg der? gleichgerich-'SclialtiiiigsanordnÜng dargestellt,' bei · der ein ■ Hoch- ^l teten Spanrrangi/_Kr die - aber nicht^! bis auf ihre ~E«dspann'u'ngsträiisforrnätbrT_r mit drei im Dreieck-ge- 35 -amplitude kommt, 'weil dies-der · Dämpfuegswider-' schalteten Primärwicklungen "und drei in Stern-ge- StSnUR₁ verhindert. Nach 120 elektrischen -Graden ' schalteten SekündäfVvicMufigen eine Brtickengleich- schließt sich der Arbeitskorrta-kt desHilfsschützes Sg, 'richterscnaltüng G speist,"welche den benötigten Be- was zunächst -ohne wertere Wirkung is-t, ^denn'die ^tfiebsstrdm an;Sine"Röntgenröhre Rö liefert.-Die drei -gleichgerichtete Spannung hat bereits- ihren-"MaXimal- ^!Prifnär#ekW#gdn beiden aus dem DreTistrd'mhetz 40 wert erreicht. Dies efrgab sich-auf :Grund ^der Tat- ^; gespeist, "'dossen' Phasen in der' üblichen 'Weise mit sache, daß nach dem^:Zeitpunkt t₃ die ■ Phasenepan-' ¹R, S,' T bezeichnet sifld. fiin Haüptschütz S₁ mir drei ntirtg "R nicht mehr -an der GleichspartmiHgsbildaHg Ärbeitsköntäkten' dient itsm Einscriäiten 'der· Ifchal- bötetKgt war und erst im Zeitpunkt i₄ wieder zur Wirtungsanordnung, und in den Zuleitungen iu'denein- kung kommt. -Da- inzwischen -aber -der BämpfUHgs-'zelhBn'Primärwiökiuftgen liegt 'je 'ein "Dämpfühgs- 45 widerstand"R₁ kurzgeschlossen-wurde, steht j'etzt-die widerstähd K₁,' R₂]R₃'. "Diese Widerstände können von volle-Gleichspannung U_g zur Verfügung, 'd Abiktk i HiHhü S k -Darauf ergibt sich der-weitere Vorteil,-daß-die.· ge-

naue EinsChaltzeitder-den Wideistan^-kufizschließen-

yp 'den Körrtakte--im'allgemeinen keine^rRolle spielt,-da

"takte des'Hauptschützes S₁ mit" ehier "bestimmten 50 beim Schließen der Kontakte-die -diesbezügliche gefung's'zeit, die etwa' zwischen 3 bis 10 ms ' Phasenspannuag nicht mehr an der Gleichspadßungsä' 'di k Hi -erzeugung beteiligt ist; Zeittoleranzen,- die bei'der be-

könnten SchaltungsänordnUHg mit 'drei' Widerständen voll Eingehen, da dort-die Sparinungsabsenkuag-bis Kß id

widerstähd K₁, R₂]R₃. Diese Widerstände könn 'den Arbe'itskoritäkten ' eines HiHsschützes S„ kurz- ^geschlössen WerdeSn," üHd' die' Anordnung ist "so-ge-' tröffen, 'daß nachydein Ansprechen' der Arbeitskon-"k H

gg

¹ Hegt, ^;"äü'c"h 'die "Kontakte 'des' Hilfsschützes S₂ ge-'schiosseri' werden. Nach dern' Einschalten Hegen" alsO "die Priiriärwicklungen dös 'Transformators T₁. zuähu Zih

g ₁ pgg

nächst" unter Zwischenschaltung'der -Dämpfungs- 55 zum Kurzschluß der Widerstände andauert, spielen ■■widerstände'A₁,' R₂, R₃ "am "Netz, UHd^näch Ablauf . hier also keine Rolle. Die Schaltung-nach¹ der~Er-' der ye'rzo'gerungszeit des Hilfsschützes S₂ werden die findung ergibt'also besser reproduzierbare VerhältbärripfÜrigswider^rknde' kuVzge'schlüssen, so"däß'^Jder i
TrärisfbrrhätbiT_r und'damit auch"der Verbraucher
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nisse.

die volle Arbeitsspanriüng erhält,

Eine Schaltüngsaribrdnung^ach der Erfihdung ist in F i g.~ T dargestellt/ Bei ihr ist vorausgesetzt, daß zum Einschälten'der Anlage" 'ein synchron-geschaltetes Schütz dieht, d.'h. ein 'Schütz; berdenr die"drei i

^: Eine Abwandlung der Sehaltungsanordnuag Hach 60· Fig. 2 ist in -■ Fig. 3 ■ dargestellt. Hierbei -ist^vdas · Hilfsschütz S₂ fortgefallen, und der DämpfuHgswiderstand R₁ wird durch- einen Hilfskontakt- des' Haupt-S

schürze S₁ kurzgeschlossen. Es ist lediglich erforder, ; hehr diesen-Hilfskontakt so einzujustieren, daß er Netzphasen im 'Nulidürchgäng eih'er der Phäsenspan- 65 mit" der entsprechenden Verzögerung betätigt wird, nungen gleichzeitig 'an die' Primärwicklungen - des ·· d.^: h.-daß er etwa 3 bis 7 ms nach dem Schließen· der HochspannungstranfÖrtnatörs T₁. gelegt werden: Dieses Hauptkbrttaktei- des Schützes S₁- den Kurzschluß des Schütz ist mit S₁ bezeichnet Und wird durch" eine Dämpfungswiderstandes R₁ bewirkt.

Im Rahmen der Erfindung können auch die elektromagnetischen Schütze durch entsprechende elektronische Schalter, z. B. Gasentladungsröhren oder gesteuerte Halbleitergleichrichter usw. ersetzt werden, wobei die Schaltung dementsprechend abzuwandeln ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Einschalten von eine Brückengleichrichterschaltung speisenden Drehstrom-Hochspannungstransformatoren, insbesondere für Röntgenanlagen, wobei eine vor den Transformator geschaltete Widerstandsanordnung im Einschaltaugenblick auftretende Überspannungen dämpft, die kurz nach dem Einschalten kurzgeschlossen wird, so daß von diesem Zeitpunkt an die volle Spannung an der Primärwicklung des Hochspannungstransformators liegt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung einer Synchroneinschaltung der bekannten Art, bei der die drei Netzphasen im Nulldurchgang einer der Phasenspannungen gleichzeitig an die Primärwicklungen des Hochspannungstransformators gelegt werden, allein in der Netzphase, die eine um 120° nacheilende Spannung gegenüber der im Einschaltaugenblick des Synchronschalters durch Null gehenden Phase führt, ein Dämpfungswiderstand liegt, der durch den Arbeitskontakt eine Schützes kurzschließbar ist, dessen Wicklung durch einen weiteren Arbeitskontakt des Synchronschützes an die Netzspannung gelegt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kurzschließen des Dämpfungswiderstandes ein leichtes Schütz mit geringen bewegten Massen und nur einem einzigen Arbeitskontakt verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Synchronschütz mit einem verzögerten vierten Arbeitskontakt versehen ist, der erst etwa drei bis sieben Millisekunden nach den übrigen Arbeitskontakten geschlossen wird und hierbei die Spannung der den Dämpfungswiderstand enthaltenden Phase unmittelbar an die zugehörige Primärwicklung des Hochspannungstransformators legt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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