DE1513873C3 - Sechspulsgenerator zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, insbesondere Röntgensechspulsgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sechspulsgenerator zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, insbesondere Röntgensechspulsgenerator, mit einem Hochspannungstransformator, der auf jedem seiner drei Eisenkernschenkel zwei in Schenkelachsrichtung nebeneinanderliegende Sekundärwicklungen aufweist, wobei die jeweils auf der einen Hälfte der drei Schenkel liegenden drei Sekundärwicklungen für sich und die auf der anderen Hälfte der drei Schenkel liegenden drei Sekundärwicklungen ebenfalls für sich in Stern geschaltet sind und mit in Brückenschaltung angeordneten Gleichrichtern zwei gleichstromseitig in Serie geschal

tete Dreiphasenbrückenschaltungen enthält.

Röntgensechspulsgeneratoren sind bekannt. So ist z. B. in der DE-AS 10 29 492 eine Schaltungsanordnung für einen Drehstrom-Röntgenapparat mit Dreiphasen-Vollweggleichrichtung behandelt. Dort wird das Prinzip der Aufteilung der Schaltungseinheit in mehrere Einheiten beschrieben. Durch die Maßnahme wird eine Symmetrierung der Hochspannung und bei Anwendung der Zwölfpulsschaltung eine Verminderung der Welligkeit der Hochspannung erreicht. Bei einem Sechspulsgenerator nach der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung dieser Art verwendet.

Es sind auch bereits Schaltungsanordnungen von Stromrichtertransformatoren nach den AEG-Mitteilungen, 1958, S. 688 bis 691 bekannt, wonach die Sternpunktverbindungen der in Doppelsternschaltung angeordneten Sekundärwicklungen in Jochnähe des Eisenkernes liegen.

Bekannt ist es auch, die Hochspannungswicklung des Transformators in ein isoliermittelgefülltes Gefäß einzubetten und dessen Oberfläche mit einem leitenden Belag zu versehen, wie aus der DE-PS 5 73 879 zu entnehmen ist. Die DE-PS 5 73 879 offenbart auch, daß Niederspannungswicklung und Eisenkern außerhalb des Gefäßes angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders kleinen, leichten und auch preisgünstigen Sechspulsgenerator, insbesondere einen Röntgensechspulsgenerator zu schaffen, der auf ein Fahrgestell montiert im Operationsraum oder auf der Krankenstation am Bett des Patienten verwendet werden kann.

Bekanntlich erzielt man mit Sechspulsgeneratoren gegenüber Vierventilapparaten (Zweipulsgeneratoren) bei gleicher Brennfleckgröße der Drehanodenröntgenröhre etwa die halbe Belichtungszeit. Ganz abgesehen davon, daß Hochspannungserzeuger mit Gleichrichtung der Hochspannung in Sechspulsschaltung an relativ schwachen Stromversorgungsnetzen wegen des hohen Netzwiderstandes erst eine Hochleistungsdiagnostik ermöglichen. Bei einem fahrbaren Röntgensechspulsgenerator ist wegen des notwendigen langen Stromzuführungskabels mit einem hohen Netzwiderstand zu rechnen.

Die bisher bekanntgewordenen Röntgeneinrichtungen mit Hochspannungserzeuger mit Sechspulsschaltung mit einer Leistung von etwa 30 bis 40 kW sind jedoch in ihren Abmessungen so groß und vor allem in ihrem Gewicht so hoch, daß sie nicht als fahrbare Einrichtungen ausgeführt werden können.

Zur fahrbaren Röntgeneinrichtung gehören bekanntlich noch die Stativsäule mit Röhrentragarm und die Drehanodenröntgenröhre mit Lichtvisierblende. Einen wesentlichen Anteil am Gesamtgewicht der Röntgeneinrichtung hat der Hochspannungserzeuger. Solche Hochspannungserzeuger enthalten oft zwei Dreiphasenbrückenschaltungen mit Sperrschichtgleichrichtern zur Symmetrierung der Hochspannung.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Sechspulsgenerator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wickelsinn der zwei auf jedem Kernschenkel nebeneinanderliegenden Sekundärwicklungen entgegengesetzt ist, daß ferner die Sternpunktsverbindung der zu der einen Dreiphasenbrückenschaltung gehörenden drei Sekundärwicklungen an den

'•5 freien Stirnseiten dieser Sekundärwicklungen auf der einen Breitseite des Eisenkernes liegt, die Sternpunktsverbindung der drei anderen Sekundärwicklungen an den freien Stirnseiten dieser Sekundärwicklungen auf

der anderen Breitseite des Eisenkernes liegt, und daß die von den einen drei Sekundärwicklungen zu den Gleichrichtern führenden Leitungen und die von den anderen drei Sekundärwicklungen zu den Gleichrichtern führenden Leitungen, nach einander entgegengesetzten Richtungen verlaufen, jeweils auf der anderen Breitseite des Eisenkernes wie die Sternpunktsverbindungen der betreffenden Sekundärwicklungen liegen.

Bei einem Hochspannungserzeuger der vorstehend beschriebenen Art können die elektrischen Verbindungen zwischen den Sekundärspulen und den Hochspannungsgleichrichtern einerseits sowie den Hochspannungsgleichrichtern, den Kabelstecktöpfen und den Heiztransformatoren zur Heizung der Kathode der Röntgenröhre andererseits zur Erhöhung der Betriebssicherheit besonders kurz ausgeführt werden.

Eine Einsparung an Arbeitszeit bei der Herstellung des Hochspannungserzeugers entsteht dadurch, daß die beiden auf einem Schenkel sitzenden zu zwei verschiedenen Brückenschaltungen gehörenden Wicklungen zu einer Einheit mechanisch zusammengefügt sind und z. B. durch eine Papierbandage, die gleichzeitig zum Isolieren dient, zusammengehalten werden. Diese Art des Aufbaus ist jetzt möglich, weil die zwischen den Wicklungsenden auftretende Spannung gegenüber den bisher bekannten Transformatoren dadurch auf die Hälfte verringert wurde, daß der Wickelsinn der auf einem Schenkel sitzenden Wicklungen nicht gleichsinnig ist. Weiter trägt zu dieser gedrängten Konstruktion bei, daß die Hochspannungsanschlüsse zueinander um 180° versetzt sind, d. h. auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Wicklungen liegen. Durch diese Maßnahme ergeben sich, trotz gedrängten Aufbaues, reichlich lange Kriechstrecken. Aus dem gleichen Grunde sind die Sternpunktsanschlüsse und deren Verbindungsleitungen ebenfalls analog angeordnet.

Vorteilhaft ergänzt wird ein Hochspannungserzeuger nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß sich alle Bauelemente des Hochspannungskreises einschließlich der Kabelsteckvorrichtung in einem mit öl gefüllten, außen metallisierten Isolierbehälter befinden, wobei der Isolierbehälter zu einem großen Teil die Bauelemente des Hochspannungskreises trägt und der Eisenkern des Hochspannungstransformators mit den Primärwicklungen sich außerhalb des Ölbehälters befindet.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben.

In Abb. 1 ist die Schaltung des Hochspannungskreises gezeigt. Dort sind mit 1 bis 12 die Gleichrichter bezeichnet. Die Gleichrichter 1, 3, 5, 7, 9 und U sind entweder direkt oder über das mA-Meter 13 und das mAs-Relais 14 geerdet.

Über die Gleichrichter 2, 4 und 6 wird der Röntgenröhre 15 die positive und über die Gleichrichter 8, 10 und 12 die negative Spannung zugeführt. Die Gleichrichter sind an die Sekundärwicklungen 16 bis 21 angeschlossen.

In A b b. 1 sind an die Wicklungen 16 und 17 sowie 19 und 20 die Polaritäten der Momentanwerte der in diesen Wicklungen induzierten Spannungen angeschrieben.

Das negative Ende der Wicklung 17 wird über den Gleichrichter 3 an Erde gelegt und liegt somit am Potential Null. Der Sternpunkt 22 ist damit positiv. Die Spannung der Wicklung 16 addiert sich zur Spannung der Wicklung 17 und wird über den Gleichrichter 2 der Anode der Röntgenröhre 15 zugeführt.

Durch die andere Brückenschaltung wird über den

Gleichrichter 9 das eine Ende der Wicklung 20 geerdet und dadurch der Sternpunkt 23 negativ. Die Spannung der Wicklung 19 addiert sich zur Spannung der Wicklung 20 und wird über den Gleichrichter 8 als negative Spannung der Röntgenröhre 15 zugeführt.

ίο Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die Potentiale an den Wicklungen 16, 17,19 und 20 für den Fall, daß die Wicklungen gleichsinnig gewickelt sind (nicht eingeklammerte Potentialzeichen). Es tritt an den Enden der Wicklungen 16 und 19 die volle Röhrenspannung auf, d. h. bei einem Apparat für eine höchste Röhrenspannung von 125 kV eine Spannung von 125 kV zuzüglich der Prüfspannung von 20% bzw. 30%.

Durch die Umkehrung des Wickelsinnes der Wicklungen 19 und 20 gegenüber den Wicklungen 16 und 17 — es gelten dafür die eingeklammerten Potentialzeichen — tritt nur noch die halbe Röhrenspannung zwischen den Enden, an welche die Gleichrichter angeschlossen sind, der Wicklungen 16 und 19 auf. Die volle Röhrenspannung tritt in diesem Falle zwischen den Wicklungen 16 und 20 auf. Die Wicklung 20 liegt jedoch auf dem anderen Schenkel des Hochspannungstransformators. Es ist das zwischen den Schenkeln befindliche Isolieröl zur Isolation noch eingeschaltet. Auch wird das feste Isoliermaterial, von dem die Wicklungen umgeben sind, nur noch in Quer- und kaum noch in Längsrichtung beansprucht.

Die Potentiale der Sternpunktsleitungen 22 und 23 bleiben unverändert gegenüber der bekannten Schaltung mit gleichsinnigen Wicklungen. Die Hochspannungsgleichrichter sind in den A b b. 2 und 3 nicht als Glühkathodengleichrichter, sondern als stabförmige Sperrschichtgleichrichter dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch die gleichen Bezugszeichen 1, 2, 7 und 8 wie in A b b. 1 beibehalten worden.

Die Abb. 2 stellt einen Längsschnitt durch die Wicklungen 16 und 19 sowie einen Schnitt durch die übrigen Teile dar. Die Wicklungen 16 und 19 sitzen fest auf dem Trägerrohr 31, welches mit dem Kunststoffgehäuse 30 an den Enden verschweißt ist. Die Platten 32 nach A b b. 2 und 3 tragen die Hochspannungsgleichrichter und sind ebenfalls mit dem Gehäuse 30 verschweißt. Die Verbindungen zwischen den Wicklungen 16 und 19 sowie den Gleichrichtern 1, 2, 7 und 8 bilden die kurzen, gegebenenfalls steckbaren Verbindungen 24 und 25.

Mit 22 und 23 sind nach Abb. 2 und 1 die Sternpunktsverbindungen bezeichnet.

In Abb.3 sind die bekannten nach außen offenen Kabelstecktöpfe mit 26, 27 und mit 28, 29 die Verbindungsleitungen zwischen den Kabelstecktöpfen und den Gleichrichtern gekennzeichnet.

Erwähnt sei noch, daß das Kunststoffgehäuse 30 nach Abb. 2 und 3 außen metallisiert ist. Zur Vermeidung to von Kurzschlußwindungen ist die Metallisierung aufgetrennt und die Trennstelle mit einem relativ hochohmigen Leiter überzogen. Durch diese Maßnahme entstehen keine Konzentrationen des elektrischen Feldes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sechspulsgenerator zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung, insbesondere Röntgensechspulsgenerator, mit einem Hochspannungstransformator, der auf jedem seiner drei Eisenkernschenkel zwei in Schenkelachsrichtung nebeneinanderliegende Sekundärwicklungen aufweist, wobei die jeweils auf der einen Hälfte der drei Schenkel liegenden drei Sekundärwicklungen für sich und die auf der anderen Hälfte der drei Schenkel liegenden drei Sekundärwicklungen ebenfalls für sich in Stern geschaltet sind und mit in Brückenschaltung angeordneten Gleichrichtern zwei gleichstromseitig in Serie geschaltete Dreiphasenbrückenschaltungen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelsinn der zwei auf jedem Kernschenkel nebeneinanderliegenden Sekundärwicklungen (16, 19 bzw. 17, 20 bzw. 18, 21) entgegengesetzt ist, daß ferner die Sternpunktsverbindung (22) der zu der einen Dreiphasenbrückenschaltung gehörenden drei Sekundärwicklungen (16, 17, 18) an den freien Stirnseiten dieser Sekundärwicklungen auf der einen Breitseite des Eisenkernes liegt, die Sternpunktverbindung (23) der drei anderen Sekundärwicklungen (19, 20, 21) an den freien Stirnseiten dieser Sekundärwicklungen auf der anderen Breitseite des Eisenkernes liegt, und daß die von den einen drei Sekundärwicklungen (16, 17, 18) zu den Gleichrichtern (1 bis 6) führenden Leitungen und die von den anderen drei Sekundärwicklungen (19,20,21) zu den Gleichrichtern (7 bis 12) führenden Leitungen, nach einander entgegengesetzten Richtungen verlaufend, jeweils auf der anderen Breitseite des Eisenkernes wie die Sternpunktsverbindungen (22 bzw. 23) der betreffenden Sekundärwicklungen liegen.

2. Sechspulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden auf einem Schenkel angeordneten zu zwei Brückenschaltungen gehörenden Wicklungen (16, 19 bzw. 17, 20 sowie 18, 21) je durch eine Papierbandage zusammengehalten werden.

3. Sechspulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle Bauelemente des Hochspannungskreises einschließlich der Kabelsteckvorrichtungen (26,27) in einem mit öl gefüllten, außen metallisierten Isolierbehälter (30) befinden, wobei der Isolierbehälter zu einem großen Teil die Bauelemente des Hochspannungskreises trägt und der Eisenkern des Hochspannungstransformators mit den Primärwicklungen sich außerhalb des Ölbehälters befindet.