DE3721591A1 - Verfahren zum primaerseitigen umschalten des uebersetzungsverhaeltnisses eines transformators und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum primärseitigen Umschalten des Übersetzungsverhältnisses eines Transformators, insbesondere eines Mittelfrequenz-Transformators, mit großem Spannungs- und Strombereich während des Betriebs sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Transformatoren der genannten Art werden u. a. als Hochspan­ nungserzeuger in sogenannten Röntgengeneratoren verwendet, die eine Röntgenröhre speisen.

Bei Materialuntersuchungen mittels Röntgenanalyse ist fallweise ein öfterer Wechsel der Strom- bzw. Spannungsbeaufschlagung der Röntgenröhre innerhalb ihres Typen-Leistungsbereichs erforder­ lich.

Es besteht die Aufgabe, ein Betriebsverfahren anzugeben, mit welchem nach Vorwahl eines Strom- bzw. Spannungs-Sollwertes der Umschaltvorgang mit größtmöglicher Schonung der Schaltmittel automatisch abläuft.

Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß die Last bei Beginn des Schaltvorgangs ab- und nach Beendigung wieder zuge­ schaltet wird.

Durch die Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses wird eine Reduzierung des Primärstroms und somit auch eine Reduzierung der Netzstromaufnahme und des Stromflusses über die dem Trans­ formator vorgeschalteten Stellglieder erreicht. In einer bevor­ zugten Ausführungsform wird die Abschaltung primärseitig vor dem Stufenschalter für die Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses vorgenommen, so daß die Schaltglieder des Stufenschalters wäh­ rend des Schaltvorganges nicht belastet und somit kaum einem Verschleiß unterworfen sind.

Das Verfahren wird im folgenden anhand des in der Figur schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Der Transformator 1 ist ein Mittelfrequenz-Transformator, der sekundärseitig eine Last 2, z. B. eine Röntgenröhre, speist. Die Primärseite 3 des Transformators 1 weist mehrere Wickelabschnit­ te auf, welche mittels eines Stufenschalters 4 zur Anderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 1 wahlweise ein­ schaltbar sind. Die primärseitige Energieversorgung des Trans­ formators 1 erfolgt über einen Umrichter 5 mit Gleichstrom­ zwischenkreis, welcher die Netzspannung mit der Netzfrequenz von 50 Hz auf die Mittelfrequenz von 20 kHz bei einer Spannung von 300 V bringt.

Zur Regelung des Stroms bzw. der Spannung an der Last 2, näm­ lich der Röntgenröhre, ist ein Regelkreis vorgesehen, bestehend aus einem Sollwertgeber 6, an welchem der für die anstehende Analyse vorgesehene Spannungs- oder Stromwert einstellbar ist, einem Regler 7 und einem Stellglied, welches in den Gleichstrom­ zwischenkreis des Umrichters 5 oder in die Anschnittsteuerung eines Thyristors eingreift. Mittels dieser primärseitigen Be­ einflussung wird im Betrieb der Strom bzw. die Spannung an der Last 2 konstant gehalten.

Eine Änderung der Sollwertvorgabe im Sollwertgeber 6 wird auch einer elektronischen Rechen- und Steuerschaltung 8 aufgegeben, welche die Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses im Sinne einer Minimierung der primärseitigen Strombelastung steuert. Die Rechen- und Steuerschaltung 8 veranlaßt die Auftrennung des Primärkreises des Transformators 1 mittels des Lastschalters 9. Im Bedarfsfall kann ein Kurzschließer 10 vorgesehen werden, zur Beschleunigung des Abbaus der im Transformator gespeicherten elektromagnetischen Energie. Darauf wird mit Hilfe des Stufen­ schalters 4 die für die optimale Betriebsweise vorgesehene Teil­ wicklung der Primärseite 3 des Transformators eingeschaltet, worauf der Kurzschließer 10 geöffnet und der Lastschalter 9 wieder geschlossen wird.

Während des Umschaltvorgangs von wenigen Sekunden Dauer ist der Regler 7 abgeschaltet.

Anstelle des Lastschalters 9 kann eine Unterbrechung der Primär­ energieversorgung auch dadurch erfolgen, daß über die Rechen­ und Steuerschaltung 8 ein Zeitglied 11 angesteuert wird, das über das Stellglied im Umrichter 5 die Spannung nach einer Zeit­ funktion, vorzugsweise einer Rampenfunktion, absenkt und nach dem Umschaltvorgang wieder ansteigen läßt. Dies dient im wesent­ lichen zur Schonung der Röntgenröhre.

Die Einrichtung kann noch durch ein Grenzwertüberwachungsglied 12 ergänzt werden, dessen Eingangsgrößen die vorgegebene Röhren­ spannung kV und der gemessene Röhrenstrom mA sind, aus welchen durch Produktbildung die Ist-Energie berechnet und mit dem Wert der maximal zulässigen Belastung verglichen wird. Bei Über­ schreiten dieses Grenzwertes erfolgt ein Eingriff in den Gleich­ stromzwischenkreis des Umrichters 5.

Claims (6)

1. Verfahren zum primärseitigen Umschalten des Übersetzungs­ verhältnisses eines Transformators, insbesondere eines Mittel­ frequenz-Transformators, mit großem Spannungs- und Strombereich während des Betriebs, dadurch gekennzeich­ net, daß die Last (2) bei Beginn des Schaltvorgangs ab­ und nach Beendigung wieder zugeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte:
Eingabe des gewünschten Spannungs- oder Strom-Sollwertes in eine elektronische Rechen- und Steuerschaltung (8), die folgende Schaltschritte steuert:

• - Abschalten der Energieversorgung des Primärkreises des Trans­ formators (1),
• - Kurzschließen der Primärwicklung (3) des Transformators (1),
• - Betätigen des primärseitigen Umschalters (4),
• - Öffnen des Kurzschlusses der Primärwicklung,
• - Zuschalten der Energieversorgung der Primärwicklung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ab- und Zuschalten der Energieversor­ gung durch Änderung der Energieversorgung nach einer Zeitfunk­ tion, vorzugsweise einer Rampenfunktion, vorgenommen wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem elektronisch oder mechanisch betätigbaren Stufen­ schalter (4) zur wahlweisen Einschaltung von Abschnitten der Primärwicklung (3) des Transformators (1), gekenn­ zeichnet durch einen über einen Sollwertgeber (6) und eine Rechen- und Steuerschaltung (8) elektronisch gesteuer­ ten Lastschalter (9) in der primärseitigen Zuleitung des Trans­ formators (1) vor dem Stufenschalter (4).

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen elektronisch gesteuerten Kurzschließer (10) zwischen den primärseitigen Zu­ leitungen nach dem Lastschalter (9) und vor dem Stufenschalter (4).

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (11), welches nach einer Rampenfunktion durch Beeinflussung des Last­ schalters (9) bzw. durch Eingriff in die Energieversorgung die Speisespannung auf praktisch Null absenkt und nach Durchführung der Umschaltung wieder anhebt.