DE3721591C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Umschalten des Übersetzungsverhältnisses eines Transformators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Zeitschrift "ETZ-A", Band 81, 1960, Heft 7, Seiten 269 bis 274 sind Regelschaltungen beschrieben, mit denen die Spannung in Verteilernetzen konstant gehalten wird. Als Stellglieder werden Stelltransformatoren eingesetzt, deren Sekundärspannung als Regelgröße dient und deren Sekundärwicklungen mit Anzapfungen versehen sind. Zur Änderung der Sekundärspannung wird der Transformatorausgang mittels eines Stufenschalters, der den Energiefluß während des Schaltens nicht unterbricht, auf die jeweilige Anzapfung geschaltet.

In der Zeitschrift "Funkschau" 1954, Heft 9, Seite 190 ist ein Regeltransformator beschrieben, dessen Sekundärwicklung mehrere Anzapfungen aufweist. Mittels eines Stufenschalters können die Anzapfungen angewählt werden, so daß die Sekundärspannung stufenweise in einem weiten Bereich eingestellt werden kann. Blindkontakte sorgen dafür, daß Windungskurzschlüsse vermieden und die Kontakte nicht unter Last geöffnet oder geschlossen werden.

Zum Erzeugen der Hochspannung für Röntgenröhren in sogenannten Röntgengeneratoren werden auch Mittelfrequenz-Transformatoren eingesetzt, deren Primärseite an einen Frequenzumrichter angeschlossen ist, der die Netzfrequenz auf eine Mittelfrequenz von z. B. 20 kHz umsetzt.

Bei Materialuntersuchungen mittels Röntgenanalyse ist fallweise ein öfterer Wechsel des Stroms durch die bzw. der Spannung an der Röntgenröhre innerhalb deren Leistungsbereichs erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit welcher der Speisestrom bzw. die Speisespannung einer Last, insbesondere einer Röntgenröhre, unter Schonung von Last und Schaltern umgeschaltet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Durch die Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses des Mittelfrequenz- Transformators wird eine Reduzierung des Primärstroms und somit auch eine Reduzierung der Netzstromaufnahme und des Stromflusses über die dem Transformator vorgeschalteten Stellglieder erreicht. Dadurch, daß die Spannung am Stufenschalter vor einem Schaltvorgang ab- und nach dessen Beendigung wieder zugeschaltet wird, sind die Schaltglieder des Stufenschalters während des Schaltvorganges nicht belastet und somit kaum einem Verschleiß unterworfen. Das Absenken und das Anheben der Primärspannung nach einer Zeitfunktion dienen der Schonung der Last, insbesondere, wenn dieser eine Röntgenröhre ist.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Ergänzungen näher beschrieben und 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 Änderung 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.

Außer durch den Lastschalter 9 erfolgt eine Unterbrechung der Primär­ energieversorgung erfindungsgemäß dadurch, 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 (4)

1. Anordnung zum Umschalten des Übersetzungsverhältnisses eines Transformators (1), insbesondere eines Mittelfrequenz- Transformators zur Erzeugung der Speisespannung einer Röntgenröhre, mit großem Spannungs- und Strombereich einer Last (2) während des Betriebs mit einem Stufenschalter (4), der eine Primärspannung wahlweise an eine von mehreren Primärwicklungen legt und der leistungsfrei umgeschaltet wird, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (11), welches die Primärspannung nach einer Zeitfunktion, vorzugsweise einer Rampenfunktion, absenkt und nach der Umschaltung des Stufenschalters (4) wieder anhebt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechen- und Steuerschaltung (8), in die der gewünschte Spannungs- oder Stromwert eingegeben wird, das Zeitglied (11) ansteuert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspannung des Transformators (1) in einem Frequenzumrichter (5) erzeugt wird und daß zur Regelung des Stromes oder der Spannung an der Last (2) ein Regelkreis vorhanden ist, bestehend aus einem Sollwertgeber (6), an dem der Sollwert des Stromes oder der Spannung einstellbar ist, aus einem Regler (7) und einem Stellglied, das in den Umrichter (5) eingreift, und daß der im Sollwertgeber (6) eingestellte Sollwert der Rechen- und Steuerschaltung (8) zugeführt ist, die in Abhängigkeit des eingestellten Sollwertes das Zeitglied (11) und den Stufenschalter (4) ansteuert.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den primärseitigen Zuleitungen des Transformators (1) vor dem Stufenschalter (4) ein Kurzschließer (10) angeordnet ist, welcher derart gesteuert ist, daß er nach dem Abschalten der Primärspannung des Transformators (1) und vor dem Umschalten des Stufenschalters (4) geschlossen und nach dem Umschalten des Stufenschalters (4) und vor dem Zuschalten der Primärspannung wieder geöffnet wird.