DE482535C

DE482535C - Protection device for high-voltage systems, especially X-ray equipment

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Publication number: DE482535C
Application number: DEK104573D
Authority: DE
Original assignee: K A STERZEL DR ING; Koch and Sterzel AG
Current assignee: K A STERZEL DR ING; Koch and Sterzel AG
Priority date: 1927-06-04
Filing date: 1927-06-04
Publication date: 1929-09-18

Description

Schutzvorrichtung für Hochspannungsanlagen, insbesondere Röntgeneinrichtungen In dem Hauptpatent 465 282 ist eine,Schutzvorrichtung für Hochspannungsanlagen, insbesondere Röntgeneinrichtungen, beschrieben, bei der bei ungewollter Ableitung des Hochspannungsstromes nach Erde vermöge einer hierbei auftretenden Potentialverschiebung im Hochspannungssystem die Anzeige dieses Ereignisses und bzw. oder die Ausschaltung des Stromes mittels eines mit einem Pol mit der Sekundärwicklung des Transformators gekoppelten Instrumentes herbeigeführt wird. Die Potentialverteilung im Hochspannungssystem ist durch Verändern der Spannung des einen Hochspannungspoles gegen Erde in sich verschoben, und diese Verschiebung ist für den normalen Betriebszustand in ihrer Wirkung auf den Stromkreis der Anzeige- bzw. Ausschaltvorrichtung durch eine zusätzliche Spannungskomponente in diesem Stromkreis ausgeglichen. Die die Potentiatv erteilrtng im Hochspannungssystem verändernden Mittel sind derart ausgebildet, daß bei Erdschluß des Hochspannungssystems die Änderung der Potentialverteilung im wesentlichen beseitigt wird, so daß die Anzeige- bzw. Auslösev orrichtung unter Einwirkung der zusätzlichen Spannung anspricht. Alle als potentialverschiebende Organe angegebenen Mittel, z. B. Kondensatoren, Heiztransformator u. dgl., sind dabei mit ihrem einen Anschlußpol an das Hochspannungssystem, mit dem anderen an Erde oder an einen Erdpotential besitzenden Punkt gelegt. Der Anzeigekreis ist ebenfalls mit seinem einen Pol an die Oberspannungsseite des Hochspannungstransformators der Anlage unter Vermittlung eines die Spannung auf kapazitativem Wege herabsetzenden Organes und mit seinem anderen Pol an Erde angeschlossen. Bei den durch Potentialverschiebung i7 dein Hochspannungssystem auftretenden Spannungsänderungen spricht daher die Anzeige- oder Ausschaltvorrichtung an.Protective device for high-voltage systems, in particular X-ray devices In the main patent 465 282 , a protective device for high-voltage systems, in particular X-ray devices, is described in which, if the high-voltage current is unintentionally diverted to earth due to a potential shift occurring in the high-voltage system, this event is displayed and / or the Current is brought about by means of an instrument coupled to the secondary winding of the transformer with one pole. The potential distribution in the high-voltage system is shifted by changing the voltage of one high-voltage pole to earth, and this shift is balanced for the normal operating state in its effect on the circuit of the display or switch-off device by an additional voltage component in this circuit. The means changing the potential distribution in the high-voltage system are designed such that in the event of a ground fault in the high-voltage system, the change in the potential distribution is essentially eliminated, so that the display or release device responds under the action of the additional voltage. All means specified as potential-shifting organs, e.g. B. capacitors, heating transformers and the like, are placed with their one terminal to the high-voltage system, with the other to earth or to an earth potential owning point. One pole of the display circuit is also connected to the high-voltage side of the high-voltage transformer of the system through the intermediary of an organ that reduces the voltage in a capacitive manner, and its other pole to earth. The display or switch-off device therefore responds to the voltage changes that occur as a result of the potential shift i7 in the high-voltage system.

Erfindungsgemäß ist die Anzeigevorrichtung an einem im normalen Zustand ein von Erdpotential verschiedenes Potential aufweisenden Punkt des Hochspannungssystems angeschlossen, der durch Kompensation seiner normalen Spannung durch die Spannung einer von derselben Quelle wie die Hochspannungsquelle gespeisten zusätzlichen Spannungsquelle auf Erdpotential gebracht wird. Die Potentialverschiebung im Hochspannungssystein erfolgt etwa dadurch, daß zwischen den Hochspannungspolen ein Ohmscher, induktiver, kapazitativ er oder gemischt geschalteter Spannungsteiler liegt, und daß einem Punkt dieses Spannungsteilers eine andere als die normale Spannung aufgezwun-;eIn wird.According to the invention, the display device is in the normal state on one a point of the high-voltage system which has a potential different from earth potential connected, by compensating its normal voltage with the voltage an additional voltage source fed by the same source as the high voltage source is brought to earth potential. The potential shift in the high voltage system takes place, for example, by the fact that between the high-voltage poles an ohmic, inductive, capacitive he or mixed switched voltage divider is, and that one Point of this voltage divider a different voltage than the normal voltage is forced on; a will.

Die Abbildungen lassen Ausführungsbeispiele nach der Erfindung erkennen.The figures show exemplary embodiments according to the invention.

In Abb. r ist in schematischer Weise ein Hochspannungstransformator dargestellt mit der Primärwicklung A und der Sekundärwicklung S. Diese wird durch den Widerstand T überbrückt. Besteht der Widerstand aus gleichen Elementen und ist der Hochspannungstransformator symmetrisch gebaut, so wird die Mitte M des Widerstandes iai freiem Zustande die Spannung 0 gegen Erde annehmen. Greift inan nun einen Punkt P des Hochspannungsteilers heraus, so wird dieser in freiem Zustande etwa die Spannung V gegeniiber 1T bzw. gegenüber Erde haben. Drückt man jedoch dem Punkt P eine andere Spannung auf, etwa die Spannung -V, dann verschiebt man dadurch die ganze Spannungsverteilung des Hochspannungssystems gegen Erde, und es erhält der Punkt P nunmehr die Spannung + V- V= 0V, und die Spannung des Punktes M, der im freien Zustande Erdpotential hätte, steigt auf den Wert V gegen Er de.In Fig. R is a high voltage transformer in a schematic way represented with the primary winding A and the secondary winding S. This is indicated by the resistor T bridged. The resistance consists of the same elements and is the high-voltage transformer is built symmetrically, so the middle M of the resistor generally assume the voltage 0 to earth in the free state. Now grab a point P of the high voltage divider, then this becomes approximately the voltage in the free state V against 1T or against earth. However, if you press the point P a different one If the voltage increases, for example the voltage -V, then one shifts the whole voltage distribution of the high-voltage system to earth, and point P now receives the voltage + V- V = 0V, and the voltage of the point M, the earth potential in the free state would have rises to the value V against earth.

Die zusätzliche Spannungskomponente greift gerade an diesem Punkte P an und gleicht im Sinne des Hauptpatentes die ohne diese zusätzliche Spannungskomponente gegen Erde verschobene Spannung des Punktes P aus.The additional tension component takes effect precisely at this point P and, in the sense of the main patent, equals the one without this additional stress component voltage of point P shifted to earth.

Die. Wicklung U eines Hilfstransformators, dessen Übersetzung entsprechend gewählt ist, und dessen Primärwicklung B aus derselben Quelle gespeist wird, wie die Primärwicklung A des Hochspannungssystems, liefert die zusätzliche Spannungskomponente, die infolge des Anschlusses der beiden Primärwicklungen A und B an dieselbe Stromquelle genau entsprechend den Spannungsschwankungen des frei gedachten Punktes P bei normalem Betrieb steigt und fällt.The. Winding U of an auxiliary transformer, the translation of which is selected accordingly, and whose primary winding B is fed from the same source as the primary winding A of the high-voltage system, provides the additional voltage component that, as a result of the connection of the two primary windings A and B to the same power source, exactly corresponds to the voltage fluctuations of the imaginary point P rises and falls during normal operation.

Die Wirkungsweise einer derartigen Einrichtung ist folgende: Am Punkt P ist die Anzeige- bzw. Ausschaltevorrichtung nach dem Hauptpatent angeschlossen. In normalem Betriebszustande besitzt der Punkt P eine bestimmte Spannung geggen Erde, die von der Wahl seiner Lage auf dem Spannungsteiler und der diese Spannung ausgleichenden zusätzlichen Spannungskomponente abhängt. Wurden z. B. seine Lage und die zusätzliche Spannungskomponente so gewählt, daß die an P liegenden Spannungen nahezu gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind, dann hat dieser Punkt im normalen Betriebe stets nahezu Erdpotential. Wird der Spannungszustand des Hochspannungssystems gegenüber Erde infolge ungewollter Ableitung des Hochspannungsstromes einer der Hochspannungsleitungen nach Erde verändert, dann ändert sich die Spannung, die der Punkt P frei auf dem Hochspannungsteiler besitzen würde. Da die zusätzliche Spannungskomponente sich nicht in gleicher Weise ändert, wird diese Spannungsänderung nicht ausgeglichen, und da4 die Spannungsänderung anzeigende Organ des Anzeige-bzw. Ausschaltestromkreises spricht an. Das gleiche tritt aber auch ein, wenn etwa durch ungewollte Berührung der beiden Hochspannungspole diese direkt oder über Erde kurzgeschlossen werden. In diesem Falle des Kurzschlusses erhält der Punkt P auf dem Spannungsteiler Erdpotential. Die zusätzliche Spannungskomponente wird nicht mehr durch die Spannung des Punktes P auf dem Spannungsteiler kompensiert. Sie bleibt durch den Kurzschluß der Hochspannungs-Leitung unverändert und bewirkt ihrerseits die Betätigung des die Spannungsänderung anzeigenden Organs im Anzeige- bzw. Ausschaltestromkreise.The mode of operation of such a device is as follows: At the point P is connected to the display or switch-off device according to the main patent. In normal operating conditions, the point P has a certain voltage against it Earth affected by the choice of its location on the voltage divider and of this voltage compensating additional stress component depends. Were z. B. its location and the additional voltage component selected so that the voltages applied to P. are almost the same size and directed in opposite directions, then this point has in the normal operations always close to earth potential. Becomes the state of tension of the high voltage system compared to earth as a result of unwanted discharge of the high-voltage current one of the High voltage lines changed to earth, then the voltage changes that of the Would own point P free on the high voltage divider. Because the additional stress component does not change in the same way, this voltage change is not compensated, and da4 the voltage change indicating organ of the display or. Switch-off circuit speaks to. But the same thing also occurs, for example through unintentional contact of the two high-voltage poles, these are short-circuited directly or via earth. In this case of a short circuit, point P on the voltage divider receives ground potential. The additional tension component is no longer due to the tension of the point P compensated on the voltage divider. It remains through the short circuit of the high-voltage line unchanged and in turn causes the actuation of the voltage change indicating Organ in the display or switch-off circuits.

Die ausführlich an Hand des aus Widerstandselementen gedachten Spannungsteilers beschriebenen Vorgänge wiederholen sich in ganz analoger Weise, wenn an Stelle der Hochspannungsteilung mittels Widerständen eine Hochspannungsteilung mittels Kondensatoren erfolgt.The detailed on the basis of the voltage divider, which is made up of resistance elements The processes described are repeated in a completely analogous manner if instead of the High voltage division by means of resistors a high voltage division by means of capacitors he follows.

Ein Vorteil der Spannungsteilung mittels Kondensatoren ist darin zu erblicken, daß der Punkt P des als Sonde zu bezeichnenden Organs nicht in direkt leitender Verbindung mit dem Hochspannungssystem steht, sondern in ähnlicher Weise wie bei der Anordnung nach dem Hauptpatent mit dem Hochspannungssystem nur kapazitiv gekoppelt ist. Dadurch ist die Gefahr vermieden, die der Einrichtung bei direkt leitender Verbindung des Punktes P mit dem Hochspannungssystem bei einem etwa eintretenden Erdschluß drohen könnte. Hinzu kommt der weitere Vorteil, daß ein kapazitiver Spannungsteiler -wesentlich weniger Energie verbraucht als ein aus Widerstandselementen bestehender.One advantage of voltage division using capacitors is that see that the point P of the organ to be designated as a probe is not in direct conductive connection with the high-voltage system, but in a similar way as with the arrangement according to the main patent with the high-voltage system only capacitive is coupled. This avoids the danger of setting up directly conductive connection of the point P with the high-voltage system in the event of an approximately occurring Earth fault could threaten. In addition, there is the further advantage that a capacitive voltage divider - Consumes significantly less energy than one consisting of resistance elements.

In Abb. a ist schematisch dargestellt, wie dem Punkt P mittels eines kapazitiven Spannungsteilers in freiem Zustande eine von :N=ull verschiedene Spannung gegeben wird, die erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Spannungskomponente auszugleichen ist. Die Kapazitäten C1 und C2 stellen die Kapazitäten des Hochspannungssystems gegen Erde dar. Sie setzen sich zusammen aus der Isapazität der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators gegen Kern und Primärwicklung, der Kapazität der Durchführungen gegen das Gehäuse und der Kapazität der Hochspannungsleitung gegen die Umgebung. Setzt man nahezu symmetrischen Aufbau voraus, so sind diese beiden Kapazitäten nahezu gleich. Um dem Punkt P Bein von Null verschiedenes Potential zu geben, wird die Hochspannung zwischen den Polen S, und S= der Sekundärwicklung durch die Kapazitäten C.., C." C" unterteilt und der Punkt P etwa zwischen C., und C, gelegt. Ist der Aufbau nicht symmetrisch, wie z. B. bei Röntgeneinrichtungen, bei denen an einem Pol der Hochspannungswicklung auch ein Heiztransformator für die Beheizung der Glühkathode der Röntgenröhre angeschlossen ist, so ist das Schema für die Spannungsverteilung anders zti wählen, etwa wie in Abb. 3. Hier ist dadurch, daß die Kapazitäten I(1 und I(2 an Stelle der Kapazität C1 der Abb.2 getreten sind, während nur eine Kapazität 11; der Kapazität C= von Abb.2 entspricht, diese Unsvnimetrie angedeutet. In diesem Falle kann der Punkt P in der Mitte zwischen den beiden HQclispannungspolen S, und S= der Hochspannungsquelle angeschlossen werden.- Er besitzt dennoch ein von Null verschiedenes Potential, das wieder erfindungsgemäß durch die zusätzliche Spannungskomponente auszugleichen ist.In Fig. A is shown schematically how the point P by means of a capacitive voltage divider in free state a voltage different from: N = zero is given to compensate according to the invention by an additional stress component is. The capacitances C1 and C2 represent the capacities of the high voltage system against earth. They are made up of the isapacitance of the secondary winding of the high-voltage transformer against the core and primary winding, the capacity of the Bushings against the housing and against the capacity of the high voltage line the environment. Assuming an almost symmetrical structure, so are these two capacities are almost the same. Around the point P leg something different from zero To give potential, the high voltage between the poles S, and S = of the secondary winding divided by the capacities C .., C. "C" and the point P roughly between C., and C, placed. If the structure is not symmetrical, e.g. B. X-ray equipment, where there is also a heating transformer for one pole of the high-voltage winding the heating of the hot cathode of the X-ray tube is connected, so is the scheme choose different zti for the stress distribution, for example as in Fig. 3. This means that that the capacities I (1 and I (2 have taken the place of the capacitance C1 in Fig. 2, while only one capacity 11; corresponds to the capacitance C = of Fig.2, this unsvnimetry indicated. In this case the point P can be in the middle between the two high voltage poles S, and S = to be connected to the high voltage source - it still has a potential different from zero, which again according to the invention by the additional Tension component is to be compensated.

Als Kapazitäten können die Durchführungsisolatoren der Anlage selbst verwendet werden, indem die innere Durchführung den einen Belag des Kondensators, ein von Erde isolierter äußerer Flansch den anderen Belag des Kondensators darstellt.The system's bushing insulators themselves can be used as capacities can be used by placing the inner bushing on one layer of the condenser, an outer flange isolated from earth represents the other face of the capacitor.

Abb. ,4 stellt schematisch eine derartige Anordnung dar, bei der die Spannungsverschiebung durdh einen Heiztransformator H erzeugt ist. Durch die Wahl der Größe der Elektroden F kann die Kapazität der durch die Durchführungsisolatoren gebildeten Kondensatoren geändeert werden und damit, ebenso wie durch die Wahl bzw. Veränderung des Cbersetzüngsverhältnisses der die zusätzliche Spannungskomponente liefernden Spannungsduelle, die Spannung des als Sonde bezeichneten Organs (Punkt P ) nach Wunsch eingestellt werden, welches diese zur Betätigung der Anzeige- bzw. Ausschaltevorrichtung dienende Spannung dem auf Spannungsänderungen ansprechenden Organ zuführt.Fig. 4 schematically shows such an arrangement in which the Voltage shift by a filament transformer H is generated. By choice the size of the electrodes F may be the capacitance of the bushing insulators formed capacitors are changed and thus, as well as by the choice or Change in the translation ratio of the additional stress component supplying voltage duels, the voltage of the organ called the probe (point P) can be set as required, which is used to activate the display or Switching off the voltage that responds to voltage changes Organ supplies.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Protective device for high-voltage systems, in particular X-ray devices, according to patent 465 282, in which due to the derivation of the high-voltage current to earth, the potential distribution changes in the high-voltage circuit, an indicator responsive to changes in voltage Switching off device is triggered, characterized in that it is connected to an im normal state a point having a potential different from earth potential of the high voltage system is connected by compensating its normal Voltage by the voltage of one of the same sources as the high voltage source fed additional voltage source is brought to earth potential.

2. Guard according to claim i, characterized in that the connection point is at an intermediate the voltage divider lying on the high voltage poles.

3. Guard according to claims i and 2, characterized in that the connection point to the high-voltage generator connected via capacities.

4. Protection device according to claim z to 3, characterized characterized in that the capacities by coatings on the bushing insulators of the high-voltage poles are formed, on the connecting line of which the connection point lies.

5. Protection device according to claim z to 4, characterized in that the Capacity of the capacitors formed by deposits on the bushing insulators is set so that the connecting line of the pads is one of the additional Voltage corresponding to the same high voltage to earth.