DE587596C

DE587596C - Device for generating controllable high DC voltage from three-phase current

Info

Publication number: DE587596C
Application number: DES86693D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1928-07-23
Filing date: 1928-07-23
Publication date: 1933-11-18
Also published as: NL29393C; FR673807A

Description

Für besondere Aufgaben der Durchleuchtung und Bestrahlung mit Röntgen- oder Kathodenstrahlen sind Einrichtungen zur Erzeugung sehr hoher Gleichspannung erforderlich, die auch bei stärkerer Stromentnahme eine nur wenig schwankende Gleichspannung herzugeben vermögen. For special tasks of fluoroscopy and radiation with X-rays or cathode rays facilities for generating very high DC voltage are required, which also applies to are able to produce an only slightly fluctuating DC voltage with greater current consumption.

Mit Wechselstrom betriebene, Kondensatoren enthaltende GleichrichteranordnungenRectifier arrangements operated with alternating current and containing capacitors

ίο kommen so hohen Anforderungen nicht nach. Man ist gezwungen, zum Betriebe mit Drehstrom überzugehen. An die Klemmen eines Hochspannungstransformators für Drehstrom wird irgendeine bekannte Gleichrichteranordnung angeschlossen, beispielsweise sechs Ventilröhren in der bekannten Graetzschen Schaltung. Die Forderung jedoch, die erzeugte Spannung in einem weiten Bereich abstufbar zu machen, führt zu verhältnismäßig unübersichtlichen An-Ordnungen und zu großen Abmessungen der ganzen Einrichtung. Selbst wenn man zur Spannungsregelung nicht einen besonderen, genügend leistungsfähigen Regelungstransformator zwischen Drehstromquelle und Nieder-Spannungswickelung des Hochspannungstransformators schaltet, sondern die Niederspannungswickelung des Hochspannungstransformators selbst mit Anzapfungen versieht,. so wird doch für die Primärwickelung und ihre Anzapfungen wie auch für die Stufenschalter, an welche die Anzapfungen angeschlossen werden, viel Raum nötig. Einrichtungen solcher Art haben sich, obgleich Bedarf dafür vorhanden eingeführt; denn gerade bei solchen Einrichtungen kommt es schon wegen der viel Platz beanspruchenden Gleichrichteranordnung besonders darauf an, Raum zu sparen.ίο do not meet such high requirements. One is forced to switch to operation with three-phase current. To the terminals of a high-voltage transformer for three-phase current any known rectifier arrangement is connected, for example six valve tubes in the well-known Graetz circuit. The requirement, however, is the voltage generated Making them gradable over a wide range leads to relatively confusing arrangements and too large dimensions of the whole facility. Even if you don't have a special, Sufficiently powerful control transformer between the three-phase current source and the low-voltage winding of the high-voltage transformer switches, but the low-voltage winding of the high-voltage transformer even provided with taps. so for the primary winding and its taps as well as for the tap changer, to which the taps are connected, a lot of space is required. Facilities of such Species have introduced themselves, although there is a need for it; because especially with such Facilities are there because of the space-consuming rectifier arrangement especially on saving space.

Eine wesentliche Vereinfachung der Anlage, insbesondere eine weitgehende Verkleinerung ihres Raumbedarfs, wird bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden solchen Einrichtung dadurch erzielt, daß die Umschaltung von Stern auf Dreieck und umgekehrt zur Regelung der Hochspannung mit herangezogen wird, so daß der Regelungsbereich der vorhandenen Regelungsvorrichtung auf die Hälfte oder ein Drittel verkleinert werden kann und dafür der Regler : selbst zwei- oder dreimal nacheinander betätigt wird. Eine Verringerung der Stufenzahl der Regelung und der Anzapfungen der Nieder-Spannungswickelung des Hochspannungstransformators auf die Hälfte ergibt sich, wenn nur auf der Niederspannungsseite von Stern auf Dreieck oder umgekehrt geschaltet wird, und eine Verringerung auf ein Drittel, wenn außerdem noch die Umschaltung von Stern auf Dreieck auf der Hochspannungsseite erfolgt. ;A significant simplification of the system, in particular an extensive reduction in size their space requirements, is the subject of such a device forming the subject of the invention achieved by switching from star to delta and vice versa to regulate the High voltage is also used, so that the control range of the existing control device can be reduced to half or a third and for this the controller: itself operated two or three times in succession will. A reduction in the number of stages in the regulation and the taps in the low-voltage winding of the high-voltage transformer by half results if only on the low-voltage side of star Triangle or vice versa is switched, and a reduction to a third if in addition the switchover from star to delta is still carried out on the high-voltage side. ;

Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der, in der an sich bekannten Weise, die einzelnen Grobstufen durch einen Feinregler in Purzelbaumschaltung überbrückt werden. Es wird dann nur die Kurbel des Feinreglers, sei es von Hand, sei es durch einen besonderen, vom Schalttisch her gesteuerten Motor, in Umdrehung versetzt, und es erfolgt jedesmal, wenn die Gleitkontaktvorrichtung in ihre Endstellung gelangt, die Anschaltung an die nächste Grobstufe mit vertauschten Anschlüssen; nachAn arrangement is particularly useful in which, in the manner known per se, the individual coarse stages can be bridged by a fine regulator in somersault circuit. Then only the crank of the fine regulator, be it by hand, be it by a special one, Motor controlled by the indexing table, set in rotation, and it takes place every time the sliding contact device reaches its end position, the connection to the next coarse level with reversed connections; after

Durchlaufen aller Grobstufen erfolgt zweckmäßig selbsttätig die Umschaltung von Stern auf Dreieck durch einen dreipoligen Umschalter. Hierauf beginnt der Vorgang von neuem. In der Abbildung ist die neue Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach schematisch dargestellt.When all coarse levels are passed through, the changeover from star is expediently automatic to triangle by a three-pole changeover switch. The process then begins again. In the figure, the new device is in one embodiment of the circuit arrangement shown schematically after.

An die drei Leiter R, S, T der Drehstromleitung ι sind die einen Enden der drei Nieder-Spannungswickelungen 9 eines Hochspannungs-' transformator 9, 8 für Drehstrom angeschlossen. Jede dieser Wickelungen, die in bekannter Weise auf einem dreischenkeligen, symmetrisch gebauten Eisenkern angeordnet sind, besitzt eine Reihe von Anzapfungen 2, die mit einem Stufenschalter 3, 4 verbunden sind. Jeder Stufenschalter 3, 4 besteht ans zwei Teilen mit je einem Schalthebel 10. Die beiden Schalthebel 10 sind durch einen Feinregler 5 verbunden, auf dem das Kontaktstück 6 gleitet. Dieses 'ist mit einem dreipoligen Umschalter 7 verbunden, der zweckmäßig aus zwei einzelnen, durch besondere Schütze betätigten Schaltern besteht. In der in voller Linie dargestellten Lage des Schalters 7 sind die drei Niederspannungswickelungen in Stern, in der in gestrichelter Linie wiedergegebenen Stellung dieses Schalters sind sie in Dreieck geschaltet.One ends of the three low-voltage windings 9 of a high-voltage transformer 9, 8 for three-phase current are connected to the three conductors R, S, T of the three-phase line ι. Each of these windings, which are arranged in a known manner on a three-legged, symmetrically constructed iron core, has a number of taps 2 which are connected to a tap changer 3, 4. Each step switch 3, 4 consists of two parts, each with a switching lever 10. The two switching levers 10 are connected by a fine regulator 5 on which the contact piece 6 slides. This' is connected to a three-pole changeover switch 7, which expediently consists of two individual switches operated by special contactors. In the position of the switch 7 shown in full line, the three low-voltage windings are in star, in the position of this switch shown in dashed line they are connected in delta.

Die Hochspannungswickelungen 8 sind, um das Schaltbild nicht zu verwirren, nur in Sternschaltung abgebildet. Sie können in der gleichen Weise wie die Niederspannungswickelungen von Stern auf Dreieck umgeschaltet werden, wobei vorteilhaft der erforderliche Umschalter, da er Hochspannung führt, in den Transformatorkessel hochspannungssicher eingebaut wird.In order not to confuse the circuit diagram, the high-voltage windings 8 are only in star connection pictured. You can do in the same way as the low voltage windings of Star can be switched to delta, the required changeover switch being advantageous since it Leads high voltage, in the transformer tank is installed high voltage safe.

Die neue Einrichtung arbeitet bei selbst-' tätigem Betrieb der Anlage durch Fernsteuerung in der folgenden Weise: Die Gleitkontaktvorrichtungen 6 der drei Feinregler 5- werden durch einen gemeinsamen, umsteuerbaren Elektromotor angetrieben und schalten in ihren Endstellungen mit Hilfe eines Maltesergetriebes die drei Stufenschalter 3, 4 um einen Schritt weiter, die, um gleichzeitiges Umschalten zu gewährleisten, miteinander durch Zahnräder gekuppelt sind. Geht man von der höchsten Gleichspannung aus, so ist der Hochspannungstransformator zunächst primär in Dreieck und sekundär in Stern geschaltet. Nachdem nun bei der Weiterschaltung der drei Stufenregler 3, 4 die niedrigste Sekundärspannung erreicht ist, unterbricht jeder Stufenschalter 3, 4 die Hilfswickelung eines dreipoligen Schützes, durch das die primäre Dreieckschaltung hergestellt war. Hierauf werden die Enden der drei Feinregler 5 an die Stufe der Grobregler 3, 4 für höchste Spannung angeschlossen, und die Hilfswickelung eines zweiten dreipoligen Schützes wird unter Spannung gesetzt, durch das die primäre Sternschaltung hergestellt wird. Es ist aber auch möglich, die beiden Schütze durch einen einzigen dreipoligen Umschalter 7 zu ersetzen.The new device works with the automatic operation of the system by remote control in the following way: The sliding contact devices 6 of the three fine regulators 5- are operated by a common, reversible electric motor driven and shift in their end positions with the help of a Geneva gear three step switches 3, 4 one step further, which, in order to ensure simultaneous switching, are coupled to each other by gears. Assuming the highest DC voltage off, the high-voltage transformer is initially primarily in triangle and secondary connected in star. Now that when the three step controllers 3, 4 are switched on, the the lowest secondary voltage is reached, each step switch 3, 4 interrupts the auxiliary winding a three-pole contactor through which the primary delta connection was established. On that the ends of the three fine regulators 5 are connected to the stage of the coarse regulators 3, 4 for the highest voltage connected, and the auxiliary winding of a second three-pole contactor is under Voltage is set by which the primary star connection is established. It is also possible to replace the two contactors with a single three-pole changeover switch 7.

Bei dem Weiterregeln nach unten dreht sieh, vom zweckmäßig induktiven Feinregler 5 betätigt, der Stufenschalter 3, 4 schrittweise weiter, bis die niedrigste Spannung bei primärer Sternschaltung erreicht ist. Das Gleitkontaktstück 6 durchläuft hierbei zum zweitenmal den gesamten Regelungsbereich der Stufenschalter 3,4. Danach wird das Schütz für die primäre Sternschaltung ausgeschaltet und gleichzeitig, beispielsweise durch einen Motor, die Hochspannungswickelung 8 des Transformators von Stern auf Dreieck umgeschaltet. Hierauf werden die Enden der Feinregler wieder an die Stufe für die höchste Spannung angeschlossen und die Hilfswickelung des Schützes für die primäre Sternschaltung wieder eingeschaltet. Beim Weiterregeln wird sodann der Regelungsbereich der Grobregler 3, 4 zum dritten Male durchlaufen, bis die niedrigste Sekundärspannung erreicht ist.When you continue to regulate downwards, see, actuated by the useful inductive fine regulator 5, the step switch 3, 4 step by step until the lowest voltage at primary Star connection is reached. The sliding contact piece 6 runs through this for the second time the entire control range of the step switch 3.4. After that the contactor for the primary Star connection switched off and at the same time, for example by a motor, the high-voltage winding 8 of the transformer Star switched to delta. The ends of the fine controls are then back to the stage connected for the highest voltage and the auxiliary winding of the contactor for the primary Star connection switched on again. If you continue to regulate, the area of regulation then becomes run through the coarse controller 3, 4 for the third time until the lowest secondary voltage is reached is.

Bei der beschriebenen Reihenfolge der Schaltungen ist für den höchsten Spannungsbereich primäre Dreieck- und sekundäre Sternschaltung benutzt worden, für den mittleren Bereich primäre Stern- und sekundäre Sternschaltung, für den niedrigsten primäre Stern- und sekundäre Dreieckschaltung. Man kann die Umschaltung für die entsprechenden Bereiche auch so vornehmen, daß man von primärer Dreieck- und sekundärer Sternschaltung über die primäre Dreieck-, sekundäre Dreieck- zur primären Stern- und sekundären Dreieckschaltung übergeht. The circuit sequence described is for the highest voltage range primary delta and secondary star connection have been used for the middle area primary star and secondary star connection, for the lowest primary star and secondary Delta connection. You can also switch over for the corresponding areas like this make that one of the primary delta and secondary star connection over the primary Delta, secondary delta, primary star and secondary delta connection.

Die erforderliche Größe des Regelungsbereiches der Stufenregler 3, 4 ist durch die Forderung bestimmt, daß die zwei oder drei Regelungsabschnitte, die bei der neuen Einrichtung geschaffen sind, sich lückenlos aneinanderschließen. Es müssen demnach die Stufenregler 3, 4 die Spannungen im Verhältnis 1 : ]/ 3 ändern. Erfolgt die Umschaltung von Hand, so kann der Bereich ein wenig größer sein, wodurch die Handhabung erleichtert wird. Der Bereich darf aber nicht kleiner sein, da sonst Lücken entstehen.The required size of the control range of the stage regulators 3, 4 is determined by the requirement that the two or three control sections that are created in the new device, seamlessly join one another. The step regulators 3, 4 must therefore change the voltages in a ratio of 1:] / 3. If the switchover is done manually, the area can be a little larger, which makes handling easier. However, the area must not be smaller, otherwise there will be gaps.

Die Umschaltung eines Drehstromtransformators von Stern auf Dreieck und umgekehrt zur Veränderung der vom Drehstromtransformator gelieferten Spannung ist an sich bekannt. Ebenso ist es bekannt, bei einem Wechselstromtransformator die einzelnen Grobstufen durch einen Feinregler zu überbrücken, der wiederholt benutzt wird. Dagegen ist es neu und besonders vorteilhaft, bei einem Gleichhochspannung liefernden Drehstromröntgenäpparat den gesamten Regelbereich durch die Stern-Dreieck-Umschaltung in zwei sich aneinander anschließende Abschnitte zu zerlegen und die aus Grobstufen- und Feinregler be-Switching a three-phase transformer from star to delta and vice versa to change the voltage supplied by the three-phase transformer is known per se. It is also known to use the individual coarse stages in an alternating current transformer to be bridged by a fine regulator that is used repeatedly. It is against it new and particularly advantageous for a three-phase X-ray apparatus delivering DC high voltage the entire control range through the star-delta switchover in two to each other to dismantle the subsequent sections and the

stehende, an sich bekannte Regeleinrichtung in jedem dieser Abschnitte, also zweimal hintereinander, zu benutzen.standing, known control device in each of these sections, i.e. twice in a row, to use.

Die Möglichkeit, bei einem Drehstromröntgenapparat die Regeleinrichtung in der geschilderten Weise zu vereinfachen und zu verbilligen, macht die Verwendung von Drehstrom an Stelle des sonst üblichen Wechselstromes für die Erzeugung der gewünschten, stetig regelbaren hohen ίο Gleichspannung besonders empfehlenswert.The possibility of using the control device in the case of a three-phase X-ray apparatus Way to simplify and cheaper makes the use of three-phase current in place of the otherwise usual alternating current for the generation of the desired, continuously controllable high ίο DC voltage particularly recommended.

Claims

Patent claims:

1. Device for generating continuously adjustable high DC voltage from three-phase current within a large range for the operation of X-ray or cathode ray tubes with a high-voltage transformer for three-phase current, on its high-voltage. On the voltage side connected rectifier arrangement and device for regulating the generated high-voltage, characterized by a switching device for switching at least the low-voltage windings ■ of the three-phase transformer from star to delta and vice versa, which is operated after passing through the control range in such a way that the same control device, the the voltage changes at least up to the ratio x:] / 3 , can come into effect again.

2. Device according to claim 1, characterized by a control device in the form of three tap changers that are inevitably moved together, e.g. by gearwheels, with the taps of the three primary windings of the high-voltage transformer are connected.

3. Device according to claim 2, characterized characterized in that each step switch is assigned a fine regulator, from step is switched to a stage with alternating connections.

4. Device according to claim 3, characterized in that the sliding contact device of the fine controller in their end positions automatically, if necessary by a Geneva gear, the further switching causes to the next coarse level.

5. Device according to claim 4, characterized in that after reaching the in the last coarse level, the switchover from star to delta or vice versa is automatic he follows.

6. Device according to claim 1, characterized in that after switching the Primary winding from star to delta or vice versa and running through the Control range also includes the high-voltage winding from star to delta or vice versa is switched.

7. Device according to claim 6, characterized in that the switch to the high-voltage side by a high-voltage safe in the transformer tank built-in switch, which is operated by an isolated motor.

1 sheet of drawings