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Schaltungsanordnung zum genauen Schalten von im voraus bestimmbaren
Elektrizitätsmengen für elektrische Apparate mit Abschaltverzögerung Will man bei
einem Röntgenapparat, der mit einem ntAs-Relais versehen ist, zur Vereinfachung
für das Abschalten des Röhrenetromes ein elektromagnetisches Schütz verwenden, dann
macht sich der durch die Abschaltverzögerung des Schützes bedingte Fehler beim Abschalten
des Röhrenstromes besonders für kurze Schaltzeiten sehr störend bemerkbar. Für Röntgenapparate
mit elektromagnetisch wirkendem inAs-Relais (Motorrelais) und -nicht trägheitslosen
Schaltvorrichtungen ist bereits vorgeschlagen worden, den durch die Schaltverzögerung
verursachten Fehler beim Schalten einer bestimmten Elektrizitätsmenge durch eine
entsprechende Korrektion bei der Einstellung des Relais zu berücksichtigen. Die
Korrektion, die bei solchen mAs-Relais für eine bestimmte Verzögerungszeit in Frage
kommt, muß aber der Röhrenstromstärke proportional sein. Um die Stromabhängigkeit
der Korrektionswerte zu gewährleisten, sind daher besondere Vorrichtungen und Schaltelemente
erforderlich, durch die die Schaltungsanordnung eines Röntgenapparates in unerwünschter
Weise vergrößert wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Schaltungsanordnung zum
genauen Schalten von im voraus bestimmbaren Elektrizitätsmengen für elektrische
Apparate mit Abschaltv erzögerung, insbesondere für Röntgenapparate, die mit einem
srtAs-Relais versehen sind, bei dem eine Entladungsröhre (Elektronenröhre, Verstärkerröhre,
Glimmröhre, gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsröhre o. dgl.) durch die an
einem IVIeßkondensator auftretende Ladespannung gesteuert wird, betrifft, wird zum
Ausgleich der Schaltverzögerung bei einem solchen Apparat in den Steuerkreis der
Entladungsröhre des mAs-Relais ein in Serie mit dem VIeßkondensator geschalteter
Ohmscher Widerstand eingebaut, der so bemessen ist oder bei der Einstellung der
zu schaltenden Elektrizitätsmenge
zwangsläufig so regulier<
wird, daß der an ihm auftretende Spannungsabfall zu der Steuerspannung der Entladungsröhre
des in dem Augenblick, in dein die Abschaltung durch diese Röhre eingeleitet wird,
gerade den Betrag beiträgt, um den die Spannung des Meßkondensators in der Abschaltzeit
bei unveränderlicher Stromstärke weiterhin ansteigt. Da der Spannungsabfall an dem
Ohmschen Widerstand im Steuerkreis proportional dein zu schaltenden Strom ist, ist
hier für den Ausgleich der Schaltverzögerung beim Schalten einer bestimmten Elektrizitätsmenge
keine besondere stromabhängige Regelvorrichtung erforderlich. Für den Ausgleich
der Schaltverzögerung ist es in bezug auf die Größe des in den Steuerkreis geschalteten
Ohnischen Widerstandes somit gleichgültig, ob beim Schalten einer bestimmten Elektrizitätsstenge
eine kleine oder eine große Stromstärke verwendet wird. Die Abschaltung des Stromes
wird durch die Entladungsröhre infolge. der Spannungserhöhung im Steuerkreis automatisch
um so eher eingeleitet, je größer der zu schaltende Strom ist, entsprechend der
größeren Elektrizitätsmenge, die dabei während der Abschaltzeit in den Kondensator
fließt. Da der an dem Ohmscheu Widerstand ini Steuerkreis auftretende Spannungsabfall
bei jeder Schaltung ebenso groß sein muß, wie die Steuerspannung durch die :Nachladung
des Meßkondensators in der Abschaltzeit ansteigt, gilt grundsätzlich folgende Beziehung:
R#J=J#t,,:C oder R=t,,:C(1) wobei R den Ohmschen Widerstand im Steuerkreis, J die
Stärke des zu schaltenden Stromes in dein Augenblick, in dem die Abschaltung durch
die Entladungsröhre eingeleitet wird, t,, die Abschaltverzögerung und C die Kapazität
des Meßkondensators bedeuten. Aus dieser Gleichung ist zu ersehen, daß der Olimsche
Widerstand R im Steuerkreis bei Änderung der Kapazität C des Meßl:ondensators ebenfalls,
und zwar in umgekehrtem Verhältnis, verändert werden muß.
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In den Fig. i bis .4 sind Ausführungsbeispiele der neuen Schaltungsanordnung
für einen schützgesteuerten Röntgenapparat reit trägheitslos arbeitendem niAs-Relais
dargestellt.
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Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. i liegt der :Meßkondensa.tor
i mit einem veränderlichen Ohmschen Widerstand 2 im N ebenschluß zu einem festen
Ohmschen Widerstand 3, der zwischen die beiden Hälften der Selzundiirwiclzlting
d. des Hochspannungstransformators , in den Rölirenstrornkreis eingebaut ist. Die
Einstellung der verschiedenen wAs-Werte wird hierbei durch Veränderung des Ohmschen
Widerstandes 2 erreicht. Bei dieser Schaltungsanordnung ist allerdings die Stromverteilung
auf die beiden parallel geschalteten Stromzweige mit den Widerständen 2 und 3 infolge
der an dem Meßkondensator i auftretenden Gegenspannung nicht immer gleich groß.
Aus dieseln GrunCl- eignet sich diese Schaltungsanordnung auch bei Verwendung von
trägheitsfreien Abschaltvorrichttingen nicht besonders für exakte Schaltungen.
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Erfindungsgemäß wird zum Ausgleich der Sclialtv-rzögerung in den Steuerkreis
der hier für das rii.A.s-Rclais verwendeten gittergestetterteli Gas- oder Dampfentladungsröhre
6 in Serie mit dem Meßkondensator i ein Ohnischer Widerstand 7 eingebaut. Die Gröle
dieses Ohmschen `'Widerstandes kann nach obiger Gleichung (i) aus den Werten für
die Verzögerungszeit t, und für die Kapazitt C des Meßkondensators i berechnet werden.'
Da hier die Einstellung der verscliiedencn mAs-Werte außerhalb des Steuerkreises
der Entladungsröhre erfolgt, kann der Olimsche Widerstand ;für sämtliche Einstellungen
den gleichen Wert behalten. Die gleiche Bez iehung für die Größe des Ohmschen Widerstandes
7 gilt auch, wenn die Ladung des Meßkondeiisators i über einen Stront= oder Stromspannungswandler
erfolgt.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. i ist folgende:
Beim Schließen des Schalters 8 zieht das Schütz g an und legt den Hochspannungstransformator
5 an die \etzspanming io, so claß bei geheizter Röntgenröhre i i im Röhrenstromkreis
ein bestimmter - Strom fließen kann. Gleichzeitig mit dem Schließen des Schalters
8 wird der im Entladekreis des Meßkondensators befindliche Ruhekontakt 2; geöffnet,
so daß der Röhrenstron in den Meßkondensa.tor fließen muß und diesen auflädt. Sobald
die Spannungen am Meßkondensator i und an dein Olirnschen Widerstand 7 zusaminen
den Wert der Zündspannung der gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsrö,hre
6 erreicht haben, fließt durch die Entladungsröhre 6 von der Gleichstromquelle 1=
aus ein Strom, der über ein Relais 13 den Ruhekontakt 14 im Schützstromkreis öffnet.
Die Abschaltung des Röntgenapparates durch das Schütz g erfolgt nun nach Ablauf
der als konstant angesehenen Verzögerungszeit t,, dieses Schützes, in der sich der
'Meßkondensator i vollends so weit aufgeladen hat, als der gewünschten, durch die
Röntgenröhre i i zu schickenden Elektrizitätsmenge e:itspricht. Beim Öffnen des
Schalters 8 wird
der Ruhekontakt 27 wieder- geschlossen, und der
Meßkondensator kann sich über. den Widerstand 28 entladen. Wenn der zu schaltende
Strom, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine Welligkeit besitzt (Halbwellen-
oder Ganzwellenbetrieb), wird in vorteilhafter Weise zur Vermeidung eines durch
größere Strom-,velligkeit verursachten Fehlers des iyiAs-Relais parallel zu dem
Ohmschen Widerstand 7 ein Glättungskondensator 15 geschaltet.
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In der Fig.2 ist ein: Ausführungsbeispiel der neuen Schaltungsanordnung
für einen Kondensatorapparat dargestellt, bei dem das Ein- und Ausschalten des Röhrenstromes
mit Hilfe eines mit Verzögerung arbeitenden, elektromagnetisch betätigten Hochspannungsschalters
16 erfolgt. Die beiden Kondensatoren 17 dieses Apparates werden bei kurzg
Cr eschlossenem Meßkondensator 2i durch den Ladetransformator 18 übex die beiden
Ventile 19 aufgeladen. Beim Schließen des Schalters 8 wird der im Entladekreis des
Meßkondensators -befindliche Ruhekontakt 27 geöffnet und der Hochspannungsschalter
16 geschlossen. Die Kondensatoren 17 können sich nun über die Röntgenröhre
io entladen. Der Meßkondensator 2i,. durch den das mAs-Relais beim -Abschalten des
Röhrenstromes in entsprechender Weise, wie im Ausführüngsbeispiel nach Fig: r, gesteuert
wird, ist hier unmittelbar in den Röhrenstromkreis eingebaut und für die Einstellung
der verschiedenen- inAs-Werte regulierbar ausgebildet. Der gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Ausgleich der Schaltverzögerung dienende, in den Steuerkreis der gittergesteuerten
Gas-oder Dainpfentladungsröhre 6 des yhAs-Relais und in Serie mit dem Meßkondensator
21 geschaltete Ohmsche- Widerstand 22 muß zwangsläufig mit der Kapazität 21 so reguliert
werden, da,ß für jede Einstellung eines mAs-Wertes die obige Gleichung t erfüllt
ist. Setzt man in Gleichung z für C den Wert O : E, wobei O die geschaltete
Elektrizitätsmenge und E, die Zündspannung der gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsröhre
6 bedeuten, dann erhält man: R-t"#8,:0. R muß also um so größer sein, je größer
die Zündspannung E, der Entladungsröhre 6 ist, und muß um so kleiner sein, je größer
die zu schaltende Elektrizitätsmenge O ist.
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Bisher wurde angenommen, daß die Abschaltverzögerung t" immer gleich
groß ist. Bei Verwendung eines Hochspannungsschalters 16 (F ig. 2) kann diese Verzögerungszeit
infolge der verschieden langen öftnungsfunken 'von der .Spannung des zu schaltenden
Stromes abhängig sein. In diesem Falle ist es vorteilhaft, den Ohmschen Widerstand
22 auch noch bei der Spannungseinstellung des Apparates durch den Regeltransformator
23 zwangsläufig und entsprechend - der Spannungsabhängigkeit zu regulieren. Zweckmäßigerweise
wird dann der Ohmsche Widerstand 22 in zwei regulierbare Widerstände aufgeteilt,
wovon der eine mit dem Meßkondensator 21 und der andere mit dem Regeltransformator
23 zwangsläufig reguliert wird. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen
Anordnung schematisch dargestellt. Bei Einstellung einer größeren Kapazität für
den Meßkondensator 21 wird dabei der Ohmsche Widerstand 22 zwangsläufig verkleinert,
während bei Einstellung einer höheren Spannungsstufe an dem Regeltransforma,tor
23 auch der Widerstand 22 - vergrößert wird: In dem durch Fig. 3 dargestellten weiteren
Ausführungsbeispiel der neuen Schaltungsanordnung ist nur der Gitterkreis des- mAs-Relais
eines Röntgenapparates gezeigt, der im übrigen in der gleichen oder in ähnlicher
Weise geschaltet .sein kann wie der Apparat in dem zuletzt angeführten Ausführungsbeispiel.
Der Meßkondensator 24 liegt hier nicht selbst im Gitterkreis der gittergesteuerten
Gas- oder Dampfentladungsröbre 6, und die Einstellung der verschiedenen mAs-Werte
erfolgt hier nicht durch Veränderung der Kapazität des Meßkondensators 24, sondern
mit Hilfe eines veränderlichen Ohmschen Widerstandes 25, der als Spannungsteiler
an dem Meßkondensator 24 liegt. Der erfindungsgemäß zum Ausgleich der Schaltverzögerung
dienende Ohmsche Widerstand 26 im Gitterkreis der Entladungsröhre muß hier ebenfalls
zwangsläufig, und zwar mit dem Abgriff der Spannung an dem Spannungsteiler veränderlich
und jeweils durch die Gleichung
oder, was dasselbe ist,
bestimmt sein, wobei t,, die Abschaltverzögerung, C den festen Wert der Kapazität
des Meßkondensators 24,
das Verhältnis der an dem Spannungsteiler abgegriffenen Spannung zur Spannung am
Meßkondensator 24,
E, die Spannung, auf die sich der Meßkondensator
24. jeweils im Augenblick der Abschaltung aufgeladen hat und O die jeweils zu schaltende
Elektrizitätsmenge bedeuten.