NL8200233A

NL8200233A - Hoogspanningsopwekker voor een rontgengenerator.

Info

Publication number: NL8200233A
Application number: NL8200233A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-01-22
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1983-08-16
Also published as: CA1208804A; EP0084912A1; DE3363844D1; US4545005A; EP0084912B1; JPH0530146B2; JPS58129799A

Description

It _ * » <=* PHN 10.246 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

. .......Hoogspanningsopwekker voor een röntgengenerator.

--------- De uitvinding heeft betrekking op een hoogspanningscprekker voor een röntgengenerator, met een gelijkspanningsbron, een omvormer voor het uit de gelijkspanning van de bron opwekken van een als functie van de tijd veranderende spanning en een hoogspanningstransformator met een 5 daarop aangesloten gelijkrichterschakeling voor het opwekken van een ten opzichte van de gelijkspanning van de bron hoge gelijkspanning.

Een dergelijke hoogspanningsopwekker is bekend uit het Amerikaanse octrooi 41.76.310, waarin verder maatregelen zijn beschreven om (gedempte) oscillaties aan de secundaire zijde van de hoogspanningstransformator. te 10 voorkomen. De frequentie van de oscillaties wordt bepaald door de strooi-reactantie en parasitaire capaciteit van de hoogspanningstransformator.

De genoemde frequentie bepaalt ook de grootte (in nF) van de (afvlak) condensator, die de door de gelijkrichterschakeling gelijkgerichte hoogspanning van de hoogspanningstransformator moet afvlakken cm de op de gelijk-15 gerichte spanning aanwezige spanningsriirpels te verkleinen. De capaciteit van de afvlakcondensator voor de hoogspanning kan kleiner zijn naar mate de frequentie van de gelijkgerichte spanning hoger is, waarbij de span-ningsrimpels gelijk blijven, of de rimpel op de gelijkgerichte spanning wordt kleiner naar mate de frequentie van de spanning hoger wordt, indien 20 de capaciteit daarbij dezelfde blijft.

Het is het doel van de uitvinding cm in een hoogspanningsop-vekker te voorzien, waarbij de door de strooireactantie en de parasitaire capaciteit bepaalde resonantiefrequentie van de hoogspanningstransformator beduidend hoger ligt dan bij een tot nu toe gebruikelijke, normale 25 hoogspanningstransformator.

De hoogspanningsopwekker volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat een secundaire wikkeling in verscheidene spoelen is qpgedeeld, die elk in een eigen bruggelijkrichterschakeling zijn- opgenamen, die met elkaar in serie zijn geschakeld, waarbij de wikkelrichting van twee 30 naast elkaar on een kern van de hoogspanningstransformator gelegen spoelen tegengesteld is· Door de secundaire wikkeling in verscheidene spoelen onder te verdelen, die elk in een bruggelijkrichterschakeling zijn opgenanen, wordt de parasitaire capaciteit sterk verkleind, omdat de middens 820 0 2 33.......................................................

ΕΗΝ 10.246 2 ,ν μ, van de spoelen een gelijkspanning ten opzichte van elkaar voeren en dus de daartussen optredende parasitaire capaciteiten geen bijdrage meer leveren aan het wisselstroomgedrag van de hoogspanningstransf ormator. Verder is gebleken dat de strooireactantie kan worden verlaagd door de 5 wikkelrichting van twse naast elkaar gelegen spoelen tegengesteld te kiezen.

Een uitvoeringsvorm van een hoogspanningsopwekker volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat elke spoel uit twee in verschillende naast elkaar gelegen kamers van een spoelhouder gewikkelde spoelsecties be-10 staat, waarbij een electrische verbinding van de twee spoelsecties tussen windingen is gemaakt, die op de bodem van de kamers zijn gelegd. Deze uitvoeringsvorm heeft tot voordeel, dat alleen de middens van de spoelen, die een gelijkspanning voeren, ten opzichte van aarde (en ten opzichte van de primaire spoel, waaromheen de secundaire veelal ligt) geïsoleerd 15 behoeven te worden. Daarbij is de gelijkspanning van de middens lager dan de (hoog)-spanning, die over de spoel wordt opgewekt (namelijk de over een halve spoel opgevekte spanning), zodat lagere eisen aan de isolatie hoeven gesteld te worden.

De uitvinding zal warden toegelicht aan de hand van een in teke-20 ning weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, in welke tekening :

Figuur 1 een blokschema van een hoogspanningsopwekker voor een röntgengenerator toont;

Figuur 2 een electrisch schema van de hoogspanningstransformator met een gelij krichterschakeling volgens de uit-25 vinding toont; en

Figuur 3 een doorsnede door een (deel van een) hoogspannings-transformator volgens de uitvinding weergeeft.

De in figuur 1 weergegeven röntgengenerator bevat een hoogspanningsopwekker (2, 3, £, 5) en een röntgenbuis 1. De hoogspanningsopwekker 30 (2, 3, 4, 5) bevat een gelijkspanningsbron 2, een omvormer 3, een hoog-spanningstransformator £ en een gelijkrichterschakeling 5. De gelijk-spanningsbron 2 kan een accu zijn, maar kan ook een op zich bekende gelijk-richteenheid zijn die via de aansluitpunten 6 en 7 op het openbaar spanningsnet is aangesloten. De omvormer 3 zet de gelijkspanning van de 35 bron 2 cm in een wisselspanning met een frequentie van enkele kHz. De spanningsvorm kan daarbij een sinus vorm of een blokvorm of een daar tussenliggende vorm hebben. Deze als functie met de tijd veranderende spanning wordt door de transformator £ omgezet in een hoogspanning, die door de 8200233 • s » EHN 10.246 3 gelijkrichterschakeling 5 wordt gelijkgericht om als voedingsspanning voor de rontgenbuis £ te dienen.

De frequentie van de door de transformator £ te transformeren spanning is vele malen hoger dan de frequentie van de netspanning qp de 5 aansluitpunten 6 en 7. Hoe hoger de frequentie van de sinusvormige spanning is des te kleiner kan de capaciteit zijn,, die nodig is cm de gelijkgerichte hoogspanning, af te vlakken. De hoogspanningsleidingen 8 ei 9, waarmee de röntgenbron 1 op de gelijkrichterschakeling 5 is aangesloten, vormen een capaciteit (ten opzichte van aarde). Vrij wal onafhankelijk Van de frequen-10 tie van een blokvormige spanning is de capaciteit van de (in de praktijk . korte) hoogspanningsleidingen 8 en 9 voldoende can de hoogspanning af te vlakken.

De resonantiefrequentie van de transformator. £ beperkt de hoogte van de frequentie van de spanning (die wezenlijk lager moet liggen).. Bij 15 het gebruik van een blokvormige spanning veroorzaakt het niet. ideale gedrag van de hoogspanningstransformator £ (en de daarop aansluitende toevoerleidingen en andere componenten) een stijgtijd en een afvaltijd respectievelijk aan het begin en aan het einde van elke blokvorm. Bij het afnemen van de periodeduur van de blokspanning blijven echter de stijd-20 tijd en afvaltijd onveranderd van duur, waardoor de ideale blokvorm verloren gaat. Het is dus zaak cm een hoogspanningstransformator aan te geven, die een hogere resonantiefrequentie heeft dan de tot nu toe gebruikelijke hoogspanningstransformatoren.

In figuur 2 is een electrisch schema van een transformator £ 25 (in dit voorbeeld, met vier spoelen) met een gelijkrichterschakeling _5 van een hoogspanningsopwakker volgens de uitvinding weergegeven. Cm de resonantiefrequentie van de transformator £ te verhogen, is de secundaire wikkeling in verscheidene spoelen 10a, b, c, d opgedeeld , die via brug-gelijkrichterschakelingen 11a, b, c, d in serie staan. De spoelen 10a 30 en c zijn in dezelfde richting gewikkeld als de primaire wikkeling £2 en de spoelen 10b en lOd zijn in tegengestelde richting gewikkeld. In figuur 2 is dit met de op zich bekende indicatie · aangeduid.De bruggelijk-richterschakelingen 11a, b, c en d schakelen de in de spoelen Jöa, b, c en d opgewekte spanningen in serie, zodat tussen de hoogspanningsleidingen 35 8 en 9 de son van de absolute waarde van de in de spoelen 10a, b, c en d opgewekte spanningen wordt opgewekt, waarbij de hoogspanningsleiding 8 steeds een positief en de leiding 9 een negatief potentiaal ten opzichte van het aardpunt 13 voert.

8200233 PHN 10.246 4 w

In figuur 3 is een deel van de constructie van de hoogspannings-spoel van de hoogspanningstransformator £ weergegeven. Elke spoel 10a, b, c, d is op een spoelhouder 15a, b, c, d (slechts gedeeltelijk weergegeven) gewikkeld. De spoelen 10a en lQd hebben dezelfde wikkelzin, die 5 tegengesteld is aan de wikkelzin als spoel 10a, (niet weergegeven) en lOp hetgeen respectievelijk net 0 en ©is aangegeven. De spoelen 10a, b, c en d zijn elk opgedeeld in twee spoelsecties, waarvan de secties b2; C1; d; d1 ? d2 zijn weergegeven, die elk in een afzonderlijke kamer (A1 ; A2; B1; B2; C1; C2; Dl* D2) van de spoelhouders (5a, b, c, d) zijn ge-10 wikkeld. De kamers van elke spoelhouder zijn met elkaar verbonden via een kanaal 17c, d dat ongeveer ter hoogte van de bodems (19c, d) van de kamers (Cl ? C2; Dl; D2) in een scheidingswand (21c, d) is aangebracht. Via het kanaal (17c, d) zijn de spoelsecties (c1; c2? dl; d2) van een spoel 10c, lQd met elkaar verbonden. - - · 15 De in figuren 2 en 3 weergegeven opbouw van de hoogspanningsspoel en gelijkrichterinrichting van de hoogspanningstransformator levert de volgende voordelen op :

De naast elkaar liggende spoelen zijn tegengesteld gewikkeld, hetgeen de strooireactantie en derhalve de resonantiefrequentie verlaagt.

20 De middens 18a, b, c, d (figuur 2),die de spoelsecties a1, a2, b1, b2, c1, c2, d1, d2 onderling verbinden via de kanalen 17a, b, c, d (figuur 3), voeren een constante spanning. Hierdoor ontstaat het voordeel dat slechts de constante spanning voerende middens 18a, b,’c, d en de direkt daarop aansluitende op de bodem 19c, d van de kamers C1, C2, D1, D2 25 liggende windingen ten opzichte van de transformatorkem 20, die in. figuur 3 slechts symbolisch met een hartlijn 20' is weergegeven, of ten opzichte van de daaronheengelegde primaire wikklingen 12 geïsoleerd behoeven te worden. Deze nagenoeg constante spanning is beduidend lager dan de uiteindelijke opgewekte hoogspanning op leidingen 8 en 9. Wordt per spoel 10a, 30 b, c, d bijvoorbeeld 25 kV opgewekt,, dan voeren de leidingen 8 en 9 respectievelijk een potentiaal van + 50 kV en - 50 kV. De middens 18a, b, c en 18d voeren echter respectievelijk een gelijkspanning van + 37.5 kV, + 12.5 kV, - 12.5 kV, - 37.5 kV. De isolering van de spoelen 10a, b, c, d behoeft derhalve niet zo dik te zijn, waardoor de afstand tussen primaire 35 wikkeling 12 en de secundaire spoelen 1Öa, b, c en d kleiner kan zijn. Hierdoor zal ook de strooireactantie van de hoogspanningstransformator £ af nemen.

8200233 H3N 10.246 5 * r

Een belangrijk voordeel is verder dat de uiteinden van de sec-tiewikkelingen a1, a2, bi, b2, c1, c2, dl, d2 aan de buitenzijde van de wikkeling en van de kamers A1, A2, B1, B2, Cl, C2, D1, D2 liggen, waardoor bet aansluiten ervan (¾) de gelijkrichterschakeling 11a, b, c, d eenvoudig en 5 met korte verbindingen uitvoerbaar wordt.

10 15 20 25 30 35 8200233

Claims

1. Hoogspanningsopwekker voor een röntgengenerator, met een . gelijkspanningsbron, een omvormer voor het uit de gelijkspanning van de bron opwekken van een als functie van de tijd veranderende spanning, en een één-fase hoogspanningstransformator met een daarop aangesloten 5 gelijkrichterschakeling voer het opwekken van een ten opzichte van de gelijkspanning van de gelijkspanningsbron hoge gelijkspanning, met het kenmerk, dat een secundaire wikkeling in verscheidene spoelen is opgedeeld, die elk in een eigen hruggelijkrichterschakeling zijn opgenemen, die met elkaar in serie zijn geschakeld, waarbij de wikkelrichting van 10 twee naast elkaar cm een kern van de hoogspanningstransformator gelegen spoelen tegengesteld is.

2. Hoogspanningsopwekker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spoel uit twee in verschillende naast elkaar gelegen kamers van een spoelhouder gewikkelde spoelsecties bestaat, waarbij een elektri-15 sche verbinding van de twee spoelsecties tussen wikkelingen is gemaakt, die op de bodem van de kamers zijn gelegd en de beide uiteinden van de spoel aan de buitenzijde van de kamers liggen.

3. Hoogspanningsopwekker volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het aantal spoelen even en ten minste vier is en met de 20 bruggelijkrichterschakelingen twee identieke in serie-staande deelscha-kelingen vormt, waarbij de serie-verbinding tussen de twee deelschake-lingen geaard is. 25 30 8200233 35