PL122097B2 - Feed system for full-wave x-ray apparatusogo apparata - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad zasilania pelnofalowego aparatu rentgenowskiego pradem trójfazowym a w szczególnosci uklad zasilajacy lampe rentgenowska wysokim, stalym napieciem o malych tetnieniach, w którym jednofazowy transformator wysokiego napiecia jest przylaczony do sieci trójfazowej i przeksztalca prad sieci na prad jednofazowy z trzykrotna lub szesciokrotna czestotliwoscia oraz jednoczesnie przetwarza sinusoidalny przebieg napiecia na napiecie o przebiegu zblizonym do prostokatnego.Znane sa zalety aparatów rentgenowskich z malymi tetnieniami wysokiego napiecia na lampie rentgenow¬ skiej aparatów pólfalowych i pelnofalowych. Czasy naswietlania promieniowaniem rentgenowskim w tych apara¬ tach sa krótkie, a dawka promieniowania potrzebna do wykonania rentgenogramów jest mniejsza, z korzyscia dla obslugi i pacjenta, przy czym punkt zaplonu lampy rentgenowskiej jest nizszy, a zdjecia bardziej ostre.Znany jest szescioimpulsowy uklad zasilania aparatu rentgenowskiego z sieci trójfazowej, w którym wyso¬ kie napiecie z transformatora trójfazowego jest prostowane w ukladzie mostkowym przez szesc prostowników, z których otrzymuje sie napiecie stale o tetnieniach wynoszacych 13,4%.Znany jest równiez dwunastoimpulsowy uklad zasilania aparatu rentgenowskiego z sieci pradu trójfazowe¬ go, w ukladzie tym transformator wysokiego napiecia ma dwa uzwojenia wtórne, jedno w ukladzie trójkata a drugie gwiazdy, przy czym kazde z uzwojen jest zaopatrzone w szesc prostowników, przez polaczenie których uzyskuje sie wysokie napiecie stale o tetnieniach 3,4%.Wada tego rozwiazania jest jednak duza masa trójfazowego transformatora wysokiego napiecia i wlaczone¬ go przed nim transformatora regulacyjnego, a które tylko w krótkich okresach przenosza znaczna moc niezbedna do wykonania zdjec rentgenowskich. Trzyslupowe rdzenie transformatora regulacyjnego i transformatora wyso¬ kiego napiecia sa ciezkie, podobnie jak duza liczba cewek, zwlaszcza wysokiego napiecia. Uklad regulacyjny napiecia wyjsciowego autotransformatora musi sie powtarzac we wszystkich trzech fazach. Uklad prostowniczy wymaga 6 lub 12 prostowników.Oprócz tego wystepuja trudnosci z ustaleniem miejsca i wykonaniem uziemienia obwodu wysokiego napie¬ cia, polegajace na tym, ze doprowadzenie wysokiego napiecia i inne czesci w stosunku do czesci uziemionych nie2 122097 powinny byc narazone na wyzsze napiecie, niz polowa napiecia miedzy anoda i katoda lampy rentgenowskiej.Skomplikowany jest równiez sposób pomiaru pradu anodowego lampy rentgenowskiej, poniewaz przy zachowa¬ niu uprzednich warunków wezly uzwojenia wtórnego wykazuja napiecie przemienne wobec ziemi.~ Znany*je*st równiez uklad zasilania pelnofalowego aparatu rentgenowskiego z baterii akumulatorów, zaopa¬ trzony w przetwornik napiecia stalego na napiecie przemienne o przebiegu w przyblizeniu prostokatnym, który po przeksztalceniu na wysokie napiecie i wyprostowaniu awupolówkowym zasila lampe rentgenowska napie¬ ciem o malych tetnieniach.Wada tego ukladu zasilania aparatu rentgenowskiego jest duza masa i wysoka cena akumulatorów, ich klopotliwa obsluga, ograniczony czas eksploatacji i stosunkowo duza rezystancja wewnetrzna baterii, która nie pozwala na osiaganie wiekszej mocy zdjeciowej.Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych wad.Cel ten spelnia uklad zasilania pelnofalowego aparatu rentgenowskiego pradem trójfazowym, w którym lampa rentgenowska jest zasilana wysokim napieciem stalym o malych tetnieniach, uzyskanym ze zródla pradu trójfazowego.Istota wynalazku polega na tym, ze pomiedzy zródlem zasilania a dalszymi czesciami ukladu zasilania, korzystnie autotransformatorem jest wlaczony obwód przelaczajacy, zmieniajacy liczbe faz, ksztalt napiecia i czestotliwosc, wyposazony w przelaczniki polaczone szeregowo z oddzielnymi zaciskami wielofazowego zródla napiecia przemiennego, przelaczone kolejno i synchronicznie z czestotliwoscia sieci za pomoca sterowni¬ ka okreslajacego czasy przelaczania, kolejnosc i biegunowosc oddzielnych pólfal napiecia zasilajacego.Napiecie z sieci pradu trójfazowego jest doprowadzane do dalszych czesci uklad zasilania aparatu rentge¬ nowskiego poprzez obwód, w którym reguluje sie liczbe faz, ksztalt krzywych napiecia i czestotliwosc.Do dalszych czesci ukladu doprowadza sie napiecie sieci poprzez tyrystory .triaki lub tp. tylko w czasie, gdy to napiecie w oddzielnych pólfalach jest w poblizu wartosci szczytowej, dodatniej lub ujemnej. Kat zaplonu i kolejnosc oddzielnych pólfal napiecia wybrany jest tak, ze do zasilania aparatury rentgenowskiej pobierany jest prad jednofazowy o potrójnej czestotliwosci w stosunku do czestotliwosci sieci i w przyblizeniu o prostokatnym przebiegu.Po transformacji na wysokie napiecie i dwupolówkowym wyprostowaniu w prostowniku korzystnie mo¬ stkowym uzyskuje sie wysokie napiecie do zasilania lampy rentgenowskiej o malych tetnieniach, podobnie jak w trójfazowych, szescio-impulsowych ukladach zasilania wysokiego napiecia.W podobny sposób z dwóch trójfazowych przebiegów napiecia, przesunietych wobec siebie o 30° uzyskuje sie napiecie jednofazowe o potrójnej lub szesciokrotnej czestotliwosci, które po przeksztalceniu na wysokie napiecie i wyprostowaniu dwupolówkowym ma jeszcze mniejsze tetnienia, odpowiadajace zasilaniu ze zródla dwunastoimpulsowego.Opisane rozwiazanie nie posiada wad znanych szescio i dwunastoimpulsowych ukladów zasilania aparatów rentgenowskich i w porównaniu do nich ma duze zalety. Transformator wysokiego napiecia i umieszczony przed nim transformator regulacyjny sa jednofazowe, a wiec prostsze, a takze z uwagi na wyzsza czestotliwosc znacznie lzejsze. Wystepuje duza oszczednosc specjalnej blachy stalowej na rdzenie i miedzi na uzwojenia. Regulacja napiecia w autotransformatorze jest prostsza, wystepuje w jednej, anie w trzech fazach. Warstwa wewnetrzna wtórnego uzwojenia wysokiego napiecia ma w stosunku do uzwojenia pierwotnego i ziemi jedynie male napiecie, nie wymagajace specjalnej podwyzszonej izolacji wysokonapieciowej. Prostowanie wysokiego napiecia jest nie¬ skomplikowane - wystarczaja tu 4 diody wysokiego napiecia zamiast 6 lub 12. Kable i inne czesci obwodu wysokiego napiecia maja bez stosowania odrebnych srodków zawsze w stosunku do ziemi jedynie polowe napiecia. Pomiar pradu anodowego w obwodzie wysokiego napieciajest równie prosty, jak w zwyklych pelnofa- lowych aparatach rentgenowskich.Uklad pólprzewodnikowy pierwotnego obwodu transformatora wysokiego napiecia jest prostszy, wystar¬ cza zamiast szesciu jedynie dwa tyrystory. W niektórych przypadkach mozna je w ogóle pominac i zastapic elementami obwodu zmieniajacymi napiecie i przebiegi czestotliwosciowe. Obnizona masa transformatora wyso¬ kiego napiecia i latwe prostowanie umozliwiaja stosowanie tak rozwiazanego aparatu rentgenowskiego jako apa¬ ratu komorowego o wlasciwosciach aparatu szescio- lub dwunastoimpulsowego. W tym wykonaniu unika sie stosowania kabla wysokiego napiecia.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 6 przed¬ stawiaja przebiegi napiecia wyjsciowego ukladu przelaczajacego, fig. 2 i 7 — przebiegi wyprostowanego wysokie¬ go napiecia, przy czym krzywa napiecia wypadkowego jest narysowana linia gruba, a chwile przelaczenia ozna¬ czone sa literami a — z, zas fig. 3, 4 i 5 — schematy elektryczne przykladowych wykonan wynalazku.Na fig. 1 pokazano przebieg napiecia trójfazowego zródla w czasie jednego okresu, a na fig.3 przedstawiono schemat ukladu zasilania aparatu rentgenowskiego, zasilanego napieciem fazowym z trójfazowego zródla, które-122097 3 go przebieg napiecia przedstawiono na fig. 1. Faze U zaznaczono linia pelna, faze V kreskowa a faze W linia kreska kropka.Napiecia fazowe U, V, W sa przylaczone do zacisku wejsciowego autotransformatora 12 (fig. 3) przez przelaczniki 1, 2, 3, przelaczniki te sa dostosowane, w znany sposób, do zalaczania i wylaczania obwodu pradu w wybranych chwilach dla obu znaków napiecia. Kolejnosc wlaczania i wylaczania reguluje, w znany sposób, sterownik 11, który jest zasilany i synchronizowany napieciem U, V, W sieci; w chwili a (fig. 1) przelacznik 2 zalacza faze V — biegunowosc ujemna, równoczesnie przelacznik 3 wylacza faze W. Stan ten trwa do chwili b, w której przelacznik 1. zalacza faze U - biegunowosc dodatnia, a równoczesnie wylacznik 2 wylacza faze V.W chwili c przelacznik 3 zalacza faze W — biegunowosc ujemna, a równoczesnie przelacznik 1 wylacza faze U.W chwilach d, e, f powtarza sie ciag przelaczen przy odwróconych biegunowosciach napiecia.Wynikiem przelaczen jest przebieg napiecia o zdwojonej potrójnej czestotliwosci, zaznaczony na fig. 1 linia pogrubiona o przebiegu prawie prostokatnym. Po transformacji na wysokie napiecie przez transformator 13 i wyprostowaniu przez diody wysokiego napiecia 14 do lampy rentgenowskiej 15 doprowadzone jest napiecie o malych tetnieniach, którego przebieg jest uwidoczniony na fig. 2. Prad anodowy jest latwo mierzony w zwykly sposób miliamperomierzem 16, wlaczonym w wyprowadzony i uziemiony srodek uzwojenia wysokie¬ go napiecia. Zasilanie napieciem fazowym wymaga podobnie, jak w ukladach zasilania w zwyklym wykonaniu wiekszego zwymiarowania doprowadzenia sieci, skutkiem czego korzystne jest stosowanie tego ukladu zasilania w pelnofalowych aparatach rentgenowskich malej mocy.Do aparatów rentgenowskich wiekszej mocy korzystne jest wykorzystanie przebiegu napiecia miedzyprze- wodowego sieci pradu trójfazowego.Schemat odpowiedniego ukladu uwidoczniono na fig. 4. Dla przebiegu napiecia miedzyprzewodowego siecia na fig. 1 linia ciagla dla napiecia U-V, linia kreskowana dla napiecia V-W i linia kreska-kropka dla napiecia W-U. Napiecia miedzyprzewodowe U^V, V-W i W-U sa laczone stopniowo poprzez przelaczniki 1-6 z autotransformatorem 12 i dalszymi czesciami ukladu zasilajacego aparatu. W chwili a przelaczniki 3 i 6 zala¬ czaja miedzyprzewodowe napiecie V—W w ujemnej pólfali. Równoczesnie przelaczniki 2 i 5 odlaczaja napiecie miedzyprzewodowe W-U. Stan ten trwa az do chwili b, w której przelaczniki 1 i 4 zalaczaja napiecie U-V w dodatniej pólfali. W chwili c przelaczniki 5 i 2 lacza napiecie W-U w ujemnej pólfali i równoczesnie przelacz¬ niki 1 i 4 odlaczaja napiecie U-V W chwilach d, e i f przebieg sie powtarza, jednak z odwrócona biegunowoscia.Dzialaniem przelaczników steruje sterownik 11.Wynikiem jest ponownie zdwojona potrojona czestotliwosc i zmiana przebiegu napiecia na w przyblizeniu prostokatny. Uzyskane napiecie zasilania jest wyzsze, a wymagania odnosnie zwymiarowania sieci - mniejsze.Uklad nadaje sie równiez dla wiekszych mocy. Dla przypadków, w których pozadane sa jeszcze mniejsze tetnie¬ nia napiecia na lampie rentgenowskiej, takie jak przy pracy dwunastoimpulsowej, stosuje sie uklad przedstawio¬ ny przykladowo na fig, 5. Poprzez Wykorzystanie wzajemnego przesuniecia dwóch napiec trójfazowych o 30° elektrycznych, np. z transformatora 10 uzyskuje sie szesc napiec o przebiegu uwidocznionym na fig. 6. Po odpowiednio wybranej komutacji za pomoca przelaczników pólprzewodnikowych o wlasnosciach jak w poprze¬ dnich przykladach, uzyskuje sie napiecie o czestotliwosci dwukrotnej w stosunku to potrójnej czestotliwosci sieci. Przebieg tego napiecia jest znacznie blizszy prostokatnemu niz poprzednio i przedstawiony jest na fig. 6 linia pogrubiona.W chwili a przelacznik 4 zalacza faze VI o ujemnej biegunowosci, a równoczesnie przelacznik 3 wylacza faze W2. Stan trwa do chwili b, w której przelacznik 1 wlacza faze V2 równiez o ujemnej biegunowosci, równoczesnie przelacznik 4 wylacza faze VI. W chwili c przelacznik 5 zalacza faze dodatnia Ul, a przelacznik 4 wylacza faze V2. W chwili d przelacznik 2 zalacza faze U2 o dodatniej biegunowosci i równoczesnie przelacz¬ nik 5 wylacza faze Ul. W*chwili e przelacznik 6 zalacza faze Wl o ujemnej biegunowosci, a równoczesnie przelacznik 2 wylacza faze U2. W chwili f przelacznik 3 zalacza ujemna faze W2, a równoczesnie przelacznik 6 wylacza faze Wl. W chwilach g — 1 cykl powtarza sie w tej samej kolejnosci, jednak ze zmieniona biegunowoscia.Chwile a-l odpowiadaja pozycjom katów ± 15° w stosunku do ekstremów poszczególnych napiec fazowych.Po transformacji napiecia na wysokie i dwupolówkowym wyprostowaniu na lampe rentgenowska podawa¬ ne jest napiecie stale o bardzo malych tetnieniach. Jego przebieg jest uwidoczniony na fig. 7.Za pomoca innej kolejnosci przelaczen i komutacji przy uzyciu wiekszej liczby przelaczników mozna dla podobnego rodzaju zasilania uzyskac prad jednofazowy o szesciokrotnej czestotliwosci w stosunku do czestotli¬ wosci sieci, o przebiegu bliskim prostokatnemu, który po transformacji i wyprostowaniu daje takie same rezultaty jak w poprzednio przedstawionym przykladzie wykonania wynalazku.4 122097 Zastrzezenie patentowe Uklad zasilania pelnofalowego aparatu rentgenowskiego pradem trójfazowym, w którym lampa rentgenow¬ ska jest zasilana wysokim napieciem stalym o malych tetnieniach, uzyskanym ze zródla pradu trójfazowego, znamienny tym, ze pomiedzy zródlem zasilania a dalszymi czesciami ukladu zasilania, korzystnie autotransformatorem (12) jest wlaczony obwód przelaczajacy, zmieniajacy liczbe faz, ksztalt napiecia i czesto¬ tliwosc, wyposazony w przelaczniki (1, 2, 3) polaczone szeregowo z oddzielnymi zaciskami wielofazowego zródla napiecia przemiennego (U, V, W), przelaczane kolejno i synchronicznie z czestotliwoscia sieci za pomoca sterownika (11) okreslajacego czasy przelaczania, kolejnosc i biegunowosc oddzielnych pólfal napiecia zasilaja¬ cego.FIG. 4 v:.FIG. Z • IL L* FIGS UX* & r£h dk? FIG. 4.122 097 ?U oV ?V u,v,w ,— FIG. 5. f/fc £. f/C. *. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenie patentowe

2. Uklad zasilania pelnofalowego aparatu rentgenowskiego pradem trójfazowym, w którym lampa rentgenow¬ ska jest zasilana wysokim napieciem stalym o malych tetnieniach, uzyskanym ze zródla pradu trójfazowego, znamienny tym, ze pomiedzy zródlem zasilania a dalszymi czesciami ukladu zasilania, korzystnie autotransformatorem (12) jest wlaczony obwód przelaczajacy, zmieniajacy liczbe faz, ksztalt napiecia i czesto¬ tliwosc, wyposazony w przelaczniki (1, 2,

3. ) polaczone szeregowo z oddzielnymi zaciskami wielofazowego zródla napiecia przemiennego (U, V, W), przelaczane kolejno i synchronicznie z czestotliwoscia sieci za pomoca sterownika (11) okreslajacego czasy przelaczania, kolejnosc i biegunowosc oddzielnych pólfal napiecia zasilaja¬ cego. FIG. 4 v:. FIG. Z • IL L* FIGS UX* & r£h dk? FIG.

4.122 097 ?U oV ?V u,v,w ,— FIG.

5. f/fc £. f/C. *. PL