SU1112585A1 - Рентгеновский аппарат - Google Patents

Abstract

РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содержаций высоковольтный трансформатор, двухполупериодный выпр митель, рентгеновскую трубку, коммутирующее устройство с блоком управлени  в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора, отличающийс   тем, что, с целью снижени  пульсаций высокого напр жени  при сохранении конструктивной простоты высоковольтной части аппарата, цепь первичной обмотки трансформатора снабжена выводами дл  подключени  к трехфазному источнику переменного напр жени , а коммутирующее устройство выполнено в виде набора коммутируюврх элементов , каждый из которых включен последовательно с одним вывод дл  подключени  к трехфазному источнику.

Description

х

N 1 Изобретение относитс  к рентгенотехнике , в частности к рентгеновским аппаратам, в которых питание рентгеновской трубки осуществл етс  высоким напр жением с малым уровнем пуль саций. Преимущества рентгеновских аппара тов с малой пульсацией высокого напр жени  на рентгеновской трубке по сравнению с peнтгeнoвcки lи аппаратами одно- и двухполупериодными извест ны; врем  экспозиции рентгеновского излучени , нужное дл  создани  снимка , и, вследствие этого, облучение обслуживающего персонала и пациента меньше, фокус рентгеновской трубки может быть меньше, и снимок получает с  более резкий. Известны рентгеновские аппараты с шестифазным выпр млением, питаемые от трехфазной электрической сети, у которой высокое напр жение из трехфазного трансформатора вьтр млено посредством мостикового соединени  шести выпр мителей, от которых на рентгеновскую трубку поступает выпр мленное высокое напр жение с пуль сацией 13,4%, (Байза К. и др. Рентгенотехника . АН Венргии, Будапешт, 1973, с. 60-62). Известны рентгеновские аппараты с двенадцатифазным выпр мление|1 с питанием от трехфазной электрической сети, высоковольтный трансформатор которых содержит две вторичные обмот ки, одна из которых включена треугол ником, а втора  - звездой, и кажда  из них оснащена шестью выпр мител ми , за счет чего на рентгеновскую трубку поступает выпр мленное высокое напр жение с пульсацией 3,4% (Байза К. и др. Рентгенотехника. АН Венгрии , Будапешт, 1973, с. 61, 63). I - Недостатком данных рентгеновских аппаратов  вл етс  значительна  масса трехфазного высоковольтного трансформатора и добавочного регулировоч ного автотрансформатора, которые перенос т кратковременно значительную мощность, нужную дл  создани  рентгеновского снимка. Трехсекционные сердечники регулировочного автотрансформатора и высоковольтного трансфо матора очень трудоемки в процессе изготовлени . Регулирование выходного напр жени  автотрансформатора и его включение должны быть осуществле ны во всех фазах. Выпр мление требуе 85 использовани  шести или двенадцати вьшр мителей высокого напр жени . Кроме того, есть затруднени  в св зи с созданием точки заземлени  высоковольтной цепи таким образом, чтобы высоковольтные кабели и другие элемент ты не были расположены против заземленных частей под более высоким напр жением , чем половина напр жени  между анодом и катодом рентгеновской трубки. Сложен также способ измерени  анодного тока рентгеновской трубки, так как при соблюдении предыдущего услови  узел вторичной обмотки находитс  под переменным напр жением -относительно земли. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  рентгеновский аппарат, содержащий высоковольтный трансформатор, двухполупериодный выпр мители, рентгеновскую трубку, коммутирующее устройство с блоком управлени  в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора (Блинов Н,Н. и др. Рентгенодиагностические аппараты. М., Медицина, 1976, с. 78-79). Недостатком известных аппаратов  вл етс  высокий уровень пульсации высокого напр жени  на рентгеновской трубке. Цель изобретени  заключаетс  в снижении пульсаций высокого напр жени  при сохранении конструктивной простоты высоковольтной части аппарата. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в рентгеновском аппарате, содержащем высоковольтный трансформатор, двухполупериодный выпр митель, рентгеновскую трубку, коммутирующее устройство с блоком управлени  в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора, последн   снабжена выводами дл  подключени  и к трехфазному источнику переменного напр жени , а коммутирующее устройство выполнено в виде набора коммутирующих элементов , каждый из которых включен последовательно с одним выводом дл  подключени  к трехфазному источнику. На фиг. 1 даны кривые напр жени  в трехфазной сети и моменты срабатывани  коммутирующих элементов; на фиг. 2 - крива  напр жени  на рентгеновской трубке; на фиг. 3-5 варианты выполнени  рентгеновского аппарата; на фиг. 6 - кривые напр жени , получаемые в схеме рентгеновского аппарата по фиг. 5; на фиг. 7 - крива  напр жени  на рентгеновской трубке в схем аппарата по фиг. 5. Напр жение от трехфазной сети под водитс  к рентгеновскому аппарату че рез контур, регулирующий число фаз, форму кривой напр жени  и частоту. Посредством полупроводниковых коммут рующих элементов (например, тиристоров , триаков и т.п.) напржкение от сети подаетс  рентгеновскому аппарат только тогда, когда оно в отдельных полуволнах близко к пиковой величине (положительной или отрицательной). При этом углы раскрыти  и пор док че редовани  отдельных полуволн напр дени  выбраны таким образом, что из контура, питаемого трехфазным током сетевойчастоты, можно отбирать дл  питани  дальнейших .частей рентгеновского аппарата однофазный ток устроенной частоты по сравнению с частотой сети и характеристикой напр жени  почти пр моугольного вида. Крива  результирующего напр жени  обозначена на г. 1 толстой линией, а моменты срабатывани  коммутирующих элементов - буквами от а До . После преобразовани  в высокое напр жение И после двухполупериодного вьтр млени  с помощью мостового выпр мител  на рентгеновскую трубку подаетс  посто нное высокое напр жение с малой пульсацией (фиг. 2). Это напр жение аналогично действующему. напр жению в трехфазных рентгеновски аппаратах с шестивентильной схемой выпр млени , Подобным образом из двух трехфазных напр жений с фазовым сдвигом на можно получить однофазное напр жение с утроенной или ушестеренной частотой, которое после преобразовани  в высокое напр жение и после дву полупериодного выпр млени  характери зуетс  существенно меньшей пульсацие соответствующей высоковольтным питающим устройствам с двенадцативентиль ной схемой выпр млени . На фиг. 3 показана схема рентгеновского аппарата с питанием напр же нием от трехфазной сети, котора  содержит коммутирующие элементы Ь- 1а каждый из которьк включен в один из выводов подключени  к трехфазному ис т очнику переменного напр жени  е фазами и, V, W (на фиг. 1 показаны соответственно сплошной, штриховой И штрихпунктирной лини ми) регулировочного автотрансформатора 2. К последнему подключен высоковольтный трансформатор 3, к которому через мостовой выпр митель 4 подключена рентгеновска  трубка 5. Работой коммутирующих элементов управл ет блок 6 управлени . Анодный ток трубки 5 измер ют с помощью миллиамперметра 7, подключенного к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора 3. В этом варианте реализации второй вывод автотрансформатора 2 подключен к нулевому выводу N трехфазной сети. Коммутирующие элементы Ig служат дл  включени  и выключени  цепи в избранные моменты времени в обеих пол рност х напр жени . Последовательностью включени  и выключени  управл ет известным образом блок 6 управлени , питаемый и синхронизируемый напр жением сети U, V, W. В момент а (фиг. 1) коммутирующий элемент l включает фазу V (отрицательна  пол рность). Одновременно коммутирующий элемент 1 выключает фазу W. Состо ние это продолжаетс  до момента Ь, когда коммутирующий элемент 1 включает фазу U (положительна  пол рность) и одновременно коммутирующий элемент 1л выключает фазу V, В момент С коммутирующий элемент 1/J включает фазу W (отрицательна  пол рность) и одновременно коммутирующий элемент 1 , выключает фазу U. В моменты времени (3 , t , i последовательность коммутации повтор етс , но с обратнЬ1ми пол рност ми напр жени . Результатом такой коммутации  вл етс  крива  напр жени , нарисованна  толстой линией, с утроенной частотой по сравнению с частотой сети и с примерно пр моугольной характеристикой. ПЬсле преобразовани  в высокое напр жение с помощью трансформатора 3 и после выпр млени  с помощью мостового выпр мител  4 на рентгеновскую трубку 5 подаетс  напр жение с малой пульсацией (фиг.2). Анодный ток трубки 5 можно измер ть обычным методом при помощи миллиамперметра 7, включенного в разъединенном и заземленном центре обмотки высокого напр жени . Питание от трехфазной сети требует , также как у рентгеновских аппаратов обычного исполнени , больших размеров сетевых подводов, вследствие чего оно подходит только дл  рентгеновских аппаратов относительно небол ших мощностей. Дл  рентгеновских аппаратов большей мощности подход щим  вл етс  питание от линейного напр жени  трехфазной сети. Схема такого аппарата показана на фиг. 4. Дл  кривых линейного напр жени  действительна оп ть фиг, ,1, где напр жение U-V изображено сплошной линией , напр жение V-W штрихами и напр жение W-V - штрихпунктиром. Линей ные напр жени  U-V; V-W; W-U постепенно через коммутирующие элементы 1g подаютс  на регулировочный автотрансформатор 2 и далее на други элементы рентгеновского аппарата. В момент q коммутирующие элементы 1.J и 1 включают линейное напр жение V-W в отрицательной части полуволны Одновременно коммутирующие элементы 1 и 15 отключают линейное напр жение W-U. Состо ние это продолжаетс  во времени Ь , когда коммутирующие элементы Ц и 1 включают напр жение W-U в положительной полуволне, а элементы К и 1,. отключаютс . В мо мент с коммутирующие элементы 1- и 1 включают напр жение W-U в отрицательной пол рности и одновременно коммутирующие элементы чают напр жение U-V. В моменты d , 2 i действие повто р етс , но с противоположной пол рностью . Блок 6 управлени  управл ет процессом коммутации, В результате оп ть получают утроенную частоту и приблизительно пр моугольное изменение кривой напр жени . Напр жение питани  к полученное напр жение более высокие, а требовани  к параметрам сети - меньшие. Коммутацию можно использовать и дл  бол ших мощностей. В случа х, когда требуетс  еще меньша  пульсаци  высокого напр жени  на рентгеновской трубке, можно пользоватьс  схемой, приведенной на фиг. 5, в которую введен дополнительно трехфазный трансформатор 8 с двум  вторичными обмотками. Примен   взаимный сдвиг двух трехфазных напр жений 30 , например , с помощью трансформатора 8, мож , но получить шесть напр жений (фиг.6) После их коммутации посредством полупроводниковых коммутирующих элеменотклю тов 1, свойства которых те же самые, что и в предьщущих случа х, можно получить кривую напр жени  утроенной частоты по сравнению с частотой сети, котора  еще больше приближаетс  к пр моугольной форме и приведена на фиг. 6 толстой линией. В схеме на фиг. 5 в момент а коммутирующий элемент 1 включает фазу V1 в отрицательной пол рности и одновременно коммутирующий элемент 1,, выключает фазу W2. Состо ние это продолжаетс  до момента Ь, .когда коммутирующий элемент I,; включает фазу V2 оп ть в отрицательной пол рности. Одновременно коммутирующий элемент Ь выключает фазу VI. В момент С коммутирующий элемент Ig включает фазу U1 (положительную), а коммутирующий элемент 1 j выключает фазу V2. В моменте -коммутирующий элемент 1 включает фазу U2 (положительную ) и одновременно коммутирующий элемент Ц выключает U1. В момент е коммутирующий элемент выключает фазу W1 (отрицательную) и одновременно коммутирующий элемент 1 выключает фазу U2. В момент f коммутирующий элемент 1 выключает фазу W (отрицательную) и одновременно коммутирующии элемент выключает фазу W1. В моменты -L весь цикл повтор етс  в той же самой последовательности , но с противоположной пол рностью . Моменты а - с отвечают углу ±15 электрических от пиков отдельных трехфазных напр жений. Блок 6 управлени  управл ет процессом коммутации . После преобразовани  в высокое напр жение и двухполупериодного выпр млени  на рентгеновскую трубку подаетс  посто нное напр жение с очень малой пульсацией (фиг. 7). Другим пор дком переключени  и коммутации с применением большего числа включателей можно в случае подобного cnoi-оба питани  получить однофазный ток с частотой, в шесть раз превышающей частоту питающей сети с характеристикой, довольно близкой к пр моугольной, который после преобразовани  и выпр млени  дает тот же результат, что в предыдущем случае. Трансформатор высокого напр жени  и добавленный к нему регулировочный автотрансформатор отличаютс  однофазным исполнением и это в значительной мере упрощает производство, У трансформатора высокого напр жени  и у автотрансформатора ввиду более высокой частоты более низка  масса. Таким образом, обуславливаетс  эконо ми  специальных стальных листов дл  сердечников и меди дл  обмотки. Регулирование напр жени  на автотрансформаторе только однократное, не трехкратное (во всех трех фазах). Внутренний слой вторичной обмотки не требует изол ции от высокого напр жени  , Выпр мление высокого напр  жени  более простое, достаточны четыре высоковольтных диода по сравне нию с шести- или двенадцативентильным вьтр млением у обычных рентгено ских аппаратов. . У кабелей и других частей высоко вольтной цепи даже без специальных меропри тий всегда только половинно напр жение относительно земли. Измерение анодного тока, проход щего по высоковольтной цепи, остаетс  таким же npocTbw, как и у обычных двухполупериодных рентгеновских аппаратов. Полупроводниковое включение первичного контура высоковольтного трансформатора более просто - достаточно двух тиристоров вместо шести. В некоторых случа х можно его совсем выпустить и заменить соединительными элементами цепи, измен ющими форму кривой напр жени  и частоту. Благодар  пониженной массе трансформатора высокого напр жени  и Золее простому способу вьшр млени  можно конструировать портативные рентгеновские аппараты с формой кривой высокого напр жени  и свойствами, соответствующими рентгеновскому аппарату с шести- или двенадцативентильным выпр млением, В случае такого исполнени  не нужны кабели высокого напр жени .

Фмг.г

О

-

W

KN чу

v,

1

,5:

л

-зЧ

L

ff

5v (mA

у .

abCf/e/gniJKl

Фиг. 6 Фиг. 7

Claims (1)

1. РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содер жащий высоковольтный трансформатор, двухполупериодный выпрямитель, рентгеновскую трубку, коммутирующее уст- ройство с блоком управления в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора, отличающийс я тем, что, с,целью снижения пульсаций высокого напряжения при сохранении конструктивной простоты высоковольтной части аппарата, цепь первичной обмотки трансформатора снабжена Выводами для подключения к трехфазному источнику переменного напряжения, а коммутирующее устройство выполнено в виде набора коммутирующих элементов, каждый из которых включен последовательно с одним выводом для подключения к трехфазному источнику.

   Фиг.1