DE587596C - Einrichtung zur Erzeugung regelbarer hoher Gleichspannung aus Drehstrom - Google Patents

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.

Mit Wechselstrom betriebene, Kondensatoren enthaltende Gleichrichteranordnungen

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.

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. ;

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; nach

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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-

stehende, an sich bekannte Regeleinrichtung in jedem dieser Abschnitte, also zweimal hintereinander, zu benutzen.

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.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung innerhalb eines großen Bereiches stetig regelbarer hoher Gleichspannung aus Drehstrom zum Betriebe von Röntgen- oder Kathodenstrahlröhren mit einem Hochspannungstransformator für Drehstrom, an dessen Hochspan-. nungsseite angeschlossener Gleichrichteranordnung und Vorrichtung zur Regelung der erzeugten Drehhochspannung, gekennzeichnet durch ein Schaltgerät zum Umschalten mindestens der Niederspannungswickelungen ■ des Drehstromtransformators von Stern auf Dreieck und umgekehrt, das jeweils nach Durchlaufen des Regelungsbereiches so betätigt wird, daß zur Erweiterung des Regelungsbereiches die gleiche Regelungsvorrichtung, die die Spannung mindestens bis zum Verhältnis x :]/ 3 verändert, nochmals in Wirkung treten kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Regelungsvorrichtung in Gestalt von drei zwangsläufig, z.B. durch Zahnräder, miteinander bewegten Stufenschaltern, mit denen Anzapfungen der drei Primärwickelungen des Hochspannungstransformators verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Stufenschalter ein Feinregler zugeordnet ist, der von Stufe zu Stufe mit wechselnden Anschlüssen geschaltet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkontaktvorrichtung des Feinreglers in ihren Endstellungen selbsttätig, gegebenenfalls durch ein Maltesergetriebe, die Weiterschaltung auf die nächste Grobstufe bewirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch -gekennzeichnet, daß nach Erreichen der letzten Grobstufe selbsttätig die Umschaltung von Stern auf Dreieck oder umgekehrt erfolgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Umschalten der Primärwickelung von Stern auf Dreieck oder umgekehrt und erneutem Durchlaufen des Regelungsbereiches auch dieHochspannungs-Wickelung von Stern auf Dreieck oder umgekehrt geschaltet wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf der Hochspannungsseite durch einen hochspannungssicher im Behälter des Transformators eingebauten Schalter erfolgt, der durch einen isolierten Motor betätigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen