ТРЕХФАЗНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 1995 года по МПК H05G1/26 

Изобретение относится к рентгенотехнике, более конкретно к рентгеновским питающим устройствам на основе трехфазных высоковольтных генераторов.

Известен трехфазный рентгеновский генератор, содержащий трехфазный высоковольтный трансформатор, в каждую фазу первичной обмотки которого включена одна обмотка трехфазного регулировочного автотрансформатора, трехфазный высоковольтный выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, и рентгеновский излучатель, включенный на выходе высоковольтного выпрямителя [1]
Недостатком такого генератора является значительная инерционность управления высоким напряжением на рентгеновском излучателе посредством регулировочного автотрансформатора.

Наиболее близким техническим решением является трехфазный рентгеновский генератор с параметрической системой регулирования высокого напряжения, содержащий трехфазный высоковольтный трансформатор, в каждую фазу которого на первичной стороне включен набор синхронно коммутируемых резисторов для выбора внешней характеристики генератора, трехфазный высоковольтный выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, рентгеновский излучатель, подключенный к высоковольтному выпрямителю и блоку накала, средства регулирования высокого напряжения на рентгеновской трубке, включающие источник опорного напряжения, средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, в частности измерительный делитель напряжения на выходе высоковольтного выпрямителя, схему сравнения, к входам которой подключены указанные источник опорного напряжения и средство формирования, и регулирующее звено, подключенное к выходу схемы сравнения и регулируемому органу, в частности блоку накала [2]
Недостатками такого генератора являются инерционность регулирования путем изменения тока накала и невозможность реализации режима свободных уставок из-за дискретности набора внешних характеристик главной цепи генератора, по которым осуществляется регулирование.

Задача изобретения заключается в повышении быстродействия регулирования высокого напряжения и обеспечении возможности реализации режима свободных уставок.

Задача решается тем, что в трехфазном рентгеновском генераторе, содержащем трехфазный высоковольтный трансформатор, в каждую фазу первичной обмотки которого включен набор синхронно коммутируемых резисторов для выбора внешней характеристики генератора, трехфазный высоковольтный выпрямитель, подключенный к высоковольтному выпрямителю и блоку накала, средства регулирования высокого напряжения на рентгеновском излучателе, включающие источник опорного напряжения, средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, схему сравнения, к входам которой подключены указанные источник опорного напряжения и средство формирования, и регулирующее звено, подключенное к выходу схемы сравнения, указанное регулирующее звено выполнено в виде дополнительной трехфазной обмотки, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора, подключенного к ней трехфазного выпрямителя и включенного на выходе этого выпрямителя регулируемого резистора с исполнительным органом, к входу которого подключен выход схемы сравнения.

При этом средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, выполнено в виде трехфазной измерительной обмотки, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора, и подключенного к ней трехфазного выпрямителя.

Указанное выше выполнение регулирующего звена позволяет повысить быстродействие регулирования за счет использования в качестве регулируемого органа переменного резистора, управление которым не обладает инерционностью, характерной для управления током накала.

Кроме того, совокупность дополнительной трехфазной обмотки, выпрямителя и регулируемого резистора играет в схеме главной цепи генератора роль переменного шунта, который обеспечивает как бы плавное смещение внешней характеристики при выбранных резисторах в фазах первичной обмотки высоковольтного трансформатора и позволяет тем самым реализовать режим свободных уставок.

Выполнение средства формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, в виде трехфазной измерительной обмотки, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора, и трехфазного выпрямителя позволяет, как показали эксперименты, повысить устойчивость работы системы регулирования по сравнению с вариантом использования измерительного делителя напряжения.

Вместе с тем изобретение полностью совместимо и с другими вариантами выполнения средств формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, а именно измерительным делителем напряжения, средствами системы стабилизации яркости изображения электронно-оптического усилителя, системой регулирования с измерительными средствами в пучке рентгеновского излучателя.

На фиг. 1 показана схема трехфазного рентгеновского генератора; на фиг. 2 его эквивалентная электрическая схема трехфазного рентгеновского генератора; на фиг. 3 совокупность внешних характеристик генератора, по которым осуществляется регулирование.

Трехфазный рентгеновский генератор содержит высоковольтный трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3. В каждую фазу A, B, C первичной обмотки 2 включен набор 4 синхронно коммутируемых резисторов (средства коммутации не показаны). Первичная обмотка 2 соединена "звездой" и снабжена выводом E заземления ее центральной точки.

Вторичная обмотка 3 высоковольтного трансформатора 1 подключена к высоковольтному выпрямителю 5, на выходе которого включен рентгеновский излучатель 6, подключенный также к блоку 7 накала.

На вторичной стороне высоковольтного трансформатора включена также дополнительная трехфазная обмотка 8, к которой подключен трехфазный выпрямитель 9, на выходе которого включен переменный резистор 10 с исполнительным органом 11. Предпочтительно резистор 10 с исполнительным органом 11 представляют собой электронную схему, реализующую соответствующие функции. В целом, обмотка 8, выпрямитель 9 и резистор 10 с исполнительным органом 11 образуют переменный шунт.

Указанный переменный шунт является регулирующим звеном средств регулирования высокого напряжения рентгеновского генератора, в состав которых входят также источник 12 опорного напряжения (ИОН), схема сравнения 13 и средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения. Это средство выполнено в виде трехфазной измерительной обмотки 14, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора 1, и подключенного к ней трехфазного выпрямителя 15, выход которого через согласующее устройство 16 подключен к одному входу схемы 13 сравнения, к другому входу которой подключен ИОН 12. Выход схемы 13 сравнения подключен к входу исполнительного органа переменного резистора 10.

В приведенной на фиг. 2 упрощенной эквивалентной электрической схеме R _Σ обозначает приведенное к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора суммарное сопротивление элементов главной цепи генератора, R_K сопротивление высоковольтного кабеля, R_Т сопротивление рентгеновской трубки излучателя 6 и R_Ш сопротивление переменного шунта, образованного обмоткой 8, выпрямителем 9 и переменным резистором 10 с исполнительным органом 11.

Трехфазный рентгеновский генератор работает следующим образом.

Путем синхронной коммутации резисторов из наборов 4 в фазах A, B, C первичной обмотки 2 высоковольтного трансформатора 1 выбирают ту из внешних характеристик (фиг. 3) генератора, величина анодного тока I_a^I для которой при требуемой уставке U_а высокого напряжения наиболее близка к требуемой уставке I_a анодного тока.

В общем случае I_a^I не совпадает с I_a и имеет место уход высокого напряжения (ток накала застабилизирован) в соответствующую I_a точку U_a^I выбранной внешней характеристики.

Пропорциональный действующей величине высокого напряжения сигнал, формируемый измерительной трехфазной обмоткой 14 и выпрямителем 15, например, через согласующее устройство 16 поступает на вход схемы 13 сравнения, на другой вход которой с ИОН 12 поступает сигнал, соответствующий требуемой уставке U_a высокого напряжения на рентгеновском излучателе 6.

В силу наличия рассогласования между U_a^I и U_a на выходе схемы 13 сравнения формируется разностный сигнал, поступающий на исполнительный орган 11 переменного резистора 10. Этот исполнительный орган 11 изменяет сопротивление резистора 10 таким образом, чтобы сигнал рассогласования на выходе схемы сравнения исчез, т.е. на рентгеновском излучателе 6 устанавливается требуемое высокое напряжение U_a. Из эквивалентной схемы на фиг. 2 видно, что изменение сопротивления резистора 10 эквивалентно изменению сопротивления R_Ш переменного шунта и, соответственно, изменению высокого напряжения на рентгеновском излучателе 6.

Таким образом, в схеме такого генератора имеет место как бы смещение внешней характеристики в требуемую точку U_a, I_a (пунктирная линия на фиг. 3) при наличии, как и в известном случае (например, в устройстве рентгеновском питающем УРП-5, НПО "Спектр") дискретного набора внешних характеристик, задаваемых с помощью наборов 4 синхронно коммутируемых резисторов в фазах A, B, C первичной обмотки 2 высоковольтного трансформатора 1.

Использование: в ренгенотехнике, более конкретно в рентгеновских питающих устройствах на основе трехфазных высоковольтных генераторов с параметрической системой регулирования высокого напряжения по внешним характеристикам. Сущность изобретения: заключается в повышении быстродействия регулирования и обеспечении возможности реализации режима свободных уставок, для этого, в трехфазный рентгеновский генератор с дискретным набором внешних характеристик, задаваемых наборами 4 синхронно коммутируемых резисторов в фазах A, B, C первичной обмотки 2 трехфазного высоковольтного трансформатора 1, введен регулируемый шунт,образованный трехфазной обмоткой 8 на вторичной стороне трансформатора 1, выпрямителем 9 и переменным резистором 10 с исполнительным органом 11, который включен на выходе схемы 13 сравнения системы регулирования высокого напряжения, в качестве средства формирования сигнала, пропорционального высокому напряжению на рентгеновском излучателе 6, использованы измерительная трехфазная обмотка 14 и трехфазный выпрямитель 15. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ТРЕХФАЗНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий трехфазный высоковольтный трансформатор, в каждую фазу первичной обмотки которого включен набор синхронно коммутируемых резисторов для выбора внешней характеристики генератора, трехфазный высоковольтный выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, рентгеновский излучатель, подключенный к высоковольтному выпрямителю и блоку накала, средства регулирования высокого напряжения на рентгеновской трубке, включающие источник опорного напряжения, средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, схему сравнения, к входам которой подключены указанные источник опорного напряжения и средство формирования, и регулирующее звено, подключенное к выходу схемы сравнения, отличающийся тем, что регулирующее звено выполнено в виде дополнительной трехфазной обмотки, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора, подключенного к ней трехфазного выпрямителя и включенного на выходе этого выпрямителя регулируемого резистора с исполнительным органом, к входу которого подключен выход схемы сравнения. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что средство формирования сигнала, пропорционального действующей величине высокого напряжения, выполнено в виде трехфазной измерительной обмотки, включенной на вторичной стороне высоковольтного трансформатора и подключенного к ней трехфазного выпрямителя.