Источник высокого напряжения для рентгеновского генератора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н л961167 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.03.81 (21) 3263350/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2309.82. Бюллетень №35

151) М Nn з

Н 05 G 1/32

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

153) УДК 621. 386 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 09. 82 (5 4) ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к источникам высокого напряжения для рентгеновских генераторов с высокочастотным преобразованием напряжения в главной цепи.

Известен рентгеновский генератор, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель, фильтр, высокочастотный инвертор, высоко-. вольтный трансформатор с регулировочным трансформатором, высоковольтный выпрямительный блок и рентгеновскую трубку, задающий генератор, подключенный к управляющему входу инвертора, средства получения управляющего сигнала для регулирования анодного напряжения, включающее измерительный делитель напряжения, подключенный к рентгеновской трубке, источник опорного напряжения и схему сравнения, к входам которой подключены делитель напряжения и источник опорного напряжения, а выход которой .может быть подключен к блоку управления инвертбром либо к регулировочному трансформатору f1 ).

Недостатком этого генератора яв ляется невысокая степень подавления пульеаций анодного напряжения на рентгеновской трубке.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является источник высокого напряжения для рентгеновского генератора, включающий -высоковольтный трансформатор, содержащий систему намагничиваемых ярм, на которых размещены первичная и вторичные обмотки трансформатора, а также обмотки управления, подключенные к средствам получения управляющих сигналов для регулирования анодного напряжения.

В этом источнике регулйрование анодного напряжения осуществляется путем изменения магнитных проводимостей намагничивающих ярм за счет пропускания тока через обмотки управления.

Этот источник может использоваться в рентгеновских генераторах с различными схемами питания, в том

25 числе и в генераторах с высокочастотным преобразованием напряжения в главной цепи (2 ).

Однако степень. подавления пульсаций анодного напряжения на рентге1

30» новской трубке, обусловленных пуль9б1167 сациями выпрямленного сетевого напряжения, невысока.

Цель изобретения — повышение степени стабилизации анодного напряжения в рентгеновском генераторе с высокочастотным преобразованием на- 5 пряжения в главной цепи.

Поставленная цель достигается тем, что в источник высокого напряжения для рентгеновского генератора, включающий высоковольтный трансформатор, содержащий систему намагничиваемых ярм, на которых размещены первичная и вторичные обмотки трансформатора, а также обмотки управления, подключенные к средствам получения управляющйх сигналов, введен конденсатор, подключенный к первичной обмотке трансформатора и образующей с ней LC-контур, резонансная частота которого равна частоте преобразования напряжения в главной цепи при минимальном уровне выпрямленного сетевого напряжения, а в . средства получения управляющих сигналов введены последовательно включенные фильтр. переменной составляющей выпрямленного сетевого напряжения и формирователь тока управления, причем формирователь подключен к обмот-ке управления, размещенной на том жв ярме, что и первичная обмотка 30 трансформатора.

На чертеже показана схема рентгеновского генератора с высокочастотным преобразованием напряжения в главной цепи, в которой использован 35 высоковольтный трансформатор с магнитным управлением.

Рвнтгеновский генератор содержит сетевой выпрямитель 1, фильтр 2, высокочастотный инвертор 3, управ-,40 ляемый от задающего генератора 4, высоковольтный трансформатор 5, содержащий систему намагничиваемых ярм 6-8 с обмотками 9-11 управления,. первичную обмотку 12, размещенную 45 на среднем ярме 7, вторичные обмотки

13, которые размещены на боковом ярме 8, причем к первичной обмотке

12 подключен конденсатор 14, который образует вместе с ней LC-контур.

Вторичные обмотки 13 подключены к высоковольтному выпрямительному блоку 15, в качестве которого может быть использован каскадный умножитель напряжения или каскадно-конденсаторно-трансформаторный умножитель напряжения. К выпрямительному блоку

15 подключена рентгеновская трубка 16.

Система регулирования анодного напряжения трубки 16 содержит изме- 60 рительный делитель 17 напряжения, подключенный к рентгеновской трубке

16, а своим измерительным выходом— к одному входу схемы 18 сравнения, к другому входу которой подключен

65 источник 19 опорного напряжения. Выход схемы 18 сравнения соединен с входом дифференциального усилителя

20, выходы которого подключены к усилителям 21 и 22 тока, нагрузками которых служат обмотки 9 и 11 управления на намагничиваемых ярмах б и 8.

Кроме того, в генератор введены фильтр 23 переменной составляющей, подключенный к выходу сетевого выпрямителя 1, формирователь тока 24 управления, вход которого подключен к выходу фильтра 23, а выход к обмотке 10 управления на ярме 7, на котором размещена также первичная обмотка 12 трансформатора 5.

Генератор работает следующим образом.

В зависимости от напряжения, снимаемогс с делителя 17, схема 18 сравнения формирует сигнал отклонения этого напряжения от опорного значения, задаваемого источником 19 опорного напряжения. Сигнал рассогласования со схемы 18 поступает на дифференциальный усилитель 20 и далее на усилители 21 и 22 тока, которые через обмотки 9 и 11 управления изменяют в противоположных направлениях магнитные проводимости боковых ярм б и 8, причем при увеличении магнитной проводимости ярма 8 выходное напряжение трансформатора

5 увеличивается и наоборот.

Таким образом, осуществляется глубокое регулирование и стабилизация в замкнутой системе анодного напряжения на рентгеновской трубке 16.

Вместе с тем, это регулирование не позволяет устранить пульсации анодного напряжения, вызываемые изменениями сетевого напряжения, которые данная система регулирования не успевает отрабатывать из-за неодновременности появления сигнала искажения на выходе трансформатора 5 и сигналов управления, снимаемых с усилителей 21 и 22 тока.

Для исключения этих пульсаций производят фильтрацию низкочастотных составляющих напряжения на выходе сетевого выпрямителя 1 с помощью фильтра 23 и формируют ток управления намагничиваемого ярма 7. За счет изменения магнитной проводимости ярма 7 изменяется резонансная частота LÑ-контура, в результате чего появляется несоответствие резонансной частоты ЬС-контура и рабочей частоты инвертора, приводящее к изменениям амплитуды высоковольтного напряжения высокой частоты трансформатора 5. При этом огибающая амплитуда напряжения высокой частоты изменяется таким образом, что компенсируется переменная составляющая напряжения низкой частоты сетевого выпрямителя.

961167

Работа быстродействующей системы компенсации пульсаций на входе высоковольтного трансформатора 5 с магнитным управлением, полагая, что высокочастотный инвертор 3 питается пульсирующим нефильтрованным напряжением, поступающим с сетевого выпрямителя (однофазного, трехфазного) происходит следующим образом.

Йа первичную обмотку 12 высоковольтного трансформатора 5 с магнит- 1О ным управлением поступает с высокочастотного инвертора 3 амплитудномодулированная последовательность импульсов задающего генератора 4.

Разложим в ряд Фурье последова- 15 тельность модулированных импульсов высокочастотного инвертора

0 = Š— 7 msinPt+ с с» coskw Ф,+

Т „к о

2О

00 00

+ . — и 81 (кбо - )t+ — g эю(Мбо+Я)6) к о к72 к î i (7) где ы

2Ж

0 т

- частота следова- 25 ния импульсов (рабочая частота высокочастотного инвертора)

E(1+ms in@ t) — амплитудная мо- 39 дуляция импульсов по гармоническому закону нефильтрованным

35 пряжением; э " 7 оо

Ь

ct„= 2

02

+ o

2. — относительная амплитуда гармоники дискретного спектра; номер гармоник; коэффициент амплитудной модуляции, /5

m б б постоянная =оставляющая.

Индуктивность первичной обмотки

12 высоковольтного трансформатора 5 с магнитным управлением по сигнаду с выхода формирователя 24 тока управления изменяется согласно выражению

L,„= 1с М/„Ь (/А- d ), (Ц где k «эффициен«ропорцио- 55 нальности, учитывающий магнитные потоки рассеяния и коэффициент размагничивания, W количество витков первичной обмотки;

G pd) — полная магнитная проводимость ярма 7 с первичной обмоткой 12, p d — дифференциальная магнитная проницаемость мате- 65 риала магнитной системы высоковольтного трансформатора 5 с магнитным управлением.

В формирователе 24 тока управления выходное напряжение изменяется обратно пропорционально пульсирующему нефильтрованному напряжению сетевого выпрямителя 1, питающего высокочастотный инвертор 3.

При этом наименьшему значению напряжения формирователя 24 соответствует наибольшее значение индуктивности первичной обмотки 12 высоковольтного трансформатора 5, а наибольшему значению напряжения формирователя

24 соответствует наименьшая индуктивность этой обмотки, т.е. индуктивность обмотки 12 изменяется согласно выражению

Ь"„(Ц= Ю С„(,и.а).„"„, (3) где U(t) — пульсирующее напряжение на выходе сетевого выпрямителя 1.

При этом настройка резонансного

LC-контура (без учета активных элементов) определяется выражением

Ро = (4)

1il L„(tl ñ илн о ™1о

О

Этому значению частоты соответствует амплитуда соответствующей гармоники дискретного спектра

S1h kEuо П2 о " или

U =Е ° — -2

T б/2

"c è„с, (,и.d)- 7(цц.с (6

Из выражения (6) видно, что возрастанием номера гармоникй уменьшается амплитуда этой гармоники.

В результате этого появляется возможность подавить пульсации напряжения на первичной обмотке 12 высокочастотного трансформатора 5 с магнитным управлением, вызванные питанием высокочастотного инвертора 3 пульсирующим нефильтрованным напряжением от сетевого выпрямителя 1 без использования низкочастотного

ЬС-фильтра в цепи этого выпрямителя.

В формирователе 24 - ка управления происходит формирование тока управления (тока намагничивания ярма 7), на котором размещена первичная обмотка 12 высокочастотного трансформатора 5 в соответствии с выражением (6) °

961167

Наибольшему значению коэффициен.а амплитудной модуляции щ пульсирующего нефильтрованного напряжения сетевого выпрямителя 1 (высокочастотного инвертора 3) соответствует наибольшее значение тока управления в обмотке 10 на ярме 7, т.е. наименьшая индуктивность первичной обмотки 12 высоковольтного трансформатора 5. В этом случае резонансный

I,C-контур, настроен на рабочую (основную) частоту высокочастотного ннвертора 3.

С увеличением амплитуды пульсации нефильтрованного напряжения . сетевого выпрямителя 1 величина тока управления обмотки 10 на ярме 7 уменьшается, а индуктивность резонансного контура увеличивается. В этом случае амплитуда на выходе высоковольтного трансформатора 5 уменьшается ввиду расстройки согла-. сования частоты резонансного контура и рабочей частоты высокочастотного инвертора 3.

Изобретение обеспечивает повышение качества радиационного контроля эа счет более высокого качества рентгеновского излучения.

Формула .изобретения

Источник высокого напряжения для рентгеновского генератора, включающий высоковольтный трансформатор, содержащий систему намагничиваемых ярм, на которых размещены первичная и вторичные обмотки трансформатора, а также обмотки управления, подключенные к средствам получения управляющих сигналов, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что, с целью-повышения степени стабилизации анодного напряжения в рентгеновском генераторе с

10 высокочастотным преобразователем напряжения в главной цепи, в него введен конденсатор, подключенный к первичной обмотке трансформатора и образующий с ней LC-контур, резонансная частота которого равна частоте преобразования напряжения в главной цепи при минимальном уровне выпрямленного сетевого напряжения, а в средства получения управляющих сигналов введены последовательно включенные фильтр переменной составляющей выпрямленного сетевого напряжения и формирователь тока управления, причем формирователь подключен к обмотке управления, размещенной на том же ярме, что и первичная обмотка трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Выложенная заявка ФРГ 92913622, кл. Н 05 С 1/10, опублик. 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2832461/18-25, кл. Н 05 G 1/32, 1979 (прототип).

961167

Составитель К.Кононов

Редактор Г.Беввершенко техред ЗГПекарь Корректор A.ÃÐHÍeHKo

Заказ 7322/77 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, МОсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4