184986. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés háromfázisú váltakozóáramú bemeneti teljesítmény átalakítására, kishullámoszúságú, egyenáramú kimeneti teljesítménnyé, előnyösen röntgentápegységekhez
3 184986 4 A találmány tárgya két transzformátorból és tizenkét diódából álló kapcsolási elrendezés, amelyben a transzformátorok a háromfázisú hálózatra csatlakoznak, bemeneti kapcsaikkal és szekunder kimeneteik egy-egy háromfázisú egyenirányító hídon keresztül kapcsolódnak az egyenáramú fogyasztóhoz. A transzformátor primer oldala zegzug kapcsolású, szekunder oldala deltavagy csillagkapcsolású. A transzformátorokhoz kapcsolódó egyenirányító hidak egyenáramú kimenetei sorba, vagy párhuzamosan kapcsolódnak. Az egy oszlopon elhelyezkedő két zegzug kapcsolású primertekercs menetszámának az aránya 1 : 2,735 és a két transzformátor primer oldala egymáshoz képest ellentétes fázissorrendben van kötve. Ezáltal a két, egyszerűen kialakítható, geometriailag azonos tekercselésű transzformátorral kishullámosságú egyenáramú tápegység valósítható meg. Számos felhasználási területen szükség van nagyteljesítményű, kishullámosságú egyenáramú tápegységre. Egyik ilyen felhasználási terület a nagyteljesítményű röntgencsövek táplálására szolgál. Ezek a tápegységek olyanok, hogy 50—100 kW-os impulzusszerű teljesítményt képesek szolgáltatni, többszáz kV-os feszültségen, és közben ennek a feszültségnek minél „simábbnak” kell lenni. Ezt a „sima” egyenfeszültséget általában egy, a háromfázisú váltakozó áramú hálózatról megtáplált transzformátorból, vagy transzformátorokból, és ezek kimenetére kapcsolt háromfázisú egyenirányítókból álló tápegységekkel állítják elő. Az egyik ismert kapcsolási elrendezés egy csillagvagy delta kapcsolású primertekercsrendszerből és egyetlen vasmagra tekercselt egy delta- és egy csillag' kapcsolású szekunder tekercsrendszerből álló transzformátorból és a szekunder tekercsek kimeneteire csatlakozó egymással sorba, vagy párhuzamosan kötött két háromfázisú egyenirányító hídból áll (ez látható az 1. ábrán), ahol a két szekunder tekercsrendszer között villamosán 30° fáziseltolás van, hogy biztosított legyen a villamosán 30°-ban eltolt egyenirányítási kommutáció. E rendszer hátránya, hogy a két szekunder tekercsrendszer mind huzalkeresztmetszetben, mind menetszámban jelentősen eltér egymástól. Ez azt eredményezi, hogy a tekercskezdetek és tekercsvégek nagyfeszültségű igénybevétele különböző, ami szigetelési problémákat okoz, továbbá szinte lehetetlen azonos értéken tartani a két tekercsrendszer impedanciáját, ami potenciállengéseket idéz elő, a röntgencső kapcsai és a föld között. Ezen hátrányok miatt számos bonyolult megoldás született a rendszer geometriájának és impedanciájának azonossá tételére. Egy ilyen bonyolult kapcsolási elrendezést ismertet a 2 422 196 (H 02 M 1/14) lajstromszámú NSZK szabadalmi leírás. Ezen kapcsolási elrendezésben két vagy több részre osztott tekercsekből álló, csillagba kötött, primer tekercselésű transzformátor van, ahol a tekercsvégek elektronikus kapcsolókon keresztül csatlakoznak a háromfázisú hálózatra és ezen kapcsolók lépcsőzetesen kapcsolnak be, és ily módon a transzformátor áttétele egy periódus alatt folyamatosan változik (nő), és ez az áttételnövekedés ellensúlyozza a szekunder feszültség csökkenését. Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy a párhuzamosan, vagy sorosan kapcsolt szekunder oldalak geometriailag azonosan legyenek, és az egyes tekercsek nagyfeszültségű igénybevétele egyforma lesz. A megoldás hátránya a rendkívül bonyolult és drága primer oldali elektronikus kapcsolórendszer. Találmányunkkal egy olyan transzformátorokból és egyenirányító hidakból álló nagyfeszültségű tápegységet kívántunk létrehozni, amelynél a kishullámosságú, nagyfeszültségű, egyenáramú teljesítmény előállítása olcsón, és egyszerűen kialakított, azonos geometriájú, transzformátorok segítségével biztosítható. Találmányunkhoz az a felismerés vezetett, hogy a legegyszerűbben a kitűzött feladat úgy valósítható meg, ha veszünk két azonos geometriai felépítésű, primer oldalon zegzugba kapcsolt tekercsrendszerrel rendelkező transzformátort, amelynél az egy oszlopon elhelyezkedő két zegzugba kapcsolt primer tekercs menetszámainak aránya 1 : 2,735. A két transzformátor primer tekercsrendszerei pedig egymáshoz képest ellentétes fázissorrendben vannak kötve. A transzformátorok szekunder tekercsei csillag-, delta- vagy zegzug kapcsolásúak, kimeneteik egy-egy háromfázisú egyenirányító hídra csatlakoznak, amely egyenirányító hidak kimenetei sorba, vagy párhuzamosan vannak kötve. Találmányunkat részletesebben az ábrák alapján magyarázzuk, ahol 1. ábra a közismert „12 szelepes” egyenáramú tápegységet, a 2. ábra a találmány szerinti kialakítású egyenáramú tápegységet, 3. ábra a találmány szerinti kialakítású egyenáramú tápegység, egy másik lehetséges kiviteli alakját ábrázolja. Az 1. ábrán az ismert tápegységet, a V vasmagra tekercselt, Aj, A2 és Aj primer tekercsekből álló primertekercsrendszerből, és Bj, B2, Ej, illetve Cj, C2, C3 szekunder tekercsekből álló, két szekunder tekercsrendszerből álló Tr transzformátorból és a szekunder tekercsrendszerekhez csatlakozó, Dlt D2...D12 diódákból álló, két háromfázisú egyenirányító híd alkotja. Ezen tápegység hátránya, mint már azt korábban ismertettük, az, hogy a két szekunder tekercsrendszer geometriailag különböző, ami számos tervezési és kivitelezési hátrányt jelent. Ezen bonyolult kialakítású transzformátorral rendelkező tápegységgel szemben, találmányunk két geometriailag teljesen azonos, az R, S, T hálózati kapcsokra csatlakozó Trx és Tr2 transzformátorokból és H(, H2 egyenirányító hidakból áll. Amint az a 2. ábrán látható, az R, S, T hálózati kapcsokra párhuzamosan csatlakozik, a Trx transzformátor TPj primer tekercsrendszere, illetve a Tr2 transzformátor TP2 primer tekercsrendszere. A TPX primer tekercsrendszer az Ajj—A12, A2x—A22, és az A31—A32 résztekercsekből áll. A TP2 primer tekercsrendszer az A41—A42, A3j—AJ2 és A61—Aflj résztekercsekből áll. Az A12, A22, Aj2 résztekercsek a TP, primer tekercsrendszer csillagpontjához, az A42, AJ2és az A62 résztekercsek pedig a TP2 primer tekercsrendszer csillagpontjához csatlakoznak. Az Ajj és A4I résztekercsek az R hálózati kapocshoz, az A21 és A51 résztekercsek az S hálózati kapocshoz, az A31 és A61 résztekercsek pedig a T hálózati kapocshoz csatlakoznak. A Trx transzformátor Vt vasmagjának egy-egy oszlopán elhelyezkedő A1X és Aj2, illetve A2j és A22, illetve Agl és A32 résztekercsek menetszámainak aránya 1: 2,735. Hasonlóképpen van felépítve a V2 vasmagra tekercselt TP2 primer tekercsrendszere a Tr2 transzformátornak is. Úgy a TPj, mint a TP2 primer tekercsrendszerekben a kisebb menetszá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
