192219. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés nagy egyenfeszültség előállítására középfrekvenciás váltakozó feszültségből
1 197 219 2 A találmány tárgya elrendezés nagy egyenfeszültség előállítására középfrekvenciás váltakozó feszültségből, amely nagyfeszültségű transzformátort vezéreletlen részegyenirányítókat és szűrőköröket tartalmaz. A modern röntgentechnikában a páciens sugárterhelésének csökkentése céljából megkívánják, hogy a csőfeszültség állandósult állapotban kis hullámosságú, emellett a csőfeszültség impulzus felfutási és lefutási ideje az expozíciós időhöz képest kicsi legyen. Ugyancsak követelmény a kis méret és súly (egytankos kiviteli, mozgatható röntgenberendezések), a viszonylag kis hálózati áramfelvétel, az akkumulátoros üzem és a csekély akusztikus zaj. A felsorolt követelményeket leginkább megfelelően szabályozott középfrekvenciás röntgengenerátorokkal lehet kielégíteni. Jelenleg elsősorban hálózati frekvenciás röntgengenerátorokat építenek. Vannak növelt frekvenciájú kivitelek, pl. a Medicor EDX 100 típusú röntgengenerátora, de ennek frekvenciája 400 Hz, úgyhogy itt a középfrekvenciás technika előzőekben felsorolt előnyei (kis hullámosság, súly, méret stb.) még nem érvényesülnek. Ismertek középfrekvenciás megoldások is. Ilyenek pl. a SIEMENS Polyphos 30 M, Polydoros 50, Mobilen típusú röntgengenerátorai. Az alkalma.zott frekvencia (kb. 5 kHz), a választott teljesítményelektronikai megoldás (rezgőkörös átalakítókapcsolások) és a választott teljesítménytartomány olyan, hogy a röntgengenerátor transzformátora és egyenirányítója többé-kevésbé klasszikusnak számító szerkezeti kivitelben még megépíthető. A szekunder nagyfeszültségű tekercselést általában két részre bontják - gyakori a kéttranszformátoros kivitel - a két váltakozó feszültséget külön-külön egyenirányítják. A két egyenirányítón feszültséget sorosan kapcsolva a középpontot képező pozitív és negatív egyenirányítóvéget földelik. A klasszikus röntgentechnikában ennek egyrészt szigeteléstechnikai okai vannak, másrészt ezen a ponton becsatlakozva lehet a csőárammérést megvalósítani. Az új teljesítményelektronika elemekkel már 10-30 kHz tartományban is gazdaságosan üzemelő egyen-váltó átalakítókapcsolások építhetők, amelyek kisebb hullámosságú, 12 vagy még nagyobb pulzusú röntgencsőfeszültség előállítására lennének alkalmasak gyors fel- és lefutás mellett. Ebben a frekvenciatartományban a klasszikus transzformátor és egyenirányító konstrukciókat alkalmazva a röntgengenerátorokat nem lehet műszakilag kielégítően és gazdaságosan megoldani, ily módon nem hasznosíthatók a nagyobb frekvencia előnyei megfelelő hatékonysággal. A nagyobb frekvencia alkalmazása több, újszerű problémát vet fel. A megoldandó feladatok közül igen jelentősek a nagyfeszültségű transzformátor - egyenirányító rendszer konstrukciós problémái. A frekvencia növelésével a szekunder tekercsrendszer kapacitásai által meghatározott kapacitív töltőáramok értéke ugyanis erősen nő. A kapacitív áramok növekedése az átalakitókapcsolás és a nagyfeszültségű transzformátor túlterheléséhez vezet. A transzformátornál még helyi túlmelegedések is jelentkezhetnek. Ugyancsak újszerű problémákat vet fel a szigetelési feladatok megoldása, ugyanis a szigetelőanyagok középfrekvenciás erőtérben való viselkedése, a kúszóutak alakulása a határfelületek mentén jelenleg csak kevéssé ismeretes. A növelt középfrekvencia előnyös alkalmazásához szükségessé vált olyan nagyfeszültségű transzformátor - egyenirányító konstrukció kialakítása, amelyik lehetővé teszi a járulékos kapacitív töltőáramok csökkentését, a nagyfeszültségű transzformátorban kedvező potenciáleloszlás biztosítását és a középfrekvenciás szigetelési problémák megoldását. A találmány tárgya olyan elrendezés, amely az előzőekben leírt igényeket kielégíti. Felismertük ugyanis, hogy a szekunder tekercset osztott tárcsatekercsenként kiképezve és tekercsenként részegyenirányítókat alkalmazva a tekercskapacitások nagysága jelentősen csökkenthető és a transzformátorban kedvező potenciáleloszlás biztosítható. A találmány tehát elrendezés nagy egyenfeszültség előállítására középfrekvenciás váltakozó feszültségből, amely nagyfeszültségű transzformátort, vezéreletlen részegyenirányítókat és szűrőköröket tartalmaz. A nagyfeszültségű transzformátor szekunder tekercse n darab szekunder tárcsatekercsből áll, amelyek m darab (m <, n; m ^ 3) galvanikusan összefüggő tekercsrendszert alkotnak. A galvanikusan összefüggő tekercsrendszerek kimenő kapcsai egy-egy vezéreletlen részegyenirányító bemenő kapcsaira csatlakoznak. A vezéreletlen részegyenirányítók kimenetei úgy vannak sorosan kapcsolva, hogy egyenirányított feszültségeik összegeződnek. A soros vezéreletlen részegyenirányítók kimenő kapcsaira szürőkör(ök) vagy szűrőkondenzátorok) csatlakozik/csatlakoznak. A találmány szerinti elrendezés lényegét a következő felismerések képezik : A szekunder tekercsrendszert tárcsatekercselésként kiképezve és a tárcsatekercselésrendszer elosztott kapacitását a tekercsrendszer végeire redukálva, az így kapott redukált, eredő kapacitásnak a szekunder tárcsaszám függvényében minimuma van. Tárcsánkénti vagy tárcsacsoportonkénti soros kapcsolású vezéreletlen részegyenirányítókat alkalmazva a tárcsák igen jelentős és konstrukciósán tovább már nehezen csökkenthető testkapacitásai gyakorlatilag egyenfeszültségre töltődnek. így állandósult állapotbeli folyamatos áttöltésük és az ehhez szükséges nagy kapacitív töltőáram elmarad. A vezéreletlen részegyenirányítók alkalmazásával dinamikus állapotban is jól biztosított a transzformátor tekercsei közötti homogén feszültségeloszlás. A vezéreletlen részegyenirányitók alkalmazása a részegyenirányítók diódáinak feszültségeloszlását is homogenizálja. Elegendően sok vezéreletlen részegyenirányítót alkalmazva a vezéreletlen részegyenirányítók ágaiban akár egyetlen nagyfeszültségű dióda alkalmazása is elegendő, így nem szükséges avalanche típusú, drágább diódákból felépített láncokat alkalmazni. Vezéreletlen részegyenirányítókat alkalmazva a tárcsaszámok növelésével a transzformátor szigetelését terhelő középfrekvenciás feszültség növekvő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
