СХЕМА ПИТАНИЯ СТАТОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

Заявляемый объект относится к высоковольтной технике, точнее к рентгеновской и предназначен для работы в составе рентгенодиагностических аппаратов медицинского назначения.
Известна схема питания статора электродвигателя диагностической рентгеновской трубки для разгона вращающегося анода до скорости 9000 об/мин при частоте питающего напряжения 150 Гц. Для разгона анода применяют специальное устройство - статический электромагнитный утроитель частоты, который состоит из трех трансформаторов, первичные обмотки которых соединяются в звезду (Рентгенотехника (справочник) под редакц. В.В. Клюева Книга 1. - М.: Машиностроение, 1992. - С.278 [1]).
Аналог [1] является устаревшей конструкцией и в настоящее время не выпускается.
В настоящее время для раскрутки анода рентгеновской трубки до 9000 об/мин и выше используются частотные преобразователи инверторного типа. Классические преобразователи построены по схеме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой преобразования несколько килогерц, на выходе которых образуется сигнал синусоидальной формы. По этому принципу работает и предложенная нами схема.
Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является схема питания статора электродвигателя диагностической рентгеновской трубки, содержащая выпрямитель трехфазного сетевого тока, соединенный с инвертором мостового типа на IGBT-транзисторах, работающим в режиме широтно-импульсной модуляции, выход которого подключен к электрической цепи, идущей на статор электродвигателя рентгеновской трубки, ротор которого соединен с диском вращающегося анода, (Кит Сукер Силовая Электроника. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI». - С.179 [2]).
На практике выходное синусоидальное напряжение, генерируемое инвертором с ШИМ преобразованием, будет искаженным [2 с.178]. При длительной работе асинхронного двигателя, при форме питающего напряжения отличной от синусоидальной, токи высших гармоник приводят к дополнительному нагреву обмоток и магнитопроводов двигателя и могут вызвать его перегрев. Также ШИМ порождает высокий уровень помех, из-за значите6льной мощности, требуемой для быстрой раскрутки анода.
Задачей настоящей работы является исключение вышеприведенных недостатков ШИМ преобразования в схеме питания статора электродвигателя рентгеновской трубки. Для этого вместо классической ШИМ мы решили применить фазо-частотно-широтноимпульсное управление выходными ключами трехфазного преобразователя. При этом частота переключения ключей соответствует частоте вращения анода и задается программным путем. Фазы и длительности открытия транзисторов определяют ток в обмотках. Данное техническое решение полностью исключает перегрев электродвигателя рентгеновской трубки, что повышает его надежность и увеличивает срок его работы.
Технический результат полезной модели выражается в повышении надежности работы электродвигателя рентгеновской трубки. Он достигается тем, что в схему питания статора электродвигателя диагностической рентгеновской трубки, содержащей выпрямитель трехфазного сетевого тока, соединенный с инвертором мостового типа на IGBT-транзисторах, работающим в режиме широтно-импульсной модуляции, выход которого подключен к электрической цепи, идущей на статор электродвигателя рентгеновской трубки, ротор которого соединен с диском вращающегося анода, дополнительно введен фазосдвигающий частотно-импульсный контроллер управления инвертором с обратной связью по току обмоток статора, подключенный к пульту управления и соединенный с датчиками тока, установленными в электрической цепи питания статора электродвигателя диагностической рентгеновской трубки.
На прилагаемом рисунке приведена блок-схема заявляемого устройства. Схема питания статора электродвигателя диагностической рентгеновской трубки, содержит выпрямитель 1 трехфазного сетевого тока, команда на включение которого поступает с пульта 2 управления рентгеновского аппарата. Выход выпрямителя соединен с инвертором 3 мостового типа на IGBT-транзисторах, работающим в режиме широтно-импульсной модуляции, выход которого подключен к электрической цепи 4, идущей на статор 5 электродвигателя рентгеновской трубки 6 с вращающимся анодом. Инвертор 3 подключен к фазосдвигающему частотно-импульсному контроллеру 7, который управляет работой инвертора 3 в режиме обратной связью по току обмоток статора. Сам контроллер 7 подключен к запрограммированному пульту управления 8, задающему алгоритм его работы. Изменение тока в цепи 4 отслеживается с помощью датчиков тока 9, соединенных с контроллером 7.
Преимущества предложенной схемы выражаются в:
- минимальных динамических потерях в транзисторах за счет низкой частоты переключения;
- низком уровне помех, за счет низкой частоты переключения;
- простоте схемы;
- отсутствие фазосдвигающего конденсатора.