zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2024-90-4-46-52zldm-2170Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLВысоковольтный источник питания для установок рентгеновского контроля структуры материаловHigh-voltage power supply for x-ray control of the structure of materialsДмитриевА. С.DmitrievA. S.

Александр Сергеевич Дмитриев,

197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 литера Ф.

Alexander S. Dmitriev, 

5, ul. Professora Popova, St. Petersburg, 197022.

КулешовА. Д.KuleshovA. D.

Алексей Денисович Кулешов, 

197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 литера Ф.

Alexey D. Kuleshov,

5, ul. Professora Popova, St. Petersburg, 197022.

ПотраховН. Н.PotrakhovN. N.

Николай Николаевич Потрахов,

197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 литера Ф.

Nikolay N. Potrakhov,

5, ul. Professora Popova, St. Petersburg, 197022.

ПотраховЮ. Н.PotrakhovYu. N.

Юрий Николаевич Потрахов,

197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 литера Ф.

Yury N. Potrakhov,

5, ul. Professora Popova, St. Petersburg, 197022.

ГукК. К.GukK. K.

Карина Константиновна Гук,

197022, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 литера Ф.

Karina K. Guk,

5, ul. Professora Popova, St. Petersburg, 197022.

kzhamova@gmail.comСанкт-Петербургский электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSt. Petersburg Electrotechnical University «LETI»Russian Federation2024210420249044652Copyright © Дмитриев А.С., Кулешов А.Д., Потрахов Н.Н., Потрахов Ю.Н., Гук К.К., 20242024Дмитриев А.С., Кулешов А.Д., Потрахов Н.Н., Потрахов Ю.Н., Гук К.К.Dmitriev A.S., Kuleshov A.D., Potrakhov N.N., Potrakhov Y.N., Guk K.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2170

Высоковольтный источник питания наряду с рентгеновской трубкой — один из основных узлов рентгеновских аппаратов, широко применяемых для исследования структуры материалов, оценки внутреннего строения деталей узлов и механизмов, неразрушающего контроля технологических операций. При этом в аппаратах моноблочного типа рентгеновская трубка и питающее устройство находятся в одном общем корпусе — моноблоке, в кабельных рентгеновский излучатель с трубкой и питающее устройство соединяются между собой высоковольтным кабелем. В работе представлены результаты исследования по созданию высоковольтного стабилизированного источника питания рентгеновских трубок в составе аппарата кабельного типа. Приведены электрические схемы и конструкция источника на основе инверторного преобразователя напряжения, построенного на силовых биполярных транзисторах по схеме полного моста. Регулировка выходного напряжения и мощности источника осуществляется посредством ШИМ-модуляции выпрямленного сетевого напряжения, подаваемого на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Применение твердотельного компаунда повышенной теплопроводности позволило ограничиться принудительным воздушным охлаждением источника и разместить его конструкцию в габаритах стандарта Rack Mount (форм-фактор 4U). Опыт эксплуатации источника питания в условиях крупного промышленного предприятия показал, что по своим электрическим и массогабаритным параметрам источник может с успехом использоваться в рентгеновских установках для контроля структуры материалов.

A high-voltage power supply, as an X-ray tube, is one of the main components of X-ray machines widely used in studying the structure of materials, assessing the internal structure of components and mechanisms, and non-destructive testing of technological processes. In monoblock-type devices, the X-ray tube and power supply are located in a common enclosure, while in cable-type setups, the X-ray emitter with the tube and the power supply are connected by a high-voltage cable. We present the results of research in creating a high-voltage stabilized power supply for X-ray tubes as a part of a cable-type apparatus. Electrical circuits and the design of the power supply based on a full bridge voltage inverter built on power bipolar transistors are developed. Adjustment of the output voltage and power of the source is carried out through PWM modulation of the rectified mains voltage applied to the primary winding of the high-voltage transformer. The use of a solid-state compound with increased thermal conductivity allowed us to use forced air cooling of the source and place it within the dimensions of the Rack Mount standard (4U form factor). The experience of the power supply operation in conditions of a large industrial enterprise has shown that its electrical and dimensional parameters provide the possibility of successful use in X-ray installations intended for the structure control of materials.

высоковольтный стабилизированный источник питаниярентгеновская трубкаhigh-voltage stabilized power supplyX-ray tubeРабота выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (соглашению № 075-11-2023-006, идентификатор государственного контракта 000000S407523Q6V0002).ReferencesИванов С. А., Щукин Г. А. Рентгеновские трубки технического назначения. — Л.: Энергоатомиздат, 1989. — 200 с.Ivanov S. A., Shchukin G. A. X-ray tubes for technical purposes. — Leningrad: Énergoatomizdat, 1989. — 200 p. [in Russian].Радиационный неразрушающий контроль. Термины: справоч. пособ. — М.: Промышленная безопасность, 2003.Radiation non-destructive testing. Terms: reference manual. — Moscow: Promyshlennaya bezopasnost, 2003 [in Russian].Соснин Ф. Р. Неразрушающий контроль. Справочник. Т. 1. — М.: Машиностроение, 2008. — 560 с.Sosnin F. R. Non-destructive testing: reference book. Vol. 1. — Moscow: Mashinostroenie, 2008. — 560 p. [in Russian].Артемьев Б. В., Буклей А. А. Радиационный контроль: учеб. пособ. — М.: Спектр, 2012. — 192 с.Artemev B. V., Bukley A. A. Radiation monitoring: textbook. — Moscow: Spektr, 2012. — 192 p. [in Russian].Клюева В. В. Рентгенотехника. Справочник. — М.: Машиностроение, 1992.Klyueva V. V. X-ray technology: reference book. — Moscow: Mashinostroenie, 1992 [in Russian].Потрахов Н. Н., Бессонов В. Б., Ободовский А. В. и др. Установки для рентгеновского контроля (обзор) / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 10. С. 35 – 42.Potrakhov N. N., Bessonov V. B., Obodovsky A. V., et al. Installations for x-ray control (review) / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 10. P. 35 – 42 [in Russian].Потрахов Н. Н., Гук К. К., Бессонов В. Б. Контроль промышленных изделий методом микрофокусной рентгенографии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 3. С. 31 – 37. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-3-31-37Potrakhov N. N., Guk K. K., Bessonov V. B. Inspection of industrial products using microfocus radiography / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 3. P. 31 – 37 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-3-31-37Крутов А. В. Схема работы импульсного блока питания / Инновационные научные исследования. 2021. № 6-2(8). С. 42 – 49.Krutov A. V. Scheme of operation of a switching power supply / Innov. Nauch. Issl. 2021. N 6 – 2(8). P. 42 – 49 [in Russian].Components and technologies. LTspice. https://kit-e.ru/category/cad/ltspice (access 13.09.2023).Components and technologies. LTspice. https://kit-e.ru/category/cad/ltspice (access 13.09.2023).Шевкунова А. В. Исследование работы однофазного инвертора напряжения / Эксплуатация морского транспорта. 2023. № 2(107). С. 197 – 203.Shevkunova A. V. Study of the operation of a single-phase voltage inverter / Éksp. Mor. Transp. 2023. N 2(107). P. 197 – 203 [in Russian].Сурайкин А. И., Сурайкин А. А. Моделирование активного корректора коэффициента мощности в составе мощных импульсных преобразователей / Научно-технический вестник Поволжья. 2023. № 7. С. 95 – 97.Suraykin A. I., Suraykin A. A. Modeling of an active power factor corrector as part of high-power pulse converters / Nauch.-Tekhn. Vestn. Povolzh’ya. 2023. N 7. P. 95 – 97 [in Russian].Blinov A., Ivakhno V., Zamaruev V., et al. Experimental Verification of DC/DC Converter with Full-Bridge Active Rectifier / The 38th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2012). — Montreal, Canada, 2012. P. 5161 – 5166.Blinov A., Ivakhno V., Zamaruev V., et al. Experimental Verification of DC/DC Converter with Full-Bridge Active Rectifier / The 38th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON2012). — Montreal, Canada, 2012. P. 5161 – 5166.Дунаев М. П., Довудов С. У. Сравнение энергоэффективности схем автономных инверторов напряжения с синусоидальной широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией / Электротехнические системы и комплексы. 2021. № 4(53). С. 50 – 55. DOI: 10.18503/2311-8318-2021-4(53)-50-55Dunaev M. P., Dovudov S. U. Comparison of energy efficiency of autonomous voltage inverter circuits with sinusoidal pulse-width and pulse-frequency modulation / Élektrotekhn. Sist. Kompl. 2021. N 4(53). P. 50 – 55 [in Russian]. DOI: 10.18503/2311-8318-2021-4(53)-50-55Ли П., Хердин М. Выбор, проектирование и расчет схемы снаббера / Силовая электроника. 2022. № 2(95). С. 8 – 11.Li P., Herdin M. Selection, design and calculation of the snubber circuit / Sil. Élektronika. 2022. N 2(95). P. 8 – 11 [in Russian].Горский А. Н., Русин Ю. С., Иванов Н. Р., Сергеева Л. А. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. — М.: Радио и связь, 1988.Gorskiy A. N., Rusin Yu. S., Ivanov N. R., Sergeeva L. A. Calculation of electromagnetic elements of secondary power supplies. — Moscow: Radio i svyaz, 1988 [in Russian].Ровдо А. А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. — М.: Лайт, 2000. — 286 с.Rovdo A. A. Semiconductor diodes and circuits with diodes. — Moscow: Lait, 2000. — 286 p. [in Russian].Zednicek T. High CV MLCC DC/AC Bias Ageing Capacitance Loss Explained / 2nd PCNS Passive Components Networking Symposium. — Bucharest, Romania, 2019. P. 1 – 15.Zednicek T. High CV MLCC DC/AC Bias Ageing Capacitance Loss Explained / 2nd PCNS Passive Components Networking Symposium. — Bucharest, Romania, 2019. P. 1 – 15.Компаунд «Пентэласт-727». Компания «Силиконовые Материалы». https://pentasever.ru/catalog/dvukhkomponentnye_kompaundy_i_germetiki/elektroizolyatsionnye_kompaundy_i_germetiki/kompaund_pentelast_727_marka_a (доступ 15.09.2023).Compound Pentelast-727. Kompaniya «Silikonovye Materialy». https://pentasever.ru/catalog/dvukhkomponentnye_kompaundy_i_germetiki/elektroizolyatsionnye_kompaundy_i_germetiki/kompaund_pentelast_727_marka_a (access 15.09.2023) [in Russian].Буй Л., Емельянов Ю., Кабанов Д. и др. Настольный рентгеновский дифрактометр для анализа порошков / Технологии в электронной промышленности. 2021. № 5. С. 54 – 57.Buy L., Emelyanov Yu., Kabanov D., et al. Benchtop X-ray diffractometer for powder analysis / Tekhnol. Élektron. Prom. 2021. N 5. P. 54 – 57 [in Russian].Зырянов И. В., Макалин И. А. Развитие рентгенолюминесцентного метода обогащения алмазосодержащего сырья / Наука и техника в Якутии. 2015. № 1(28). С. 16 – 18.Zuryanov I. V., Makalin I. A. Development of an X-ray luminescence method for the enrichment of diamond-containing raw materials / Nauka Tekhn. Yakutii. 2015. N 1(28). P. 16 – 18 [in Russian].High-voltage power supplies. Spellman High Voltage Electronics Corp. https://www.spellmanhv.com/ru/high-voltage-power-supplies (access 15.09.2023).High-voltage power supplies. Spellman High Voltage Electronics Corp. https://www.spellmanhv.com/ru/high-voltage-power-supplies (access 15.09.2023).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.