DE1072736B

DE1072736B - Circuit arrangement for generating current pulses with high amplitude and short duration

Info

Publication number: DE1072736B
Application number: DENDAT1072736D
Authority: DE
Inventors: Erlangen Kurt Steiner
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Publication date: 1960-01-07

Description

In verschiedenen Zweigen der Elektrotechnik, z. B. der Röntgentechnik und der Technik des Elektroschweißens, tritt die Aufgabe auf, kurzzeitig auftretende hohe Ströme zu schalten.In various branches of electrical engineering, e.g. B. X-ray technology and electrofusion technology, the task occurs to switch briefly occurring high currents.

Für die Röntgentechnik ist z. B. eine in der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung vorgeschlagen, um einen Röntgenapparat primärseitig in jeder beliebigen Phasenlage des Betriebswechselstromes abzuschalten. Diese Schaltungsanordnung enthält einen Hochspannungstransformator I₁ dessen Sekundärwicklung la to mit der Röntgenröhre 2 über vier nach Graetz geschaltete Gleichrichter 3 bis 6 verbunden ist. Zur Ein- und Ausschaltung des Betriebswechselstromes ist in einer der Stromzuführungsleitungen zum Hochspannungstransformator 1 eine Gastriode 7 im Zuge einer Gleichrichteranordnung 8 bis 11 in Graetzschaltung so angeordnet, daß der gesamte Betriebswechselstroni für den Hochspannungstransformator 1 durch diese Gastriode 7 fließt. Eine mit dem Gitter der Gastriode 7 verbundene Zündvorrichtung ist durch das Blockschaltbildsymbol 12 angedeutet. Ein Kondensator 13 kann der Gastriode 7 durch eine zweite Gastriode 14 parallel geschaltet werden. Eine Gleichspannungsquelle 15 dient zur Aufladung des Kondensators 13 über die stromdurchlässige Gastriode 7 und einen Ladewiderstand 16. Die Polung der Gleichspannungsquelle 15 ist so gewählt, daß bei Entladung des Kondensators 13 über die stromführende Gastriode 7, die durch Zündung der Gastriode 14 mittels einer schematisch angedeuteten Zündvorrichtung 17 eingeleitet werden kann, der Entladestrom dem durch die Gastriode 7 fließenden Betriebsstrom entgegengerichtet ist. Die Kapazität des Kondensators 13 und die Spannung der Gleichspannungsquelle 15 sollen 30 aufeinander abgestimmt sein, daß der Entladestrom des aufgeladenen Kondensators 13 kurzzeitig den Wert dieses Betriebsstromes annimmt, so daß der Strom durch die Gastriode 7 zu Null wird, die Gastriode 7 also erlischt. Um somit den Strom zum Hochspannungstransformator 1 in jedem beliebigen Zeitpunkt unterbrechen zu können, muß der Entladestrom des Kondensators den Scheitelwert des Betriebswechselstromes erreichen können. Eine Wiedereinschaltung" der Gastriode 7 und damit eine erneute Einschaltung des Hochspannungstransformators 1 erfolgt erst wieder durch Zuführung eines neuen Zündimpulses an das Gitter der Gastriode 7.For X-ray technology is z. B. a circuit arrangement shown in Fig. 1 is proposed in order to switch off an X-ray apparatus on the primary side in any phase position of the operating alternating current. This circuit arrangement contains a high-voltage transformer I ₁ whose secondary winding la to is connected to the X-ray tube 2 via four rectifiers 3 to 6 connected according to Graetz. To switch the operating alternating current on and off, a gastriode 7 in the course of a rectifier arrangement 8 to 11 in Graetz circuit is arranged in one of the power supply lines to the high-voltage transformer 1 so that the entire operating alternating current for the high-voltage transformer 1 flows through this gastriode 7. An ignition device connected to the grid of the gastriode 7 is indicated by the block diagram symbol 12. A capacitor 13 can be connected in parallel to the gastriode 7 through a second gastriode 14. A DC voltage source 15 is used to charge the capacitor 13 via the current-permeable gastriode 7 and a charging resistor 16. The polarity of the DC voltage source 15 is chosen so that when the capacitor 13 is discharged via the current-carrying gastriode 7, which is indicated by ignition of the gastriode 14 by means of a schematically Ignition device 17 can be initiated, the discharge current is opposite to the operating current flowing through the gastriode 7. The capacitance of the capacitor 13 and the voltage of the DC voltage source 15 should be matched to one another so that the discharge current of the charged capacitor 13 briefly assumes the value of this operating current, so that the current through the gas triode 7 becomes zero, the gas triode 7 therefore goes out. In order to be able to interrupt the current to the high-voltage transformer 1 at any point in time, the discharge current of the capacitor must be able to reach the peak value of the operating alternating current. A restart ″ of the gastriode 7 and thus a renewed activation of the high-voltage transformer 1 only takes place again when a new ignition pulse is supplied to the grid of the gastriode 7.

In der Röntgentechnik haben sich die beschriebene und auch andere Schaltungsanordnungen mit elektronischen Schaltungselementen bisher vor allem wegen der relativ hohen Kosten dieser Elemente nicht durchsetzen können. Die Erfindung sucht diese für die Röntgentechnik und andere Gebiete der Elektrotechnik bestehenden Schwierigkeiten zu verringern und SchaltungsanordnungIn X-ray technology, the circuit arrangements described and also other circuit arrangements with electronic Circuit elements so far not prevail mainly because of the relatively high cost of these elements can. The invention seeks this for X-ray technology and other areas of electrical engineering to reduce existing difficulties and circuit arrangement

zur Erzeugung von Stromimpulsenfor generating current pulses

mit hoher Amplitude und kurzer Dauerwith high amplitude and short duration

Anmelder:Applicant:

Siemens - Reiniger -WerkeSiemens - Reiniger -Werke

Aktiengesellschaft,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47Corporation,
Erlangen, Luitpoldstr. 45-47

Kurt Steiner, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenKurt Steiner, Erlangen,
has been named as the inventor

schlägt vor, bei derartigen Schaltungsanordnungen zur Erzeugung von Stromimpulsen mit hoher Amplitude und kurzer Dauer als Schaltelement eine Elektronenblitzröhre handelsüblicher Bauart, wie sie insbesondere in fotografischen Blitzgeräten verwendet werden, zu benutzen. Derartige Elektronenblitzröhren bestehen im wesentlichen aus einem mit Edelgas, vorzugsweise Xenon, gefüllten Hartglasrohr, in dessen geschlossenen Enden Wolframelektroden eingeschmolzen sind. Wegen dieses sehr einfachen Aufbaus lassen sie sich wesentlich billiger herstellen als eine Gastriode oder ein Zündstiftentladungsgefäß gleicher Schaltleistung. Zu ihrem niedrigen Preis trägt ferner die Tatsache bei, daß sie für fotografische Zwecke in sehr großer Stückzahl serienmäßig gefertigt werden. Auch in ihren Abmessungen ist eine Elektronenblitzröhre wesentlich kleiner als eine Gastriode oder ein Zündstiftentladungsgefäß und ermöglicht daher wenig Raum beanspruchende Schaltungsaufbauten.suggests in such circuit arrangements for generating current pulses with a high amplitude and an electronic flash tube as the switching element for a short period of time Commercially available design, as used in particular in photographic flash units be to use. Such electronic flash tubes consist essentially of one with noble gas, preferably Xenon, filled hard glass tube with tungsten electrodes fused into the closed ends are. Because of this very simple structure, they can be manufactured much cheaper than a gastriode or an ignition pin discharge vessel with the same switching capacity. Also contributes to its low price the fact that they are mass-produced in very large numbers for photographic purposes. In terms of its dimensions, an electronic flash tube is also much smaller than a gastriode or a Ignition pin discharge vessel and therefore enables circuit structures that require little space.

Blitzröhren werden z. Z. für Foto-Blitzgeräte in den verschiedensten Größen für Energien von 50 bis 10 000 Wsec und Betriebsspannungen von 200 bis 5000V gebaut. Die Hersteller geben eine Lebensdauer von 10000 bis 20 000 Impulsen bei Nennbelastung an. Um z. B. eine mit 50 A belastete Gastriode mit einer Blitzröhre von 150 Wsec maximaler Entladeenergie zu löschen, war der Entladestrom eines auf etwa 300 Volt aufgeladenen Kondensators von 100 μ¥ erforderlich, was einer Entladeenergie von 4,5 Wsec entspricht. Ein mit 150 A belastetes Zündstiftentladungsgefäß konnte durch die Entladung eines auf 400 Volt aufgeladenen 40-_/MF-KondensatorsFlash tubes are z. Currently built for photo flash units in various sizes for energies from 50 to 10,000 Wsec and operating voltages from 200 to 5000V. The manufacturers specify a service life of 10,000 to 20,000 pulses at nominal load. To z. B. to extinguish a 50 A loaded gastriode with a flash tube of 150 Wsec maximum discharge energy, the discharge current of a capacitor charged to about 300 volts of 100 μ ¥ was required, which corresponds to a discharge energy of 4.5 Wsec. A detonator discharge vessel loaded with 150 A could by discharging a 40 _/ MF capacitor charged to 400 volts

909 708/131909 708/131

entsprechend einer Entladeenergie von 3,2 Wsec zum Erlöschen gebracht werden. Der Löschimpuls hatte in beiden Fällen eine Breite von etwa 0,15 bis 0,25 msec. Man sieht daraus, daß selbst eine kleine Blitzröhre von nur 100 Wsec maximaler Entlade* energie im Bereich der angegebenen Ströme weit unter ihrer Nennlast betrieben werden kann und somit weit über die für fotografische Zwecke angegebene Lebensdauer hinaus benutzbar ist.corresponding to a discharge energy of 3.2 Wsec to extinguish. The erase pulse had in both cases a width of about 0.15 to 0.25 msec. You can see from this that even a small flash tube of only 100 Wsec maximum discharge * energy in the range of the specified currents can be operated far below its nominal load and thus can be used far beyond the service life specified for photographic purposes.

Für die Zündung der Blitzröhren können die für fotografische Blitzgeräte üblichen Schaltungsanordnungen herangezogen werden.The usual circuit arrangements for photographic flash units can be used to ignite the flash tubes can be used.

In Verbindung mit einer derartigen Anordnung ist in Fig. 2 die Anwendung einer Blitzröhre in der Schaltungsanordnung eines Drehstrom-Röntgenapparates mit einem Drehstromtransformator 18 und einer über eine Gleichrichteranordnung 19 bis 24 in Dreiphasenbrückenschaltung gespeisten Röntgenröhre 25 dargestellt. Auf der Primärseite des Drehstromtransformators 18 ist eine Gastriode 26 im Zuge einer weiteren Gleichrichteranordnung 27 bis 32 in Dreiphasenbrückenschaltung so angeordnet, daß der gesamte primäre Betriebsstrom des Drehstromtransformators 18 durch diese Gastriode 26 fließen muß. Eine Zündvorrichtung 26 α für die Gastriode 26 ist lediglich schematisch angedeutet. Zur Auslöschung der Gastriode 26 und damit zur sofortigen Abschaltung des Transformatorsprimärstromes dient eine handelsübliche Blitzröhre 33, welche den Entladestromstoß des von der, Gleichspannungsquelle 34 aufladbaren Kondensators 35 auslösen läßt. Für die zu diesem Zweck erforderliche Zündung der Blitzröhre 33 dient ein mittels der Gleichspannungsquelle 36 über den Widerstand 37 und die Primärwicklung eines Zündtransformators 38 aufladbarer Kondensator 39, dessen durch Schließung des Schalters 40 auslösbarer Entladestromstoß in der Sekundärspule des Zündtransformators 38 einen Zündimpuls für die Zündelektrode 41 der Blitzröhre 33 induziert.In connection with such an arrangement, the use of a flash tube in FIG Circuit arrangement of a three-phase X-ray apparatus with a three-phase transformer 18 and a X-ray tube 25 fed via a rectifier arrangement 19 to 24 in a three-phase bridge circuit shown. On the primary side of the three-phase transformer 18 is a gastriode 26 in the course of a further rectifier arrangement 27 to 32 arranged in a three-phase bridge circuit so that the entire primary operating current of the three-phase transformer 18 must flow through this gastriode 26. An ignition device 26 α for the gastriode 26 is only indicated schematically. To extinction the gastriode 26 and thus for the immediate disconnection of the transformer primary current is used commercial flash tube 33, which the discharge current surge of the capacitor 35 which can be charged by the DC voltage source 34 can be triggered. For that too The ignition of the flash tube 33 required for this purpose is used by means of the DC voltage source 36 Capacitor that can be charged via the resistor 37 and the primary winding of an ignition transformer 38 39, whose discharge current surge in the secondary coil, which can be triggered by closing switch 40 of the ignition transformer 38 induces an ignition pulse for the ignition electrode 41 of the flash tube 33.

Die Anwendung des neuen Vorschlages ist überall dort gegeben, wo der durch die Blitzröhre eingeschaltete Strom kurz danach von selbst, wie im Falle einer Kondensatorentladung, auf Null absinkt oder durch ein weiteres Schaltelement unterbrochen wird. DerartigeStromimpulse kommen z. B. als Zündströme von Zündstiftentladungsgefäßen vor.The application of the new proposal is given wherever it is switched on by the flash tube Shortly thereafter, the current drops to zero by itself or through, as in the case of a capacitor discharge another switching element is interrupted. Such current pulses come e.g. B. as ignition currents of ignition pin discharge vessels.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Circuit arrangement for generating current pulses with high amplitude and short Duration, in particular for control purposes in X-ray apparatus, characterized in that as a switching element a commercially available electronic flash tube is used.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the electronic flash tube is used to switch on the ignition current of an ignition pin discharge vessel.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the electronic flash tube for extinguishing a gas discharge tube by switching on a capacitor discharge over this tube is used.

1 sheet of drawings