DE1079233B - Circuit arrangement for generating high current ring discharges in a gas-filled reaction chamber - Google Patents

Circuit arrangement for generating high current ring discharges in a gas-filled reaction chamber

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DE1079233B
DE1079233B DEU5662A DEU0005662A DE1079233B DE 1079233 B DE1079233 B DE 1079233B DE U5662 A DEU5662 A DE U5662A DE U0005662 A DEU0005662 A DE U0005662A DE 1079233 B DE1079233 B DE 1079233B
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control circuit
circuit arrangement
excitation control
pulse
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DEU5662A
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Robert Carruthers
Peter Clive Thonemann
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungsanordnungen für eine mit Gas gefüllte Reaktionskammer, in welcher durch Übermittlung eines kurzzeitigen Hochspannungsimpulses von einem ersten Erregungssteuerkreis her über eine Primärwicklung eines Impulstransformators eine Starkstrom-Ringentladung hervorgerufen wird, welche die Sekundärwicklung des Impulstransformators bildet. Derartige Starkstrom-Ringentladungen finden Verwendung in Anlagen zum Studium der Bedingungen für die Herbeiführung thermonuklearer Prozesse.The invention relates to circuit arrangements for a gas-filled reaction chamber, in which by transmitting a brief high voltage pulse from a first excitation control circuit A heavy current ring discharge via a primary winding of a pulse transformer which forms the secondary winding of the pulse transformer. Such heavy current ring discharges are used in systems for studying the conditions for bringing about thermonuclear processes.

Bei einer anderen Orts beschriebenen Anlage besteht der elektrische Steuerkreis in der Hauptsache aus einem Kondensator, welcher von einer äußeren Stromquelle her aufgeladen und daraufhin über die Primärwicklung eines Transformators entladen wird. Wenn sich die Spannung im Kondensator umzukehren beginnt, wird ein Ignitron, welches an die Wicklung angeschlossen ist, gezündet, so daß sowohl die Primärais auch die Entladeströme exponentiell abfallen. Mit einem solchen Steuerkreis läßt sich schwerlich ein thermaler Gleichgewichtszustand im Plasma erzielen.In the case of a system described elsewhere, the electrical control circuit consists mainly of from a capacitor, which is charged from an external power source and then via the Primary winding of a transformer is discharged. When the voltage in the capacitor reverse starts, an ignitron, which is connected to the winding, is ignited, so that both the primary is the discharge currents also drop exponentially. It is difficult to get involved with such a steering committee achieve thermal equilibrium in the plasma.

Zweck der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, durch welche es ermöglicht wird, einen hochwertigen Ringentladungsstrom für eine längere Zeitdauer aufrechtzuerhalten.The purpose of the invention is therefore to provide a device through which it is possible to have a maintain high quality ring discharge current for a longer period of time.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein zweiter Erregungssteuerkreis zur Erzeugung eines niedrigen Spannungsimpulses von verhältnismäßig langer Zeitdauer und Schaltmittel für das Kuppeln des erwähnten zweiten Erregungskreises an die Sekundärwicklung vorgesehen sind, um den Ringentladungsstrom für eine längere Zeitdauer auf einem hohen Wert zu halten, wenn der Hochspannungsimpuls bereits auf einen niedrigen Wert abgefallen ist.This is achieved according to the invention in that a second excitation control circuit for generation a low voltage pulse of relatively long duration and switching means for the coupling of the mentioned second excitation circuit to the secondary winding are provided to the ring discharge current hold high for a longer period of time when the high voltage pulse has already dropped to a low value.

Die vorerwähnten ersten und zweiten Erregungssteuerkreise können in Reihe an die gleiche Primärwicklung des ersten Impulstransformators angeschlossen sein, an der der erwähnte Niederspannüngsimpuls von verhältnismäßig langer Zeitdauer vor dem Beginn des kurzen Hochspannungsimpulses angelegt wird. Es können Schaltvorrichtungen für das Kurzschließen des ersten Erregungssteuerkreises vorgesehen werden, wenn der Hochspannungsimpuls von diesem Erregungssteuerkreis auf einen niedrigen Wert abgefallen ist.The aforementioned first and second excitation control circuits can be connected in series to the same primary winding of the first pulse transformer to which the aforementioned low voltage pulse is connected of a relatively long period of time is applied before the start of the short high voltage pulse. It switching devices can be provided for short-circuiting the first excitation control circuit, when the high voltage pulse from this excitation control circuit has dropped to a low value is.

Der erwähnte erste Erregungssteuerkreis kann aus einem Kondensator und einer zweiten Schaltvorrichtung für das Entladen des Kondensators über die Primärwicklung des erwähnten Impulstransformators bestehen. Der erwähnte zweite Erregungssteuerkreis kann aus einer Lade-Verzögerungsleitung bestehen und so eingerichtet sein, daß er eine Hochspannungsenergie zu speichern vermag, während ein zweiter Im-Sctialtungsanordnung zur ErzeugungThe aforementioned first excitation control circuit may consist of a capacitor and a second switching device exist for discharging the capacitor through the primary winding of the aforementioned pulse transformer. The aforementioned second excitation control circuit may consist of a charging delay line and be set up so that it can store a high-voltage energy, while a second Im-Sctialtungsanordnung for generation

von Starkstrom-Ringentladungenof heavy current ring discharges

in einer mit Gas gefülltenin one filled with gas

ReaktionskammerReaction chamber

Anmelder:Applicant:

United Kingdom Atomic Energy Authority, LondonUnited Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14
Representative: Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen (Westphalia), Oranienstr. 14th

X5 Beanspruchte Priorität: X 5 Claimed priority:

Großbritannien vom 11. Oktober und 6. Dezember 1957Great Britain October 11th and December 6th 1957

Robert Carruthers, Abingdon, Berkshire,
und Peter Clive Thonemann, Cumnor Hill, Oxford
Robert Carruthers, Abingdon, Berkshire,
and Peter Clive Thonemann, Cumnor Hill, Oxford

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
(Great Britain),
have been named as inventors

a5 2 a 5 2

pulstransformator für das Herabsetzen der erwähnten Hochspannung auf die benötigte Niederspannung vorgesehen ist.Pulse transformer intended for reducing the high voltage mentioned to the required low voltage is.

Die Erfindung macht sich in vorteilhafter Weise den Umstand zunutze, daß dann, wenn die Entladung einmal aufgebaut ist, ihre Impedanz im großen Ausmaß widerstandsfähig und von sehr kleinem Wert ist, so daß durch eine verhältnismäßig geringe Spannung ein Primärstrom erzeugt wird, der ausreicht, um den Ringentladestrom auf einem hohen Wert zu halten.The invention advantageously makes use of the fact that when the discharge occurs once is constructed, its impedance is resilient to a large extent and of very small value, so that a primary current is generated by a relatively low voltage, which is sufficient to the To keep the ring discharge current at a high value.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing showing it for example will.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in halbschematischer Darstellung, undFig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention in a semi-schematic representation, and

Fig. 2 zeigt die in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 auftretenden Wellenformen.FIG. 2 shows the waveforms occurring in the circuit arrangement according to FIG.

Es sei zunächst auf Fig. 1 verwiesen, in der mit Bezugsziffer 1 eine Reaktionskammer bezeichnet ist, die aus einem Metalltorus besteht, welcher Gas (Deuterium ^ oder ein Deuterium-Tritium-Gemisch) enthält. Durch einen Transformator T1 wird im Gasraum eine eingeschnürte Ringentladung induziert. Der Torus 1 ist mit einer Wicklung LIl ausgestattet, die an eine Stromquelle 2 angeschlossen ist; diese Anordnung dient zum Aufbau eines axialen Magnetfeldes, das die räumlichen !Instabilitäten der Ringentladung herabsetzt. Der Transformator Tl besitzt eine Vorspannungs-Reference is first made to FIG. 1, in which the reference number 1 denotes a reaction chamber which consists of a metal torus which contains gas (deuterium or a deuterium-tritium mixture). A constricted ring discharge is induced in the gas space by a transformer T 1. The torus 1 is equipped with a winding LIl which is connected to a power source 2; this arrangement serves to build up an axial magnetic field which reduces the spatial instabilities of the ring discharge. The transformer Tl has a bias

909 769/452909 769/452

wicklung L10, welche von einer Stromquelle 4 über eine Drosselspule L12 gespeist wird, wie bereits anderen Orts beschrieben worden ist.winding L 10, which is fed from a power source 4 via a choke coil L 12, as has already been described elsewhere.

Die Primärwicklung des Transformators Tl ist in fünf getrennte Unterwicklungen LB, L 9, L13, L14 und L15 aufgeteilt, welche an fünf identische Erregungssteuerkreise angeschlossen sind. Von diesen fünf Steuerkreisen ist nur ein einziger näher dargestellt, nämlich derjenige Steuerkreis, welcher an die Wicklung L 8 angeschlossen ist. Die anderen vier Steuerkreise sind schematisch als Blocks 11, 12., 13 und 14 veranschaulicht, welche jeweils mit den Wicklungen L 9, L13, L14 und L15 in Verbindung stehen.The primary winding of the transformer T1 is divided into five separate sub-windings LB, L 9, L 13, L14 and L 15, which are connected to five identical excitation control circuits. Only one of these five control circuits is shown in more detail, namely that control circuit which is connected to the winding L 8. The other four control circuits are illustrated schematically as blocks 11, 12., 13 and 14 which are connected to windings L 9, L 13, L14 and L 15, respectively.

Der näher dargestellte Steuerkreis besteht aus einem Kondensator C 6 von 1820 μ¥ (Betriebsbelastung 24 kV), welcher über einen Widerstand i?6 von 250 Ohm und über einen Jenningschen Hochvakuumschalter S 8 von einer Stromqulle 3 her aufgeladen werden kann. Die Stromquelle 3 besteht aus einem Sechsphasentransformator und einem Gleichrichter, wobei der Eingang des Transformators durch einen Induktionsregler so gesteuert wird, daß die Stromquelle so lange einen konstanten Ladestrom von IA liefert, bis der Kondensator C 6 völlig auf 24 kV aufgeladen ist. Anschließend wird mit kleinerem Strom zur Aufrechterhaltung dieser Spannung geladen. Parallel zu C 6 liegt ein Jenningscher Schalter SlO in Reihe mit einem Widerstand R8 von 250 Ohm als Sicherheits-Kurzschluß-Schalter. Der Kondensator C 6 wird über die Wicklung L 8 durch das Zünden eines in Reihe geschalteten Ignitrons /1 entladen. Ein zweites Ignitron /2 ist zwischen der Kathode von Jl und dem Erdpunkt des Steuerkreises angeschlossen, während ein Kondensator C 7 von 2 μΉ und ein mechanisches Schaltwerk S7 zwischen der Anode von /1 und der Erdseite des Steuerkreises angeschlossen sind. Das Schaltwerk S7 ist ein Schaltwerk der hochgeschwindigkeits-druckluft-betätigten Bauart mit einer Ansprechzeit von etwa 57 Millisekunden und besitzt Kontakte, welche mit etwa 35 kA belastet werden können. Ein in Reihe geschalteter Schutzwiderstand R 7 von 0,08 Ohm ist in diesen Entladekreis eingebaut, um durch Dämpfen aller Schwingungen, welche als Folge eines unvorhergesehenen Unterbrechens von /2 auftreten können, C 6 zu schützen.The control circuit shown in more detail consists of a capacitor C 6 of 1820 μ ¥ (operating load 24 kV), which can be charged from a power source 3 via a resistor i? 6 of 250 ohms and a Jenning high vacuum switch S 8. The current source 3 consists of a six-phase transformer and a rectifier, the input of the transformer being controlled by an induction regulator so that the current source delivers a constant charging current of IA until the capacitor C 6 is fully charged to 24 kV. A smaller current is then used to maintain this voltage. Parallel to C 6 is a Jenning switch SlO in series with a resistor R8 of 250 ohms as a safety short-circuit switch. The capacitor C 6 is discharged through the winding L 8 by igniting a series-connected ignitrone / 1. A second Ignitron / 2 is connected between the cathode of Jl and the earth point of the control circuit, while a capacitor C 7 of 2 μΉ and a mechanical switching mechanism S7 are connected between the anode of / 1 and the earth side of the control circuit. The switchgear S7 is a switchgear of the high-speed, compressed air-operated type with a response time of around 57 milliseconds and has contacts that can be loaded with around 35 kA. A series-connected protective resistor R 7 of 0.08 ohms is built into this discharge circuit in order to protect C 6 by damping all vibrations that may occur as a result of an unforeseen interruption of / 2.

Rückleitungen bzw. Rückverbindungen von den fünf Primärwicklungen von Tl sind über die fünf Sekundärwicklungen L 6, L16, L17, L18 und L19 eines Impulstransformators T 2, welcher wie Tl eine Vorspannungswicklung L 7 aufweist, die zur Erzielung eines maximalen Flusses von einer Stromquelle 5 her über einen Widerstand R10 erregt wird, an die Erdseiten der fünf Steuerkreise gelegt. Die Primärwicklung L 5 von T 2 ist über ein mechanisches Schaltwerk S 6 (ähnlich S 7) an eine Verzögerungsleitung angeschlossen. Diese besteht aus vier Induktoren Ll bis L4 und fünf Kondensatoren Cl bis C 5, die jeweils einen Wert von 1820 μ¥ und eine Betriebsbelastung von 24 kV haben. An diese Kondensatoren sind Sicherheits-Kurzschlußschalter Sl bis 6"5 der Jenningschen Bauart in Reihe mit Widerständen Rl bis R5 von 250 Ohm angeschlossen. Die Lockaustrittsinduktivität der Primär, wicklung LS bildet einen fünften Induktor in der Verzögerungsleitung. Die Verzögerungsleitungskondensatoren C1 bis C 5 werden von einer Stromquelle 11 her, welche der Stromquelle 3 ähnlich ist, über ein Jenningsches Schaltwerk 5" 9 und einen Widerstand .R 9 von 250 Ohm aufgeladen. Die Ignitrone 13 und /4 sind jeweils an Cl und C5 angeschlossen. Der Steuerkreis, welcher an die Primärwicklung von T 2 angeschlossen ist, bildet einen zweiten Erregungssteuerkreis. Return lines or return connections from the five primary windings of Tl are via the five secondary windings L 6, L 16, L17, L 18 and L 19 of a pulse transformer T 2, which, like Tl, has a bias winding L 7 , which to achieve a maximum flow of one Current source 5 is excited her via a resistor R 10, placed on the earth sides of the five control circuits. The primary winding L 5 of T 2 is connected to a delay line via a mechanical switching mechanism S 6 (similar to S 7). This consists of four inductors Ll to L 4 and five capacitors Cl to C 5, each of which has a value of 1820 μ ¥ and an operating load of 24 kV. To these capacitors safety short-circuit switches are Sl connected in series with resistors Rl through R5 of 250 ohms to 6 "5 Jenningschen type. The Lockaustrittsinduktivität the primary, winding Ls forms a fifth inductor in the delay line. The delay line capacitors C 1 to C 5 are from a power source 11, which is similar to the power source 3, charged via a Jenning switchgear 5 "9 and a resistor .R 9 of 250 ohms. The Ignitrone 13 and / 4 are connected to C1 and C5, respectively. The control circuit, which is connected to the primary winding of T 2, forms a second excitation control circuit.

Der Transformator TI weist Anzapfstellen für Spannungsteilerverhältnisse von 6/12/24/36/48/72/96/ 144/192 :1 auf. Die Induktoren Ll bis L 4 weisen Anzapfstellen auf, die es ermöglichen, daß ihre Induktivitäten zwischen 5 und 320 mH geändert werden können. Die fünf Primärwicklungen von Tl sind auf die Oberfläche des Torus verteilt gewickelt. Sie könnenThe transformer TI has taps for voltage divider ratios of 6/12/24/36/48/72/96/144/192: 1. The inductors Ll to L 4 have taps which allow their inductances to be changed between 5 and 320 mH. The five primary windings of Tl are distributed on the surface of the torus. You can

ίο in drei Reihen-Parallel-Schaltungsanordnungen angeschlossen werden, um Spannungsteilerverhältnisse von 6/12/24 :1 zu ergeben.ίο connected in three series-parallel circuit arrangements to give voltage divider ratios of 6/12/24: 1.

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Steuerkreises ist in Fig. 2 veranschaulicht, welche Wellenformen der Spannung V über die fünf Primärwicklungen und den Strom I in diesen Wicklungen wiedergibt. Die Fig. 2 ist nicht maßstabsgerecht gezeichnet. Wenn angenommen wird, daß die Kondensatoren C6 in jedem der fünf Steuerkreise und ebenfalls die Kondensatoren C1 bis C 5 im Verzögerungsleitungskreis aufgeladen sind, daß alle Schaltwerke geöffnet und alle Ignitrone nicht gezündet sind, wird das Schaltwerk S6 zu einem Zeitpunkt ti geschlossen und der Transformator T 2 erregt. Auf Grund des Spannungsteilerverhältnisses von T 2 wird somit eine \rerhältnismäßig niedrige Spannung an der Sekundärwicklung L6 verfügbar, welche jedoch nicht nach den Primärwicklungen übermittelt wird, da II, 12 nicht gezündet und S 7 geöffnet sind. Zu einem Zeitpunkt 12, etwa 2 Millisekunden nach ti, wird /1 gezündet, so daß die volle Spannung von C 6 plus der Spannung von L 6 an L 8, L 9 usw. angelegt werden. Der Strom in diesen Wicklungen und der Ringentladestrom im Torus steigen schnell an, die Spannung an C 6 beginnt abzufallen, und die Verzögerungsleitung beginnt sich zu entladen.The operation of the control circuit shown in Fig. 1 is illustrated in Fig. 2, which shows waveforms of the voltage V across the five primary windings and the current I in these windings. Fig. 2 is not drawn to scale. If it is assumed that the capacitors C 6 in each of the five control circuits and also the capacitors C 1 to C 5 in the delay line circuit are charged, that all switching mechanisms are open and all Ignitrons are not fired, the switching mechanism S6 is closed at a time ti and the Transformer T 2 energized. Because of the voltage division ratio of T 2 a \ r erhältnismäßig low voltage on the secondary winding L 6 is thus available, which is not transmitted to the primary windings, since II, 12 is not ignited and S are open. 7 At a point in time 1 2, approximately 2 milliseconds after ti, / 1 is fired so that the full voltage of C 6 plus the voltage of L 6 is applied to L 8, L 9, and so on. The current in these windings and the ring discharge current in the torus rise rapidly, the voltage at C 6 begins to drop, and the delay line begins to discharge.

Der größte Teil der anfänglich in C 6 gespeicherten Energie wird dazu verwendet, die Entladung im Torus aufzubauen, und wird im Magnetfeld der Entladung gespeichert. Wenn die Ringentladung einmal aufgebaut ist, wird ihre reflektierte Impedanz im großen Ausmaß widerstandsfähig und bekommt einen sehr niedrigen Wert, so daß bereits eine niedrige Spannung über die Primärwicklungen hinweg genügt, um einen Primärstrom zu erzeugen, der zum Halten des Ringentladestromes auf seinem Spitzenwert ausreichend ist. Zum Zeitpunkt 13, wenn der Strom J im wesentlichen seinen Scheitelwert erreicht hat und wenn die Spannung über C 6 im wesentlichen auf Null abgefallen ist, wird das Ignitron/2 gezündet, wodurch C 6 angeschlossen wird. Dadurch wird verhindert, daß sich die Spannung über C 6 umkehrt, was eine Beschädigung des Kondensators zur Folge hätte. Die Spannung an L6 wird jedoch weiterhin an L8 übermittelt, was aus den vorerwähnten Gründen nunmehr genügt, um den Ringentladestrom aufrecht zu halten. Da /1 und /2 keine ausreichende Stromaufnahmekapazität, um den Spitzenstrom für eine längere Zeitdauer durchzulassen, aufweisen, wird das mechanische Schaltwerk S 7, kurz nachdem /2 zündet (etwa 2 Millisekunden danach), zum Zeitpunkt i4 geschlossen. Der Spitzenstrom wird nunmehr für die Zeit aufrechtgehalten, welche zur Entladung der Verzögerungsleitung benötigt wird. Im Zeitpunkt f5 wird /4 gezündet, so daß Strom und Spannung exponentiell abfallen.Most of the energy initially stored in C 6 is used to build up the discharge in the torus and is stored in the discharge's magnetic field. Once the ring discharge is established, its reflected impedance becomes resilient to a large extent and has a very low value, so that a low voltage across the primary windings is sufficient to generate a primary current sufficient to hold the ring discharge current at its peak value . At time 1 3, when the current J has essentially reached its peak value and when the voltage across C 6 has dropped to essentially zero, the ignitron / 2 is ignited, whereby C 6 is connected. This prevents the voltage across C 6 from reversing, which would damage the capacitor. However, the voltage at L 6 is still transmitted to L 8, which for the reasons mentioned above is now sufficient to maintain the ring discharge current. Since / 1 and / 2 do not have sufficient current capacity to allow the peak current to pass for a longer period of time, the mechanical switching mechanism S 7 is closed shortly after / 2 ignites (about 2 milliseconds afterwards) at time i4. The peak current is now maintained for the time it takes to discharge the delay line. At time f5, / 4 is fired, so that the current and voltage drop exponentially.

Da S6 und S7 verhältnismäßig lange Zeit brauchen, um anzusprechen (jeweils 40 und 57 Millisekunden), wird der Entladezyklus tatsächlich zur Zeit i6 beginnen. Dies geschieht durch Schließen von 6*7, wobei das Schließen von 56 kurz nach dem Zeitpunkt i7Since S6 and S7 take a relatively long time to respond (40 and 57 milliseconds respectively), the discharge cycle will actually begin at time i6. This is done by closing 6 * 7, with closing 56 shortly after time i7

nung über die restlichen vier Ignitrone hinweg nicht unmittelbar abfällt und somit ein Zünden dieser restlichen vier verhindert wird. Der Kondensator C 7 übt zusammen mit der Induktivität der Leitung, die sich zwischen ihm und der Transformator-Primärwicklung L 8 befindet, eine kurze Verzögerung auf einen Impuls aus, welcher an der Anode von Il von einer der vier anderen Steuerkreise ankommt, und ergibt so ausreichende Zeit zum Zünden.The voltage does not drop immediately across the remaining four Ignitrones, thus preventing these remaining four from igniting. The capacitor C 7 , together with the inductance of the line that is located between it and the transformer primary winding L 8, exerts a short delay on a pulse which arrives at the anode of II from one of the four other control circuits, and thus results sufficient time to ignite.

Um die Steuerkreisinduktivität herabzusetzen, werden für Verbindungen, welche Stromimpulse aufnehmen, gleichachsige Kabel verwendet.In order to reduce the control circuit inductance, connections that receive current pulses are coaxial cables used.

Es sei darauf hingewiesen, daß das vorerwähnte beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich eine erfin-It should be noted that the above-mentioned described embodiment is only an inventive

beginnt. Das Schließen dieser Schaltwerke wird durch
■eine Zeitmessereinheit 6 gesteuert, welche wiederum
durch einen Hauptzeitmesser 7 gesteuert wird, der die
Lade-Schaltwerke S8 und 6*9 betätigt. Eine elektromechanische Verriegelung stellt sicher, daß S 6 ge- 5
schlossen ist und daß sich S 7 schließt, ehe Jl gezündet
wird. /2 wird durch einen Steuerkreis 8 gezündet,
welcher von einem Potentiometer RIl her ausgelöst
wird, das an C 6 angeschlossen ist. /4 wird durch einen
ähnlichen Steuerkreis 9 gezündet, welcher von einem to
Potentiometer R12 her ausgelöst wird, der an die
Verzögerungsleitung in der Nähe des Schalters ^ 6 angeschlossen ist. Um die Möglichkeit zu verhindern,
daß sich die Spannung an den Kondensatoren Cl bis
C5 dann umkehrt, wenn die Spannungswelle vom 15 dungsgemäße Schaltungsanordnung ist und daß andere Fernende der Leitung reflektiert wird, d. h. infolge Möglichkeiten, bei welchen die Erfindung verwendet eines Kurzschlüßkreises am 5"6~Ende, ist das Ignitron werden kann, ohne weiteres denkbar sind. Der Grund /3 am Fernende angeschlossen. Dies wird durch einen für die Verwendung von fünf Primärwicklungen ist Steuerkreis 10 gezündet, der von einem Potentiometer beispielsweise darin zu suchen, daß die Stromaufi?13 ausgelöst wird, welches an dieser Anschluß- 20 nahmekapazität der Ignitrone zum gegenwärtigen Zeitleitung angeschlossen ist. punkt begrenzt ist. Bei einem Entladestrom von Die Wiederholungsperiode bzw. -frequenz der Ent- ΙΟ8 Ampere beträgt bei einem Wicklungsverhältnis von ladungen ist zwischen 50 und 150 Sekunden veränder- 6 :1 der Gesamtprimärstrom 165 kA. Das ist erheblich lieh. Da dies eine verhältnismäßig lange Zeitdauer ist, mehr, als ein einziges Ignitron aufzunehmen vermag, wird es vorgezogen, die Reaktionskammer zwischen 25 Dadurch, daß fünf Primärwicklungen und fünf Igniden Entladungen durch eine Reihe kleinerer Entladun- trone verwendet werden, wird der Strom in jedem auf gen mit einer höheren Wiederholungsfrequenz betriebs- etwa 35 kÄ verringert,
begins. Closing these derailleurs is done by
■ a timer unit 6 controlled, which in turn
is controlled by a main timer 7, which the
Charging switchgear S8 and 6 * 9 actuated. An electromechanical lock ensures that S 6 is 5
is closed and that S 7 closes before Jl ignites
will. / 2 is ignited by a control circuit 8,
which triggered by a potentiometer RIl
connected to C 6. / 4 is replaced by a
similar control circuit 9 ignited, which of a to
Potentiometer R12 is triggered, which is connected to the
Delay line is connected near switch ^ 6. To prevent the possibility
that the voltage across the capacitors Cl bis
C5 then reverses when the voltage wave from the circuit arrangement according to the invention and that other far end of the line is reflected, ie due to possibilities in which the invention uses a short circuit at the 5 "6 ~ end, the Ignitron can be easily conceivable. The reason / 3 is connected to the remote end.This is triggered by a control circuit 10 for the use of five primary windings, which can be looked for by a potentiometer, for example, in that the current consumption 13 is triggered, which is connected to this connection capacity of the Ignitron With a discharge current of The repetition period or frequency of the discharge is ΙΟ 8 amperes, with a winding ratio of charges, the total primary current varies between 50 and 150 seconds. This is considerable Since this is a comparatively long period of time, more than a single ignitron can hold, it is preferred that the reaction chamber be between 25 ° C. By using five primary windings and five ignid discharges through a series of smaller discharge trons, the current in each is reduced to about 35 kA operating at a higher repetition frequency,

wirksam zu halten. Aus diesem Grunde ist der Trans- Eine weitere mögliche Abänderung besteht darin,keep effective. For this reason, the trans- Another possible modification is to

formator Tl mit einer weiteren Primärwicklung L 20 getrennte Primärwicklungen zum Aufbau derRingentausgestattet, welche an einen Niederenergie-Erregungs- 30 ladung (Zeitraum 12 bis 15) und zum Auf rechterhalten steuerkreis 12 angeschlossen ist. Dieser ist im wesent- dieser Entladung (Zeitraum i4 bis i5) zu verwenden.formator Tl control circuit 12 is connected to a further primary coil L 20 separate primary windings for establishing derRingentausgestattet, which legally obtained at a low energy excitation charge 30 (period 12-1 5) and on. This is essentially to be used for this discharge (period i4 to i5).

liehen der gleiche Steuerkreis, wie er anderen Orts beschrieben ist. Die Wiederholungsperiode des Steuerkreises 12 wird durch den Zeitmesser 7 so gesteuert, daß sie etwa 10 Sekunden beträgt.borrowed the same steering committee as described elsewhere is. The repetition period of the control circuit 12 is controlled by the timer 7 so that that it is about 10 seconds.

Die Haltespannung, welche über die Sekundärwicklungen L 6, L16, L17, L18 und L19 hervorgerufen wird, kann durch Einregeln der Anzapfstellen am Transformator T 2 und/oder durch die Spannung, aufThe holding voltage, which is generated via the secondary windings L 6, L 16, L 17, L 18 and L 19, can be increased by regulating the taps on the transformer T 2 and / or by the voltage

Tatsächlich besteht ein Vorteil bei den erfindungsgemäßen Steuerkreisen darin, daß die beiden Funktionen (a) des Aufbaues des Entladestroms und (b) 35 des Aufrechterhaltens des Entladestroms, während dem die Reaktionen stattfinden sollen, voneinander getrennt sind. Für die erste Funktion werden ein eine kurze Zeitkonstante aufweisender Steuerkreis und ein starkes elektrisches Feld benötigt, um die magnetischeIn fact, there is an advantage with the control circuits according to the invention that the two functions (a) the build-up of the discharge current and (b) the maintenance of the discharge current while that the reactions are supposed to take place are separated from each other. For the first function, an a A control circuit with a short time constant and a strong electric field are required to generate the magnetic

welche die Kondensatoren Cl bis CS durch die Strom- 40 Energie, welche dem Entladungskanal zugeordnet ist, quelle 11 aufgeladen werden, verändert werden. Um rasch aufzubauen. Dieser Strom wird in großem Ausdie Impedanz der Verzögerungsleitung der Wider- maß durch die Steuerkreisinduktivität bestimmt, und Standsimpedanz der Ringentladung anzupassen, und es geht verhältnismäßig wenig Energie verloren. Die zwar nachdem letzte Impedanz über Tl und T 2 um- für die Aufrechterhaltung der Ringentladung begewandelt worden ist, können die Werte der Induk- 45 nötigte Energie wird durch die Verluste in der Ringtoren Ll bis L4 vermittels der an ihnen befindlichen entladung bestimmt (Strahlung, Ableitung nach den Anzapfstellen eingeregelt werden. Auf diese Weise Toruswänden hin usw.), so daß man mit einem verkann die Impedanz der Verzögerungsleitung zwischen hältnismäßig kleinen elektrischen Feld, welches jedoch 1,8 und 14,35 0hm verändert werden. Dadurch wird über einen verhältnismäßig langen Zeitraum hinweg selbstverständlich auch die Verzögerungsleitungs-Ent- 5° aufrechterhalten werden muß, auskommt, ladezeit verändert, d. h. die Zeit zwischen i2 und tS, . Der Haltekreis braucht nicht unbedingt eine Ver- und zwar zwischen einem Kleinstwert von 30 Muli- zögerungsleitung aufzuweisen. Bei ihm kann beisekunden und einem Größtwert von 230 Millisekunden. spielsweise, falls keine Stromwellenform mit flachem Außerdem ist es möglich, die Impedanz durch Ändern Scheitelwert wichtig ist, ein einfacher Kondensator der Werte der Kondensatoren Cl bis C 5, von denen 55 verwendet werden, und der Transformator T 2 kann, jeder aus einer Mehrzahl kleinerer parallel geschal- wenn die Halteladung von niedriger Spannung in teter Kondensatoren besteht, zu ändern. Bei einem größeren Kondensatoren gespeichert wird, wegfallen. Verhältnis von 6 :1 an Tl können Enladeimpedanzen Dies stellt jedoch ein unwirtschaftliches Verfahren im Bereich von 7,7 · 10~5 bis 1,17 · ΙΟ"6 Ohm durch zur Speicherung der Ladung dar. Alternativ kann ein Einregeln der Induktion Ll bis L4 erzielt werden, 60 gleichpoliger Generator oder ein anderes Gerät, wobei dem Bereich der Spannungsteiler-Verhältnisse welches einen hohen Strom bei niedriger Spannung an T2 Rechnung getragen werden muß. Bei einem abgibt, verwendet werden, wobei der Transformator Verhältnis von 6:1 an Tl beträgt die Impulsanstiegs- T2 wiederum wegfallen kann. Ebenfalls ist es mögzeit (von t2 bis i3) etwa 1,8 Millisekunden; während lieh, die Anordnung so zu treffen, daß der Aufbau-Spannungsteiler-Verhältnisse von 12:1 und 24:1 je- 65 steuerkreis und der Haltekreis relativ zur Primärweils Anstiegszeiten von 3,6 und 7,2 Millisekunden er- wicklung parallel geschaltet sind anstatt in Reihe, wie geben. dies im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall Der Kondensator C7 befindet sich innerhalb des ist; bei derartigen Schaltungsanordnungen ist je-Steuerkreises, so daß, falls eines der fünf Ignitrone doch die Schaltwerk- und Ignitron-Zeiteinstellung zeitlich etwas vor den anderen zünden sollte, die Span- 70 kritischer.which the capacitors Cl to CS are charged by the current source 11 40 energy which is assigned to the discharge channel, are changed. To build up quickly. This current is largely determined by the impedance of the delay line, the countermeasure, by the control circuit inductance, and the standing impedance is adapted to the ring discharge, and relatively little energy is lost. Has been although after last impedance across Tl and T2 environmentally begewandelt for maintaining the ring discharge, the values of the induction can 45 urged energy by means determined by the losses in the ring gates Ll to L4 of the discharge located on them (radiation , Derivation after the taps can be adjusted. In this way torus walls, etc.), so that one can change the impedance of the delay line between a relatively small electric field, which, however, can be changed between 1.8 and 14.35 ohms. As a result, the delay line discharge has to be maintained over a relatively long period of time, of course, changes the charging time, ie the time between i2 and tS,. The hold circuit does not necessarily have to have a connection between a minimum value of 30 multi-delay line. With him can beiseconds and a maximum value of 230 milliseconds. For example, if no current waveform is flat, it is also possible to adjust the impedance by changing the peak value, a simple capacitor of the values of capacitors Cl to C 5, 55 of which can be used, and transformer T 2 , each of a plurality of smaller ones connected in parallel - when the holding charge of low voltage in teter capacitors is to change. When a larger capacitor is stored, they are omitted. Ratio of 6: 1 to Tl can Enladeimpedanzen However, this is an uneconomical process in the range of 7.7 × 10 -5 to 1.17 x ΙΟ "6 Ohm by the storage of the charge represents Alternatively, a regulating the induction can Ll to L. are obtained 4, 60 homopolar generator, or other device, wherein the range of the voltage divider ratios which a high current at low voltage to T2 account must be taken to write the case of a, be used, the transformer ratio. 6: 1 to Tl , the pulse rise T2 is again omitted, it is also mögzeit (from t2 to i3) about 1.8 milliseconds during lent to make the assembly so that the construction of voltage divider ratios. 12: 1 and 24: 1, depending - 65 control circuit and the hold circuit relative to the primary because rise times of 3.6 and 7.2 milliseconds development are connected in parallel instead of in series, as is the case in the exemplary embodiment described The capacitor C7 located within the is; In such circuit arrangements there is a control circuit, so that if one of the five ignitrones should trigger the switching mechanism and ignitron time setting somewhat before the others, the chip 70 is more critical.

In der gesamten Erfindungsbeschreibung bezieht sich der Ausdruck »Schaltvorrichtung« sowohl auf mechanische Schaltwerke als auch auf Entladeeinrichtungen, beispielsweise Ignitrone.Throughout the description of the invention, the term "switching device" refers to both mechanical switchgear as well as discharge devices, for example Ignitrone.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung für eine mit Gas gefüllte Reaktionskammer, in welcher durch Übermittlung eines kurzzeitigen Hochspannungsimpulses ίο von einem ersten Erregungssteuerkreis her über eine Primärwicklung eines Impulstransformators eine Starkstrom-Ringentladung hervorgerufen wird, welche die Sekundärwicklung des Impulstransformators bildet, dadurdh gekennzeichnet, daß ein zweiter Erregungssteuerkreis zur Erzeugung eines niedrigen Spannungsimpulses von verhältnismäßig langer Zeitdauer und Schaltmittel für das Koppeln des erwähnten zweiten Steuerkreises an die erwähnte Sekundärwicklung vorgesehen sind, um den Ringentladungsstrom für eine längere Zeitdauer noch auf einem hohen Wert zu halten, wenn der Hochspannungsimpuls bereits auf einen niedrigen Wert abgefallen ist.1. Circuit arrangement for a gas-filled reaction chamber in which by transmission a brief high-voltage pulse ίο from a first excitation control circuit a primary winding of a pulse transformer caused a heavy current ring discharge which forms the secondary winding of the pulse transformer, characterized in that a second excitation control circuit for generating a low voltage pulse of relatively long duration and switching means for coupling the mentioned second control circuit to the mentioned secondary winding are provided to the ring discharge current for a longer period Time to keep at a high value if the high voltage pulse is already on a low value has fallen. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten beiden Erregungssteuerkreise in Reihe an die gleiche Primärwicklung gelegt sind, an der- der erwähnte niedrige Spannungsimpuls von verhältnismäßig langer Zeitdauer vor dem Beginn des kurzen Hochspannungsimpulses angelegt wird.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the two mentioned Excitation control circuits are placed in series on the same primary winding as the one mentioned low voltage pulse of relatively long duration before the start of the short one High voltage pulse is applied. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Schaltvorrichtungen für das Kurzschließen des erwähnten ersten Erregungssteuerkreises, wenn der Hochspannungsimpuls von diesem Steuerkreis auf einen niedrigen Wert abgefallen ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized by switching devices for the Short-circuiting said first excitation control circuit when the high voltage pulse from this control circuit has dropped to a low value. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Erregungssteuerkreis einen Kondensator und eine zweite Schaltvorrichtung für das Entladen des Kondensators über die Primärwicklung des Impulstransformators hinweg aufweist.4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the first excitation control circuit a capacitor and a second switching device for discharging the Has capacitor across the primary winding of the pulse transformer. 5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte zweite Erregungssteuerkreis eine Lade-Verzögerungsleitung aufweist.5. Circuit arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that said second excitation control circuit comprises a charge delay line. 6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Erregungssteuerkreis so eingerichtet ist, daß er Energie mit hoher Spannung zu speichern vermag, und daß er einen zweiten Impulstransformator für das Herabsetzen der Hochspannung auf die: benötigte Niederspannung aufweist.6. Circuit arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that the second excitation control circuit is set up in such a way that it can store energy at high voltage, and that he has a second pulse transformer for reducing the high voltage to: has required low voltage. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©S09 769/452 3.© S09 769/452 3.
DEU5662A 1957-10-11 1958-10-11 Circuit arrangement for generating high current ring discharges in a gas-filled reaction chamber Pending DE1079233B (en)

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