DE2552627A1

DE2552627A1 - Vorrichtung zum zuenden von blitzentladungsroehren

Info

Publication number: DE2552627A1
Application number: DE19752552627
Authority: DE
Inventors: Andre Schermesser
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-24
Publication date: 1976-08-12
Also published as: FR2293121B1; GB1487790A; FR2293121A1; US4017763A

Description

Fo 9602 D ²^ NOV. 1975

255262?

DipL-Ιηα. Jürgen WEINMILLER PATENTASSESSOR

GmbH

8OOO München SO
Zeppellnstr. 63

COMPAOTIE GENERÄLE D'ELECTRICITE 54, rue la Boetie, 75382 PARIS CEDEX 08 Prankreich

VORRICHTUNG ZUM ZÜNDEN VON BLIT ZENTIADUNGSRÖHREN

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Zünden von Blitzentladungsröhren und insbesondere Vorrichtungen, mit denen Blitzentladungsröhren von Lasergeneratoren gezündet werden.

Bekanntlich weisen bestimmte Hochleistungslasergeneratoren einen Oszillator und mehrere Verstärkungsstufen auf, wobei jeder Oszillator und jede der Verstärkungsstufen mit einer oder mehreren Blitzentladungsröhren versehen sind, die gleichzeitig gezündet werden müssen.

Bei diesen Lasergeneratoren wird normalerweise jede Blitzentladungsröhre mit Hilfe einer Zündeinheit gezündet, zu der ein auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladener Speicherkondensator, der an die Elektroden der Blitzentladungsröhren über ein Ignitron

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angeschlossen ist, und ein Zündtransformator gehören, dessen Sekundärwicklung mit der Röhre in Reihe geschaltet ist.

Darüber hinaus umfaßt die Zündeinheit einen Steuertransformator, dessen Sekundärwicklung mit der Steuerelektrode des Ignitrons in Reihe und dessen Primärwicklung mit einem Steuerkondensator und einem Steuerthyratron in Reihe geschaltet sind.

Wenn bei geladenem Steuerkondensator die Zündelektrode des Thyratrons polarisiert ist, dann wird dieser Kondensator in die Primärwicklung des Steuertransformators entladen. Daraus ergibt sich in der Sekundärwicklung ein induzierter elektrischer Stromstoß, durch den das Ignitron leitend wird.

Schließlich weist die Zündeinheit einen Zündkondensator auf, der mit der Primärwicklung des Zündtransformators und mit einem Zündthyratron in Reihe geschaltet ist. Wenn der Zündkondensator geladen ist und das Gitter dieses Thyratrons polarisiert wird, dann erfolgt die Entladung dieses Kondensators in die Primärwicklung des Zündtransformators. Daraus ergibt sich in der Sekundärwicklung ein elektrischer Hochspannungsstoß, durch den die Entladung der Blitzröhre gezündet werden kann, wenn das Ignitron leitend ist.

Damit das Ignitron beim Auftreten des elektrischen Hochspannungsstoßes auf den Elektroden der Blitzentladungsröhre leitend ist, wird die Polarisierspannung der Steuerelektrode des Thyratrons einem Spannungsteiler entnommen, der aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen besteht, wobei die Enden dieser Reihenschaltung an einem Belag des Speicherkondensators und über das Ignitron an den anderen Belag dieses Kondensators angeschlossen sind.

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Eine Vorrichtung, mit der N Blitzentladungsröhren gezündet werden können, würde N derartige Zündeinheiten zusammen mit einer zusätzlichen Synchronisiereinrichtung umfassen.

Diese Vorrichtung weist bestimmte Nachteile auf. Sie ist kompliziert und raumaufwendig. Außerdem ist ihre Betriebsweise aufgrund der mangelnden Zuverlässigkeit des Thyratrons
nicht sehr sicher.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beheben und eine Vorrichtung zum Zünden von mehreren Blitzentladungsröhren zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist, weniger Platz beansprucht und eine hohejBetriebssicherheit aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum
Zünden von mehreren Blitzentladungsröhren, die umfaßt

- mindestens einen Unterbrecher, der zwei Hauptelektroden und eine Hilfselektrode zur Steuerung seiner Leitfähigkeit aufweist,

- einen Steuertransformator für diesen Unterbrecher, wobei ein erstes Ende der Primärwicklung dieses Transformators mit einem ersten Belag eines Steuerkondensators verbunden ist, während

die Sekundärwicklung dieses Transformators mit der Hilfselektrode in Reihe geschaltet ist,

- Mittel zum Aufladen dieses Steuerkondensators,

- Mittel zum Auslösen der Entladung dieses Kondensators in die Primärwicklung dieses Transformators, so daß der in seiner Sekundärwicklung durch diese Entladung induzierte Impuls ausreicht, um die Leitfähigkeit des Unterbrechers hervorzurufen,

- mindestens einen Zündtransformator, wobei ein erstes Ende der Primärwicklung dieses Transformators an einen ersten Belag eines Zündkondensators angeschlossen ist, während ein erstes Ende der

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Sekundärwicklung dieses Transformators mit einer Elektrode einer der Blitzentladungsröhren verbunden ist und der Unterbrecher
über seine Hauptelektroden mit der Sekundärwicklung dieses Zündtransformators in Reihe geschaltet ist,

- einen Speicherkondensator, dessen Beläge in Reihe mit der
Blitzentladungsröhre, der Sekundärwicklung des Zündtransformators und dem Unterbrecher liegen,

- Mittel zum elektrischen Aufladen dieses Speicherkondensators
auf eine vorbestimmte Spannung,

- Mittel zum Aufladen des Zündkondensators sowie Mittel zum Auslösen seiner Entladung in die Primärwicklung des Zündtransformators, so daß die durch diese Entladung in seiner Sekundärwicklung induzierte Spannung ausreicht, um die Entladung des Speicherkondensators in die Blitzentladungsröhre bei leitendem Unterbrecher hervorzurufen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufladen des Steuerkondensators und des Zündkondensators und die Mittel zum Hervorrufen ihrer Entladung umfassen

- eine mit zwei Elektroden versehene Funkenstrecke, Mittel zur
Herstellung eines vorbestimmten elektrischen Potentialunterschieds zwischen diesen Elektroden, wobei das zweite Ende der Primärwicklung des Zündtransformators und der zweite Belag des Zündkondensators jeweils mit einer der beiden Elektroden,dieser Funkenstrecke verbunden sind, während das zweite Ende der Primärwicklung des

Steuertransformators und der zweite Belag des Steuerkondensators jeweils mit einer der beiden Elektroden der Funkenstrecke verbunden sind,

- und Mittel, mit denen eine elektrische Entladung zwischen den

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Elektroden der Funkenstrecke, die den oben genannten vorbestimmten elektrischen Potentialunterschied aufweisen, hervorgerufen werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung wird schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung soll vier Blitzentladungslampen 1, 2, 3 und 4 eines Lasergenerators zünden, der z.B. einen Oszillator und drei Verstärker aufweist; dabei können die Röhre 1 beispielsweise den Laseroszillator und die Röhren 2, 3 und 4 die Verstärker der von diesem Oszillator ausgesandten Lichtstrahlen erregen. An eine Elektrode der Röhre 1 ist ein erstes Ende der Sekundärwicklung 5 eines Zündtransformators 6 angeschlossen, während ein erstes Ende der Primärwicklung 7 dieses Transformators mit einem ersten Belag eines Zündkondensators 8 verbunden ist. Ein Unterbrecher 9 mit zwei Hauptelektroden 10 und 11 und einer Hilfselektrode 12 zur Herstellung seiner Leitfähigkeit ist mit der Wicklung 5 und der Röhre 1 in Reihe geschaltet, während das zweite Ende der Wicklung 5 beispielsweise mit der Elektrode 10 des Unterbrechers 9 verbunden ist. Dieser Unterbrecher kann in bestimmten Fällen ein Thyristor sein, jedoch wird er vorzugsweise wegen der von ihm zu überwachenden hohen Stromstärke und der eingesetzten hohen Spannungen aus einem Ignitron gebildet. Mit der Röhre 1, der Wicklung 5 und dem Unterbrecher liegt ein Speicherkondensator 32 in Reihe im Kreis. Ein Steuerkreis, durch den der Unterbrecher 9 leitend gemacht wird, geht aus von den Elektroden 11 und 12 und umfaßt in Reihe die Sekundärwicklung 14 eines Steuertransformators 15 und einen Strombegrenzungswiderstand 16.

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Ein erstes Ende der Primärwicklung 17 dieses Transformators ist mit einem Belag eines Steuerkondensators 18 verbunden.

Der zweite Belag des Kondensators 18 und das zweite Ende der Wicklung 17 sind jeweils an eine von zwei Elektroden 19 und

20 einer Funkenstrecke 21 angeschlossen. Das gleiche gilt für den zweiten Belag des Kondensators 8 und das zweite Ende der Wicklung 7.

Wenn die Leistungen des Unterbrechers es erlauben, so können mit dem Unterbrecher mehrere zueinander parallel geschaltete Blitzentladungsröhren gezündet werden. In der Figur sind eine zweite Blitzentladungsröhre 2 und ein zweiter Zündtransformator 23 (Sekundärwicklung 22) zur Wicklung 5 und zur Röhre 1 parallel geschaltet. Die Primärwicklung 24 dieses Transformators ist ähnlich wie die Wicklung 7 mit den Elektroden der Funkenstrecke

21 über einen weiteren Zündkondensator 25 verbunden. Die Röhre 2, die Wicklung 22 und der Unterbrecher 9 sind in einem Serienkreis mit einem anderen Speicherkondensator 33 verbunden.

Zur Steuerung weiterer Röhren 3 und 4 ist ein weiteres Netz 27 identisch dem Netz 26 vorhanden, das aus einem Zündtransformator und einem Zündkondensator pro Röhre sowie aus einem Unterbrecher, einem Steuertransformator und einem Steuerkondensator pro Röhrenpaar besteht. Jeder Röhre ist noch ein Speicherkondensator (für die Röhren 3 und 4 mit 34 und 35 bezeichnet) und der Gesamtanordnung eine gemeinsame Funkenstrecke 21 zugeordnet.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung arbeitet folgendermaßen :

Die Speicherkondensatoren 32, 33, 34 und 35 werden durch Stromzufuhrungssysteme bekannter Bauart, die hier nicht dargestellt

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sind, auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen. Ebenso werden die Steuerkondensatoren 18 und die Zündkondensatoren 8 und 25 aufgeladen. Dieses Laden erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Spannungsgenerators 28 über einen Widerstand 29, von dem eine Klemme zu einer Elektrode der Funkenstrecke 21 führt, so daß zwiachen den Elektroden 19 und 20 der Funkenstrecke 21 ein vorbestimmter elektrischer Potentialunterschied entsteht, dessen Wert etwas unter der^vZündspannung der Funkenstrecke 21 liegt.

Zum Zünden der Blxtzentladungsröhren 1, 2, 3 und 4 wird zwischen den Elektroden der Funkenstrecke 21 beispielsweise mit Hilfe eines Impulsgenerators 30, dessen Anschlußklemmen einerseits zur ringförmigen Elektrode 20 und andererseits zu einer axial im Innern der ringförmigen Elektrode 20 liegenden Gegenelektrode 21 führen, eine elektrische Entladung hervorgerufen. Die vom Generator 30 ausgesandten Impulse erzeugen zwischen der Elektrode 20 und der Gegenelektrode 31 eine Vorionisation, durch die zwischen den Hauptklemmen der Funkenstrecke 21 eine elektrische Entladung ausgelöst werden kann.

Diese elektrische Entladung führt zur Entladung aller Steuerkondensatoren in die Primärwicklung des entsprechenden Steuertransformators. So entlädt sich der Kondensator 18 in die Wicklung 17 und erzeugt dabei eine Spannung in der Sekundärwicklung 14 des Transformators 15, die ausreichend groß ist, um zur Leitfähigkeit des Unterbrechers 9 zu führen. Gleichzeitig entladen sich die Zündkondensatoren wie beispielsweise 8 und 25 in die Wicklung 7 bzw. 24, so daß in den Wicklungen 5 und 22 ein Spannungsstoß erzeugt wird, der die Entladung der Speicherkondensatoren 32 und 33 in die Blxtzentladungsröhren 1 bzw. 2 auslösen

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kann. Selbstverständlich werden die Kapazitäten der Steuerkondensatoren und der Zündkondensatoren sowie die Induktanzen der Wicklungen der Steuer- und Zündtransformatoren so gewählt, daß die Ansprechzeit der Steuerkreise kleiner ist als die der Zündkreise und daß die Unterbrecher vor dem Auftreten der Zündspannung an den Klemmen der Blitzentladungsröhren leitend sind.

Die anhand der Figur beschriebene Vorrichtung arbeitet sehr zuverlässig und erlaubt ohne Ersetzen der verschiedenen Organe zahlreiche Entladungen der Blxtzentladungsröhren. Man kann nämlich sehr dauerhafte Punkenstrecken herstellen, während die bei der bekannten Technik verwendeten Thyratrons dagegen eine realtiv kurze Lebensdauer aufweisen.

Die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird noch dadurch erhöht, daß die von den Zündtransformatoren gelieferte Zündspannung für die Entladungsröhren unabhängig von der Ladespannung der Speicherkondensatoren ist, was bei der Vorrichtung gemäß der bekannten Technik nicht der Fall ist.

Diese Unabhängigkeit der Zündspannung von der Ladespannung der Speicherkohdensatoren ist wichtig, da in der Praxis die Ladespannung der Speicherkondensatoren veränderlich sein muß, um einerseits die für die Entladung der Röhren gewünschte Energie und andererseits das Altern der Röhre zu berücksichtigen. Verwendet man bisher bekannte Vorrichtungen, so können diese Spannungsänderungen Fehler beim Zünden der Blitzentladungslampen nach sich ziehen.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung hat darüber hinaus den Vorteil, relativ einfach aufgebaut zu sein und wenig Platz zu beanspruchen. Die Verringerung der Abmessungen wird insbesondere dadurch erzielt, daß die Thyratrons und die Synchro-

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nisiervorrichtungen wegfallen und außerdem die Kapazität der Zündkondensatoren erheblich verringert wird; diese Verringerung der Kapazität wird durch die sehr geringe Impedanz der Funkenstrecke im Vergleich zu der der Thytratrons möglich. Die Verringerung der Abmessungen ist besonders dann wichtig, wenn gleichzeitig die Entladung einer großen Anzahl von Blitzentladungsröhren herbeigeführt werden soll. Mit einer einzigen Funkenstrecke können bis zu 40 Blitzentladungsröhren gezündet werdep, durch die jeweils ein Strom von 700 Ampe"re fließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere zum Zünden von Blitzentladungsröhren eines Hochleistungslasergenerators mit einem Oszillator und mehreren Verstärkern verwendet werden.

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Claims

- IO -

PATENTANSPRUCH

Vorrichtung zum Zünden von mehreren Blitzentladungsröhren, die umfaßt

- mindestens einen Unterbrecher, der zwei Hauptelektroden und eine Hilfselektrode zur Steuerung seiner Leitfähigkeit aufweist,

- einen Steuertransformator für diesen Unterbrecher, wobei ein erstes Ende der Primärwicklung dieses Transformators mit einem ersten Belag eines Steuerkondensators verbunden ist, während die Sekundärwicklung dieses Transformators mit der Hilfselektrode in Reihe geschaltet ist,

- Mittel zum Aufladen dieses Steuerkondensators,

- Mittel zum Auslösen der Entladung dieses Kondensators in die Primärwicklung dieses Transformators, so daß der in seiner Sekundärwicklung durch diese Entladung induzierte Impuls ausreicht, um die Leitfähigkeit des Unterbrechers hervorzurufen,

- mindestens einen Zündtransformator, wobei ein erstes Ende der Primärwicklung dieses Transformators an einen ersten Belag eines Zündkondensators angeschlossen ist, während ein erstes Ende der Sekundärwicklung dieses Transformators mit einer Elektrode einer der Blitzentladungsröhren verbunden ist und der Unterbrecher über seine Hauptelektroden mit der Sekundärwicklung dieses Zündtransformator s in Reihe geschaltet ist,

- einen Speicherkondensator, dessen Beläge in Reihe mit der Blitzentladungsröhre, der Sekundärwicklung des Zündtransformators und dem Unterbrecher liegen,

- Mittel zum elektrischen Aufladen dieses Speicherkondensators

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auf eine vorbestimmte Spannung,

- Mittel, ζπκ ÄEtEEattleir des Zffimfemdeiisatorg sowie Mittel zum Auslösen seiner: Entladung in die Pr±asrwickliing des: ZötadtranH*- forma tors, so daß die durch diese Entladung in seiner Sekundärwicklung induzierte Spannung ausreicht, um die Entladung des Speicherkondensators in die Blitzentladungsröhre bei leitendem Unterbrecher hervorzurufen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufladen des Steuerkondensators (18) und des Zündkondensators (8, 25) und die Mittel zum Hervorrufen ihrer Entladung umfassen

- eine mit zwei Elektroden (19, 20) versehene Funkenstrecke (21), Mittel (28) zur Herstellung eines vorbestimmten elektrischen Potentialunterschieds zwischen diesen Elektroden, wobei das zweite Ende der Primärwicklung (7) des Zündtransformators (6) und der zweite Belag des Zündkondensators (8) jeweils mit einer der beiden Elektroden dieser Funkenstrecke (21) verbunden sind, während das zweite Ende der Primärwicklung (17) des Steuertransformators (15) und der zweite Belag des Steuerkondensators (18) jeweils mit einer der beiden Elektroden (19, 20) der Funkenstrecke (21) verbunden sind,

- und Mittel (3O), mit denen eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden (19, 20)" der Funkenstrecke (21) , die den oben genannten vorbestimmten elektrischen Potentialunterschied aufweisen, hervorgerufen werden kann.

χ x

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•4*.

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