DE2659049A1

DE2659049A1 - Thyratron-schaltungen

Info

Publication number: DE2659049A1
Application number: DE19762659049
Authority: DE
Inventors: Barry Preston Newton; Graham John Scoles
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1978-05-11
Also published as: GB1589298A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Thyratron-Schaltungen. Oft ist es notwendig, mit einem Thyratron einen schnellen Sehaltvorgang und eine hohe Stromanstiegsgeschwindigkeit zu erhalten. Eine Abhandlung mit dem Titel "Grounded Grid Thyratrons" aus IEEE Conference Record of the 1976 Twelfth Modulator Symposium, Seite 41 bis 4-5, beschreibt eine Technik für die "Verwendung speziell entwickelter Thyratrone kleiner Induktivität, bei denen das Steuergitter als Erdrückleitung des Belastungsstromkreises bzw. Lastkreises angeschlossen und bei denen die Triggerung an die Kathode gelegt ist. Solch eine Anordnung ist schematisch in Figur 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

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DIt. G. ΜΛ.ΝΙΤΖ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL.-ING. W. G R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

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In Figur Λ wird das Thyratron 1 mit seiner Anode 2, Kathode 3 und seiner einzigen Gitterelektrode 4 gezeigt. Die Gitterelektrode 4 ist bei 5 geerdet. Der Anodenkreis des Thyratrons 1 besteht aus einer Induktivität 6, die an eine Verbindungsleitung zwischen einem Widerstand 7 und einem Kondensator 8 angeschlossen ist. Die andere Seite des Widerstandes 7 liegt an einem Kontaktpunkt 9 einer positiven Hochspannungsquelle, während die andere Seite des Kondensators 8 über einen weiteren Widerstand 10 geerdet ist.

Triggerimpulse werden über die Eingangsanschlüsse 10 und über einen Gleichstrom-Sperrkondensator 11 an die Kathode 3 des Thyratrons 1 angelegt. Ein Ableitwiderstand 12 verbindet die Kathode 3 und die Gitterelektrode 4 des Thyratrons.

In der Praxis wird mit einer Anordnung wie eben beschrieben ein Metall-Lichtbogen zwischen der Anode 2 und der Gitterelektrode 4 erzeugt, was neben einem extrem schnellen Schaltvorgang und einer extrem hohen Stromanstiegsgeschwindigkeit auch eine relativ kurze Lebensdauer des Thyratrons zur Folge hat. Die kurze Lebensdauer hat in der Elektrodenerosion durch den Metall-Lichtbogen ihre Ursache.

Durch die Erfindung soll eine Thyratronanordnung geschaffen werden, in der die Selbstinduktion relativ niedrig ist, während zur gleichen Zeit die Tendenz zur Lichtbogenbildung reduziert ist.

Eine Thyratronanordnung nach dieser Erfindung hat einen außerhalb liegenden Leitungsweg, der dem Anodenkreis des Thyratrons Strom von einer Elektronen emittierenden Elektrode des Thyratrons zuführt.

Mif'Strom" ist üblicher positiver Strom gemeint. .

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__s

Die Erfindung läßt sich sowohl auf Thyratrone mit einseitigem Anschluß als auch auf Thyratrone mit zweiseitigen Anschlüssen nach dem britischen Patent 1 334· 527 verwenden.

Wo das Thyratron für die oder für jede Kathode mehr als eine Gitterelektrode (zum Beispiel zwei oder drei) enthält, ist die End-Gitterelektrode mit der Kathode verbunden, und die Schaltung verhält sich so, als ob die Elektronen emittierende Elektrode diese End-Gitterelektrode wäre.

In einer Ausführungsform dieser Erfindung, in der für eine Kathode zwei Gitterelektroden vorgesehen sind, ist die End-Gitterelektrode (d.h. die von der Kathode entfernt liegende) geerdet; Vorrichtungen sind bereitgestellt, um Triggersignale an eine Zwischen-Gitterelektrode zwischen dieser End-Gitterelektrode und der Kathode anzulegen, und in der Umgebung der Anode des Thyratrons ist ein Induktionskern vorgesehen, der induktiv an eine Verbindungsleitung zur Kathode des Thyratrons gekoppelt ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, in der für eine Kathode zwei Gitterelektroden vorhanden sind, ist die End-Gitterelektrode (d.h. die von der Kathode entfernt liegende) geerdet; Vorrichtungen sind bereitgestellt, um Triggersignale an eine Zwischen-Gitterelektrode zwischen der End-Gitterelektrode und der Kathode anzulegen, und der Kathoden/Gitter-Baum des Thyratrons ist von einem Metallbehälter umgeben in den das Thyratron ragt und der sowohl mit der End-Gitterelektrode als auch mit der Kathode des Thyratrons leitend verbunden ist. Im Normalfall liegt ein Vorspannungswiderstand zwischen dieser End-Gitterelektrode und der Zwischen-Gitterelektrode.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Figuren 2 und 3 der beiliegenden Zeichnung beschrieben, die schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigt.

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-(ο

In den Figuren 2 und 3 werden für gleiche Bestandteile der Schaltung gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 benützt.

Nach Figur 2 stellt man fest, daß der Anoden-Lastkreis der Thyratronanordnung, d.h. Induktivität 6, die Widerstände 7 und 10, und der Kondensator 8, identisch mit dem Anoden-Lastkreis von Figur 1 ist. Die Anordnung des Thyratrons sieht jedoch zwischen der Kathode 3 und der Anode 2 zwei Steuer-Gitterelektroden vor, wobei die erste oder Zwischen-Gitterelektrode das Bezugszeichen 13 und die zweite oder End-Gitterelektrode, die entfernt von der Kathode 3 gelegen ist, das Bezugszeichen 14 besitzt.

Die End-Gitterelektrode 14 ist geerdet, und die Anschlüsse 10 sind so angeschlossen, daß Triggersignale über den Gleichstrom-Sperrkondensator 11 an die erste oder Zwischen-Gitterelektrode 13 angelegt werden können. Die Umgebung der Anode des Thyratrons 1 ist von einem Eisen- oder Ferritkern umschlossen, an den eine Leitung 16 induktiv angekoppelt ist, die mit einer Seite geerdet und mit der anderen Seite an die Kathode 3 des Thyratrons angeschlossen ist.

Sobald das Thyratron während des Betriebs getriggert wird, transformiert der Kern 15 jeden Anodenstrom direkt (und im Verhältnis eins zu eins) zum anfangs geerdeten Kathodenkreis, so daß der Kathodenstrom sehr genau dem Anodenstrom gleicht und auf diese Weise genügend viele Elektronen zugeführt werden sollten, um eine Stromleitung zu gewährleisten, ohne daß das geerdete Gitter selbst Elektronen liefern muß.

Dieser Vorgang wiederum macht eine Lichtbogen-Bildung zwischen Gitter und Anode höchst unwahrscheinlich; soweit der Lastkreis betroffen ist, verhält sich die Schaltung, als ob der Elektronenstrom vom geerdeten Gitter herrühren würde.

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Sobald einmal nach der Triggerung der Kathoden/Gitter-Raum ionisiert worden ist, fließt Strom in den Gitter/Anoden-Raum und startet die Hauptentladung. Der Kern 15 mit seiner einzigen "Windung" 16 verhält sich nun wie ein Strom-Transformator (mit dem Anodenstrom als Primärstrom), und dies bewirkt, daß der Kathodenstrom (fast) dem zur Anode fließenden Strom gleicht. Anfangs führt dies dazu, daß die Kathode, bezogen auf die geerdete End-Gitterelektrode 14, negativ ist, was wiederum eine Verstärkung des Triggersignals bewirkt.

Nach Figur 3 ist der Anodenkreis des Thyratrons identisch mit dem Anodenkreis von Figur 1. Bei diesem Beispiel wird jedoch das Thyratron, das zwei Gitterelektroden 13 und 14 besitzt, so verwendet, daß die End-Gitterelektrode 14 leitend mit der Kathode 3 verbunden isi?, was in Übereinstimmung mit der britischen Anmeldung 12 415/76 steht. Die Triggersignale sind über den Gleichstrom-Sperrkondensator 11 an die Zwischengitterelektrode 13 angelegt.

Die leitende Verbindung zwischen der End-Gitterelektrode 14 und der Kathode 3 hat die Form eines Metallbehälters, in den das Thyratron hineinragt und der den Kathoden/Gitter-Raum des Thyratrons 1 völlig umschließt, ausgenommen dort, wo ein Durchlaß für die Zuleitung zur Gitterelektrode 13 erforderlich ist.

In diesem Fall, wie auch mit der Anordnung nach Figur 2, werden die Kathode und ihre benachbarten Gitterelektroden dazu gebracht, den gesamten von der Anode benötigten Strom dieser zuzuführen, aber mit dem Effekt, als ob nur der Gitter/Anoden-Raum dafür verantwortlich wäre. Die Verbindung der End-Gitterelektrode 14 mit Erde bzw. Masse und das Einschließen des Kathoden/Gitter-Raumes durch den Metallbehälter 17 vermindert wesentlich die Induktivität des Kathoden/Gitter-Raumes durch

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Feldaufhebung und läßt hauptsächlich die Induktivität des in Reihe mit dem Lastkreis geschalteten Anoden/Gitter-Raumes übrig.

Da der Gitter/Kathoden-Raum getriggert (und in Wirklichkeit vor dem Triggern in üblicher Weise vorionisiert) wird und da die effektive Impedanz zwischen der End-Gitterelektrode 14- und der Kathode 3 sehr klein ist, können Elektronen frei beweglich von der Kathode durch die Gitterelektroden und so zur Anode 2 fließen. Obwohl im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 2 keine Transformator-Wirkung beteiligt ist, kann nach der Triggerung jederzeit Anodenstrom von der Kathode her zugeführt werden, und wiederum ist die Gefahr einer Metall-Lichtbogen-Bildung wesentlich vermindert.

Sowohl in der Ausführung nach Figur 2 als auch in der Ausführung nach Figur 3 kann angenommen werden, daß der auf die getriggerte Zwischengitterelektrode fließende Strom sehr klein ist.

-Patentansprüche-

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Claims

— w —

Patentansprüche

Thyratroη-Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb liegender Leitungsweg (15,16 oder 17) vorgesehen ist, um dem Anodenkreis (2) des Thyratrons (1) Strom von einer Elektronen emittierenden Elektrode (3) des Thyratrons (1) zuzuführen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Thyratron für die oder für jede Kathode (3) mehr als eine Gitterelektrode (13> 14) (zum Beispiel zwei oder drei) enthält, und daß von diesen Gitterelektroden die End-Gitterelektrode (14) mit der Kathode (3) verbunden ist, wodurch sich die Schaltung so verhält, als ob die Elektronen emittierende Elektrode die End-Gitterelektrode wäre.
3. Thyratron-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß für eine Kathode (3) zwei Gitterelektroden (13? 14) vorgesehen sind, daß die End-Gitterelektrode (14)(d.h. die von der Kathode entfernt liegende) geerdet ist, daß Vorrichtungen (10,11,12) bereitgestellt sind, um Triggersignale an eine Zwischen-Gitterelektrode (13) zwischen der End-Gitterelektrode (14) und der Kathode (3) anzulegen, und daß in der Umgebung der Anode (2) des Thyratrons (1) ein Induktionskern vorgesehen ist, der induktiv an eine Verbindungsleitung (16) zur Kathode (3) des Thyratrons (1) angekoppelt ist.
4. Thyratron-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet , daß für eine Kathode (3) zwei

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- Sr -

Gitter el ektroden (13, 14) vorgesehen sind, daß die End-Gitterelektrode (14-) (d.h. die von der Kathode entfernt liegende) geerdet ist, daß Vorrichtungen (10, 11, 12) bereitgestellt sind, um Triggersignale an eine Zwischen-Gitterelektrode (13) zwischen der End-Gitterelektrode 14 und der Kathode 3 anzulegen, und daß der Kathoden/Gitter-Raum des Thyratrons (1) von einem im wesentlichen einspringenden Metallbehälter (17) umgeben ist, in den das Thyratron hineinragt und der sowohl mit der End-Gitterelektrode (14) als auch mit der Kathode (3) des Thyratrons (1) leitend verbunden ist.
5. Thyratron-Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein "Vorspannungswiderstand (12) zwischen die End-Gitterelektrode (14) und der Zwischen -Gitterelektrode (13) geschaltet ist.

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