从空心线圈电感量看线径、长度、层数的讨论(11楼更新结论)
米粒之光2014/10/10电磁炮 IP:广东
最近在选择线圈的时候,接触到电感量这个概念。

电感量:电感量也称自感系数,是表示电感原件自感应能力的一种物理量

根据自感电动势E=L*ΔI/Δt,电感量L 大的产生的电动势较大,如果闭合电路的总电阻一样大,那么电感量大的线圈产生的电流就大,产生的电流的磁场就越强

空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44)
线圈电感量 l单位: 微亨
线圈直径 D单位: cm
线圈匝数 N单位: 匝
线圈长度 L单位: cm

自己计算了一下匹配数据
1cm2cm3cm4cm5cm6cm
8层1mm0.180.480.821.171.521.88
9层1mm0.260.71.191.72.232.76
8层0.7mm0.260.681.131.592.062.53
9层0.7mm0.370.971.622.292.973.66

        

1.jpg
由此可见在兼顾线圈长度、层数的情况下。选择0.7mm、绕9层,长5cm的线圈电感能达到2.97mh性价比最高。

待续……

[修改于 9年7个月前 - 2014/10/11 11:05:46]

来自:物理高能技术 / 电磁炮
25
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~~空空如也
米粒之光 作者
9年7个月前 IP:广东
725502
当然,这里没有考虑到漆包线在不同情况下的电阻变化问题。希望大牛能给出更科学的推导。
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LED
9年7个月前 IP:四川
725503
怎么感觉结论很别扭,电磁枪的供电电压一定的情况下,电感越大,电流上升率越慢,在有限时间内的电流越小。
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三水合番
9年7个月前 IP:黑龙江
725504
2.97mh,这个电感量有点大,回拉受不了。
而且600多匝真绕不起
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欧宁江·蒙
9年7个月前 IP:天津
725517
其实我们做高斯枪要的就是电流。产生的磁场磁化铁芯,其实只要是磁场就好。不管是什么方向的。问题就来了。挖。。。呃,不,那个,是我们能不能用感生电流来发射高斯枪的子弹。。这里也同求大神
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欧宁江·蒙
9年7个月前 IP:天津
725520
对了,你是只用了这两种线径吗》有没有做做更细的。觉得按你的公式好像越细越好。
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725550
当然不是越细越好,这里没有计入电阻对电流的影响。
电流=电压/电阻
越细的线,电阻越大, 这影响电容放电时的瞬间电流大小,从而影响磁场大小。所以需要找到这里这些参数的平衡点。
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725567
推算了一下:
铜线电阻率ρ 0.0172
R=ρ×L/S (L=导线长度,单位:米,S=导线截面,单位:m㎡)
铜线长度=π*L*n[m+(1+n)*d]/d
n是匝数,m是线圈内径,d是线直径,l是线圈长度

0.7mm线径,缠绕9层,线圈长5cm的情况下是1.35欧
1mm的是 0.55欧
电阻小了很多。这样瞬间电流2.4倍(电流=电压/电阻)


n年没看物理书了,好多公式都不记得了。望指正!
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Einstein
9年7个月前 IP:浙江
725570
我用的是1mm,3cm长,8层的,240圈,电感量小,回拉小,就是240圈略低啊
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725584
大家都有些什么推导计算方式,希望一起贡献出来交流一下。
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hjs2288
9年7个月前 IP:四川
725621
额,我用的笨方法,列个表挨着用模拟器模拟。。。。
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725713
磁场强度=导磁率X单位长度线圈匝数X电流
空气中磁导率一样,可以认为是一个常数,假设为1
那么层数相同,增加匝数,能提高单位线圈匝数,但会增加电阻,减小电流,此消彼长。
不同层数,单位长度线圈匝数密度不同,层数增加,密度加大,但同样电阻加大,此消彼长。
关键是找到这里的增长决定因素。
在磁导率假设为1的情况下做推导:
电流变化情况:
1.jpg
而磁场计算的变化趋势(由于导磁率是假设常数,具体数值隐去,仅看趋势)
2.jpg
可见减小电阻,选用粗线,和短线圈,有利瞬间磁场强度增大。
但我们电路中原件能经受最大瞬间电流是有上限的。一般可控硅70tps16的瞬间电流上限是1400A
3.jpg
如果电路中用单片,那么就需要控制电阻不要太小,以免击穿。1mm线 做3cm 9层 应该达到理论最优值。
之前看到有前辈并联可控硅,应该就是要增加可承受的瞬间电流峰值。2并联可以做到2800A的瞬间峰值。

但这样推导下去,岂不是线圈越短,密度越大磁场越大,但实际磁场作用到子弹上,子弹获取到动能也有一定的长度要求。
从能量转换的角度来看。同样J的能量转换为动能,质量不是越大越好。
Ek=(1/2)mV^2
3g左右的子弹比较合适。而3g铁钉的长度结合铁钉直径是可以算出来的。这样就可以结合铁钉长度选择一个最优的线圈、可控硅配比。


纯理论推导!欢迎拍砖。
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725718
如果用5mm直径铁钉,那么最佳长度在2cm左右
这样配合3cm线圈
铁钉密度        7.85        g/cm^2
铁钉直径        0.5        cm
预期重量        3        g
铁钉长度        1.95         cm

这些理论推导,希望有实际经验的前辈验证一下。
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
725720
引用 LED:
怎么感觉结论很别扭,电磁枪的供电电压一定的情况下,电感越大,电流上升率越慢,在有限时间内的电流越小。
嗯,的确与电感没有啥关系。继续推导见11楼
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zhang1209
9年7个月前 IP:浙江
725735
我用1.2的线4cm8层280圈
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dome
9年7个月前 IP:广东
725887
绕线越多速度相对较快。
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hjs2288
9年7个月前 IP:四川
725980
可控硅并联可以直接并么?还是怎么实现的?
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米粒之光作者
9年7个月前 IP:广东
726316
1.jpg
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/view/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXml
这个是在网上找到的关于载流线圈的磁场计算。从公式中国可以验证:
sinθ 在r=R的时候,也就是90度的时候,达到最大值1, 而此时r也最短,也就是垂直于线圈点的地方磁场力最大
处于正玄函数的特性,从45度开始形成扭转,所以初始位置最好是与最强点形成45度角的距离。
所以如果线圈长3cm,1mm线绕9层,内径1cm,那么线圈直径一差不多3cm,那么R=1.5cm,那么把子弹放在举例最强中心点1.5cm的地方(刚好在线圈入口的边缘)能达到起始位置追加的效果。
如果把线圈看成一个3cm的磁体,而子弹被磁化后,也是一个磁体,那么为了保证加速距离最大化(1.5cm),那么子弹也要做到与线圈等长3cm最优。
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3DA502
9年7个月前 IP:北京
726637
可控硅不能并联
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米粒之光作者
9年6个月前 IP:广东
727136
点击此处查看视频
根据推导参数,一级加速达到的效果。(钢钉还没调整到3cm,临时用一下)
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leeye
9年6个月前 IP:云南
727140
引用 米粒之光:
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXp/sid/XODA3MDIxMzA4/v.swf
根据推导参数,一级加速达到的效果。(钢钉还没调整到3cm,临时用一下)
建议发射的时候把炮固定一下。影响速度的。另外,再建议用测速器测速。
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米粒之光作者
9年6个月前 IP:广东
727159
引用 leeye:
建议发射的时候把炮固定一下。影响速度的。另外,再建议用测速器测速。
是的,正式的时候是要固定。
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米粒之光作者
9年6个月前 IP:广东
727161
IMG_20141019_214804.jpg
另外一个帖子里面分享了新做的成果。未完待续……
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沉默羔羊
9年6个月前 IP:广东
729254
玻璃管子?经不经用啊?打几回会不会就渣了。。。
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tengbo
9年5个月前 IP:重庆
735291
磁阻式由于存在磁饱和问题,所有效率和加速有限,要想达到实用级别还是考虑感应式吧
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