磁阻炮效率测算
本来想买个电感表,看了几天680的ut612,最后花68买了一个diy的
由于是散件,花了3个小时才焊好,焊完后腰酸背痛,穷屌丝的悲哀
QQ截图20150603221757.png

虽然精度不知道怎么样,但是有胜于无,赶快测量两个以前绕的线圈
QQ截图20150603221820.png

说下参数,骨架是内径in是11mm内径out是14mm外径30mm长20mm,左边的是0.8mm线径20匝*8层,右边的0.51mm线径40匝*8层
在没插入铁柱和插入铁柱(10mm直径30mm长)时电感量:
左边线圈:307uh,380uh
右边线圈:803uh,1000uh
根据《电炮原理》磁阻炮效率
η=(R1-R2)/R1=[(1/L1)-(1/L2)]/(1/L1)=(L2-L1)/L2
计算最大效率为
η1=(380-307)/380=19.2%
η2=(1000-803)/1000=19.7%
可见磁阻炮在不加扼铁的情况最大效率均不超过20%,
由于内径壁厚是1.5mm,如果减少壁厚可能能超过20%

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因有的网友要看测试图,重新测了一下,稍有偏差,大致结果相同
补图:
空线圈电感量,频率190K
QQ截图20150604212358.png

插入铁芯,频率175k
QQ截图20150604212410.png

铁芯
QQ截图20150604212423.png

[修改于 6 年前 - 2015-06-04 21:28:28]

来自:高压与强磁 / 电磁炮
 
rb-sama
5年10个月前
1楼
居然可以这样计算,长见识!
那么加扼铁的电感变化量会不会更大呢?
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lovevirus作者
5年10个月前
2楼
引用 rb-sama:
居然可以这样计算,长见识!
那么加扼铁的电感变化量会不会更大呢?
变化量肯定会增大,但由于手上没有材料没有测量
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rb-sama
5年10个月前
3楼
引用 lovevirus:
变化量肯定会增大,但由于手上没有材料没有测量
好吧!
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奶酪
5年10个月前
4楼
轭铁确实有意义啊~
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rocket_man_8
5年10个月前
5楼
这个如果为学习还是值得的, 但如果只是为了得到一个电容仪表,太劳神了, 某宝上有精度极好的电容表,45块吧好像。
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潜伏
5年10个月前
6楼
长见识了,线圈炮加不加铁心对效率的影响值得实验
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三水合番
5年10个月前
7楼
磁阻式电感不会才变这么点吧,楼主测试频率是多少,表示图上没看到小数点。做感应式吧,这个口径用薄线圈,稍薄的炮管感应式电感变化都能有20%了。
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lovevirus作者
5年10个月前
8楼
引用 rocket_man_8:
这个如果为学习还是值得的, 但如果只是为了得到一个电容仪表,太劳神了, 某宝上有精度极好的电容表,45块吧好像。
45块的电感表?
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rocket_man_8
5年10个月前
9楼
准确度(精度为出厂校样一年内,满量程典型值):
200pF为±(0.5%+6);  
精确度0.5%  分辩率 0.1pF  不适合贴链接,请自行在*宝搜
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lovevirus作者
5年10个月前
10楼
引用 rocket_man_8:
准确度(精度为出厂校样一年内,满量程典型值):
200pF为±(0.5%+6);  
精确度0.5%  分辩率 0.1pF  不适合贴链接,请自行在*宝搜
哥们,是我描述不清,还是......,电感表和电容表能区分吗?
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flyjack
5年10个月前 修改于 5年10个月前
11楼
这个测试我也做过,得到结果和lz不太一样

我用的是0.3mm漆包线,线圈长度为1cm,大概绕了240匝左右,内径为6mm,测量用电感表,铁芯用了电工纯铁和铁氧体磁棒两种

在没有铁芯情况下,电感为0.265mH,电工纯铁铁芯电感为1.144mH,铁氧体铁芯电感为1.513mH

按照理论值来说,有铁芯的电感应该是无铁芯的μ倍,电工纯铁的μ值应该有10000左右,我觉得有以下几个原因导致电感没有这么大
1.无限长线圈才是μ倍,显然我们用的不是无限长线圈

2.气隙影响巨大。气隙的磁导率是铁芯的1/μ,相应磁阻是μ倍,因此得到的磁阻可以近似认为是气隙的磁阻,在这种情况下,气隙影响远远大于铁芯,电炮原理中有个类似的公式,用4g(气隙长度)来代替原来的空心线圈长度L

3.电感饱和的影响。实际上所谓的μ为10000之类的都是在不饱和情况下的,但对于磁阻炮大电流情况下,远远超过了饱和点,这种情况下μ实际上只有十几,可能还要更小。这种时候,用电感表测得的电感就不合适了,因为电感表只能测得不饱和的情况。

4.铁芯的频率特性。电工纯铁随频率升高电感会大大降低,铁氧体则在很大范围内不变。这个数据不太记得了,对于电工纯铁,100kHz时电感只有1kHz的50%或更少。不同材料磁滞回线形状不同,影响还是非常大的。我觉得lz测量的频率有点高,可以针对自己主电路LC参数,看看放电速度是多少,适当降低一些。

至于(L2-L1)/L2的效率,这个我也推导过,这个只适合于用虚位移来解磁场能和动能转化过程,也就是如果没有能量注入,假设磁链不变,磁场能转化为动能的比例,不是整个磁阻炮的效率。实际效率还要考虑回路的热损耗、铁损,如果没有正确关断的回拉等等,最后效率要远远小于这个(L2-L1)/L2

磁轭也是这样,在不饱和情况效果很好,一旦电流很大,效果就大打折扣

综上所述,即使用磁导率更高的材料(比如坡莫合金),用更粗的线圈,也无法解决气隙和饱和问题,因此磁阻炮在电流大到一定程度之后,效率就会不断降低
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flyjack
5年10个月前
12楼
引用 三水合番:
磁阻式电感不会才变这么点吧,楼主测试频率是多少,表示图上没看到小数点。做感应式吧,这个口径用薄线圈,稍薄的炮管感应式电感变化都能有20%了。

感应式我也测试过,用的安柏AT826表,当线圈中插入铝芯,线圈电感的确有明显变化。但是只有频率足够高才行,

1kHz下,电感基本不变

10kHz,电感降低20%

100kHz,电感降低30%

也就是说,感应炮的放电频率起码要接近10kHz,大电容什么的绝对是不行的,只能往高压走,线圈、开关元件和磁阻就完全不同了

不过感应式好处就是没有饱和,再大的电流效率都一样,这个远远优于磁阻
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lovevirus作者
5年10个月前
13楼
引用 flyjack:
这个测试我也做过,得到结果和lz不太一样

我用的是0.3mm漆包线,线圈长度为1cm,大概绕了240匝左右,内径为6mm,测量用电感表,铁芯用了电工纯铁和铁氧体磁棒两种

在没有铁芯情况下,电感为0.265mH,电工纯铁铁芯电感为...
“在没有铁芯情况下,电感为0.265mH,电工纯铁铁芯电感为1.144mH,铁氧体铁芯电感为1.513mH”
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1.我那个电感表是65元的,精度无法确定,如果真如你测量的那样,加不加扼铁差别不是很大了,因为电感量已经变化率高达76%

2.对于气隙对于电感量的变化确实是非常大的,我用的ec2834骨架做的测试,0.51漆包线36匝*4层,不加铁氧体磁芯电感量139uh,加上无气息磁芯49mh,磁芯加上1mm气息,一下子降到了7mh,我上面测试的线圈骨架如果算上骨架厚度,线圈内径是14mm,铁柱直径是10mm,感觉是这个地方是造成咱们两个测量结果差异很大的主因

3.铁芯的频率特性这点,我的那个电感表不能调整频率,确实要在实际应用频率上测才更准确,至于饱和的影响,因为我们很难在大电流下测量电感,这个电感表测量只是一个大致的辅助估量罢了,肯定不会精确,这是个理想情况的最大值。

4.(L2-L1)/L2这个公式也是理想情况的最大值,如果线圈不变,铁柱不变,实际当中不会超过这个计算值。

5.我也测量过在线圈里面放一个铝管,电感量也能下降17%,由于铁柱本身既是铁磁材料也是导电材料,在测量中我觉得也会有由于导电原因造成的电感量抵消,好比测量变压器漏感,铁柱也相当于一个短路的次级。
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flyjack
5年10个月前
14楼
引用 lovevirus:
“在没有铁芯情况下,电感为0.265mH,电工纯铁铁芯电感为1.144mH,铁氧体铁芯电感为1.513mH”
----------------------------------------------------------------...

从结果看我们的测量基本是一致的,气隙、铁芯长度、铁芯材料、测量电流大小都会有很大影响

如果电流不是很大,磁轭还是有帮助的。

实际上这个结构类似于磁棒电感,这里有一个磁棒电感的规格参数,http://www.dzsc.com/uploadfile/company/287976/20101120115112890.pdf,可以根据这个参数计算空心线圈的电感,然后得到有磁芯和没有磁芯的电感值比例

铁芯的确会有感应电流,但是磁阻方式和感应方式工作的频率相差很大,磁阻可以用比较低的频率,这样感应电流影响就很小了
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三水合番
5年10个月前
15楼
这个频率太高了吧,磁阻式过1khz的都很少,175khz磁滞和涡流损耗太明显了。
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