电磁炮
23级加速器开工了
rye55357991 2016-12-5
之前因为资金不足做了个十一级加速器,通过这次制作发现了一个新的问题:关断时线圈残留的能量是比较大的,如果简单的加大续流二极管的承受电流释放掉这些能量实在可惜,这次准备增加能量回收电路。
271999

272001


继续之前的无管和尾部检测及紧密结构,增加能量回收电路。

很多人和我争论是可控硅的效率高还是igbt的效率高,从这个管子的特性来说,可控硅放电过程当达到峰值电流时电流就必须马上急剧下降以保证蛋蛋到指定的位置电容的能量基本释放完,以保证不会对蛋蛋产生回拉。而igbt放电过程刚达到峰值电流时,只要电容的容量足够大,电流下降比较缓慢。因此在同样的放电时间内igbt比可控硅施加给线圈的能量更多,磁场持续时间也更长。还有就是可控硅的响应时间,在低速的情况下影响并不明显。高速时误差会使蛋蛋错过放电尖峰,经过一级级地放大会和稳定性大大折扣。而igbt的响应时间是纳秒级别的,且不存在放电尖峰。

再次感谢虎哥的支持。

后续会把电路图上传,当然是测试通过以后。

[修改于 2 年前 - 2016-12-05 12:26:42]

2016-12-5 13:32:01
1楼
关于“可控硅的响应时间”,楼主能详细说明一下吗?比如通常可控硅的响应时间是多少,信息来源或者测试条件是啥?
rye55357991(作者)
2楼
引用 三水合番:
关于“可控硅的响应时间”,楼主能详细说明一下吗?比如通常可控硅的响应时间是多少,信息来源或者测试条件是啥?
272002


从上图可以看到常用的70tps16在25度时每A的响应时间在11000多毫秒,既11微秒,电流大了响应时间还要增加。如果这个延迟是恒定的也算了,关键是它随温度波动,125度时每A响应时间150毫秒,相差70倍。多级的情况下打几发后每级的温度都不一样了。
假设有一个十级加速器,五级时速度到60米每秒,既60000毫米每秒,如果第六级的差误达到300毫秒,既万分之三秒,蛋蛋位置产生18毫米的误差。这就是为什么可控硅很难做到高速的原因。

[修改于 2 年前 - 2016-12-05 17:00:24]

3楼
引用 rye55357991:
272002


从上图可以看到常用的70tps16在25度时每A的响应时间在11000多毫秒,既11微秒,电流大了响应时间还要增加。如果这个延迟是恒定的也算了,关键是它随温度波动,125度时……
???
目测楼主毫和微写反了……
那张图上唯一一个11000多的数字,单位是A^2*s……楼主的图不完整,这个数前面应该提到它指的是“Max. I^2t for Fusing”,是给选保险丝做参考的……和响应时间没关系吧 -_-||
rye55357991(作者)
4楼
引用 三水合番:
???
目测楼主毫和微写反了……
那张图上唯一一个11000多的数字,单位是A^2*s……楼主的图不完整,这个数前面应该提到它指的是“Max. I^2t for Fusing”,是给选保险丝做参考的………
毫秒微毫反了,11000多的数字也理解错了,每A电流的上升时间在25度时是150us没问题吧。g160n60是每1us电流上升200a.
5楼
引用 rye55357991:
毫秒微毫反了,11000多的数字也理解错了,每A电流的上升时间在25度时是150us没问题吧。g160n60是每1us电流上升200a.
有问题……那个参数是极限电流上升率,是在25度时,每us电流上升150A……注意单位制……
“g160n60是每1us电流上升200a”的来源是哪?
rye55357991(作者)
6楼
引用 三水合番:
有问题……那个参数是极限电流上升率,是在25度时,每us电流上升150A……注意单位制……
“g160n60是每1us电流上升200a”的来源是哪?
引用的表格我确实看不懂,那你告诉我那么多的可控硅方案中,光电和线圈的位置越耒越远是为什么?
rye55357991(作者)
7楼
272035

帮我看看一级继流,后级做能量回收,这个电路可行不。
元件的参数请无视。

这个电路不行。有没有高手给个图

[修改于 2 年前 - 2016-12-06 10:11:20]

8楼
272036
9楼
引用 rye55357991:
引用的表格我确实看不懂,那你告诉我那么多的可控硅方案中,光电和线圈的位置越耒越远是为什么?
后级更快,可控硅开通时间基本不变,当然远点补偿

[修改于 2 年前 - 2016-12-06 21:46:38]

10楼
引用 rye55357991:
引用的表格我确实看不懂,那你告诉我那么多的可控硅方案中,光电和线圈的位置越耒越远是为什么?
即使是固定的导通响应时间,光电门与线圈的间隔也会越来越远,因为弹头的速度在逐级提高。至于你说的电流上升速度,事实上影响电流上升的主要因素是线圈的自感,而非开关元件。
rye55357991(作者)
11楼
引用 power_rdx:
即使是固定的导通响应时间,光电门与线圈的间隔也会越来越远,因为弹头的速度在逐级提高。至于你说的电流上升速度,事实上影响电流上升的主要因素是线圈的自感,而非开关元件。
每级电感会减小的,谁会蠢到用相同参数的线圈。
rye55357991(作者)
12楼
引用 314152:
后级更快,可控硅开通时间基本不变,当然远点补偿
说到底还是响应不够快
rye55357991(作者)
13楼
引用 hwjt150024300:
272036
有机会试下
14楼
1
引用 rye55357991:
每级电感会减小的,谁会蠢到用相同参数的线圈。
用相同参数线圈的还真是大有人在,因为有时候成本(人力/金钱)比效果更重要。
而且,仅靠减小电感来提高电流上升率是不现实的,因为对于LC谐振,需要平方倍的减小线圈电感,才能让上升率一次方的提高。对于通常的方案,这样搞的话,很快就会出现数mm的漆包线和数kA的电流。所以,电流上升率提高速度,往往是赶不上弹丸速度的提高的,自然需要提前触发了。通常的做法就是把光电前移嘛。
引用 rye55357991:
说到底还是响应不够快
“响应时间不够快”有两种可能:第一种是提供触发信号后,过一段时间,才开始响应。第二种是开始响应之后,需要一段时间才能完全响应。
对于第一种可能,楼主可以用非国产搜索引擎搜一下“Thyristor Turn-ON Characteristics”,应该很快就能发现,可控硅从提供触发信号到开始导通的时间被称为“ Gate controlled / trigger / turn-on delay time”,并且通常不超过1us,可以忽略。
对于第二种可能,楼主仔细看过可控硅的Datasheet的话,应该会发现电炮圈子里的可控硅,允许的电流上升率都能达到几十甚至上百A/us,比磁阻式需要的电流上升率高了一个数量级。它的影响也可以忽略。
所以,楼主这个“说到底”是从何而来的?

[修改于 2 年前 - 2016-12-08 09:12:49]

15楼
1
引用 rye55357991:
每级电感会减小的,谁会蠢到用相同参数的线圈。
得了吧,坛子里多一半都是相同的线圈,你当减小电感量那么容易吗?减小电感量,就意味着要想保持安匝数不变,你必须使用更低的电压和超级巨大的电流,这将大幅提高制作难度,同时效率也会明显降低。
16楼
理论很重要,把大学物理-电磁学吃透吧。
rye55357991(作者)
17楼
引用 power_rdx:
得了吧,坛子里多一半都是相同的线圈,你当减小电感量那么容易吗?减小电感量,就意味着要想保持安匝数不变,你必须使用更低的电压和超级巨大的电流,这将大幅提高制作难度,同时效率也会明显降低。
我的线圈一级2.68mh,23级0.16mh
rye55357991(作者)
18楼
引用 三水合番:
用相同参数线圈的还真是大有人在,因为有时候成本(人力/金钱)比效果更重要。
而且,仅靠减小电感来提高电流上升率是不现实的,因为对于LC谐振,需要平方倍的减小线圈电感,才能让上升率一次方的提高。对于通常……
不减小电感就只能减小电容容量,这样一定级数以后容量小的没必要了。
19楼
引用 rye55357991:
不减小电感就只能减小电容容量,这样一定级数以后容量小的没必要了。
你说对了,就是要逐级减小电容容量,并提高充电电压。你连最基本的电磁学原理都不懂,建议多潜水,少说话。
rye55357991(作者)
20楼
引用 power_rdx:
你说对了,就是要逐级减小电容容量,并提高充电电压。你连最基本的电磁学原理都不懂,建议多潜水,少说话。
你做一个出来试试,我也想在我的IGBT上试下容量不变,电压逐级升高
21楼
引用 rye55357991:
你做一个出来试试,我也想在我的IGBT上试下容量不变,电压逐级升高
看清楚,我说的是“逐级减小容量,并提高电压”。越到后级,线圈对弹头的加速时间就越短,这时候我们需要更陡的电流上升梯度,而持续时间则越来越短,所以,从1级到最后一级都使用同样容量的电容,是一种极其愚蠢的做法。
rye55357991(作者)
22楼
引用 power_rdx:
看清楚,我说的是“逐级减小容量,并提高电压”。越到后级,线圈对弹头的加速时间就越短,这时候我们需要更陡的电流上升梯度,而持续时间则越来越短,所以,从1级到最后一级都使用同样容量的电容,是一种极其愚蠢的……
我的有关断,导通时间是可控的。你无法理解
足够的容量才能使放电波型平缓。在有限的时间输出更多能量

[修改于 2 年前 - 2016-12-09 00:00:07]

23楼
引用 rye55357991:
我的有关断,导通时间是可控的。你无法理解
足够的容量才能使放电波型平缓。在有限的时间输出更多能量
我觉得你根本就不懂“足够的容量”与“足够的储能”之间的区别。越到后级,需要越高的储能,而不是容量。你找个示波器看看吧,放电根本就不是像你想象的那样还能是个“平缓”的波形。
rye55357991(作者)
24楼
多说无益,还有五天板子到手,两星期后看效率
25楼
引用 rye55357991:
多说无益,还有五天板子到手,两星期后看效率
我们没说你的效率一定会低,只是在说你的理论不对而已。即使是可控硅无关断方案,设计得当的话,也可以有相当高的效率,比如“我叫欧阳鑫”(贴吧ID)宣称达到了100m/s左右的速度与10%左右的效率(相关链接
如果楼主想用效率来“证明”自己的正确或先进,至少达到“这篇帖子”中提到的效率极限的50%以上再说嘛~

[修改于 2 年前 - 2016-12-09 23:14:06]

rye55357991(作者)
26楼
引用 三水合番:
我们没说你的效率一定会低,只是在说你的理论不对而已。即使是可控硅无关断方案,设计得当的话,也可以有相当高的效率,比如“我叫欧阳鑫”(贴吧ID)宣称达到了100m/s左右的速度与10%左右的效率([ur……
理论上百分之五十,谁的理论,推导出这个理论的人是谁,他做出来了吗?

理论上飞行器的速度可以接近光速,做出来了吗?

你说欧阳鑫的百分之十,的确还不错,目前可控硅方案件多人已经做了很多年,这个方案的潜力己经发掘的差不多了,难有进步的空间。且他的蛋蛋截面积比我要大,他的好像是6mm的3×3÷2÷2=2.25
率效和蛋蛋截面积有关你不会不认同吧。

我的方案许多地方都是我自已一点点开发出来的。

你让我和你们中做的最好的去比较,就相当于我说我lol玩的还不错,你表示不服。要求我一挑五。

关于我预计的效率,能做到百分之十五我就满意了。近百年来的伟大发明没有哪一项是哪一个人或哪一个团队独立完成的,都是不断的在别人的基础上改进再改进而得。

我没有想过效率能到20以上,能推动电磁加速器的技术前进一小步我就知足了。而有些人只是逼逼,就是不动手做一个。

[修改于 2 年前 - 2016-12-10 17:43:13]

27楼
1
引用 rye55357991:
理论上百分之五十,谁的理论,推导出这个理论的人是谁,他做出来了吗?

理论上飞行器的速度可以接近光速,做出来了吗?

你说欧阳鑫的百分之十,的确还不错,目前可控硅方案件多人已经做了很多年,这个方案的潜……
没人说过理论效率50%……至于我提到的那个“效率极限”,显然是我的理论。推导出这个理论的人,并没有做出来什么东西。提到“欧阳鑫”的用可控硅方案做到的效果,目的并不是为了把谁“比下去”,只是为了解释“效率高不能说明理论正确”而已。(这里的“理论”主要指“可控硅响应速度不够高”)
至于可控硅方案的潜力,从“在业余电炮圈子里,水平算得上中上等的楼主,还看不明白可控硅的Datasheet”这个现象来看,应该还是蛮大的。
“能推动电磁加速器的技术前进一小步我就知足了”的心态倒是不错,只是,楼主貌似选择了一个相对低效的方法。“There's nothing more practical than a good theory. ” 如果楼主想搞出“前无古人”的东西,或者对相关领域做出“可被观测到”的贡献,对于楼主目前的情况来说,效率最不低的做法应该是先用两年时间学一遍高等数学,大学物理,电路分析,程序和算法之类的基础知识,然后花半年的时间进行理论分析,用一个月的时间进行设计,最后才是用一周时间完成实物制作,当然“最后”之后还会有写帖子(或发论文)的工作。虽然看起来和大学的套路一模一样……但是在相同时间内,绝对要比“先做一个11级,再做一个23级,再做一个XXX……”有效得多,对于业余电炮这种对加工要求并不高的东西来说,动手制作几乎永远是最简单的一步。
当然,如果楼主的目标只是“得到一个电磁加速器”或者“为理论研究积累数据”的话,就只能怪我们误解楼主的意思了。
28楼
2
26楼朋友,三水合番说的是达到理论极限的50%,而不是50%,请仔细了解。如果您质疑理论,那么需要有观测事实或者新的理论证明。
动手实践固然值得提倡,同时理论推导以及指出动手实践所依据的理论的错误也必须提倡,动手实践和理论推导并不高别人一等,提供理论协助绝不是逼逼,动手实践也绝不是最简单的一步(这一点尤其重要),请注意用语。
不要说我各打50大板或者和稀泥,我只是指出了一些简单的道理,没有必要“打”任何人。
本帖已有偏离技术讨论的倾向,各位是来通过交流共同做好作品的,不是来吵架或者比武的,希望大家正本清源。

[修改于 2 年前 - 2016-12-11 01:30:10]

rye55357991(作者)
29楼
引用 虎哥:
26楼朋友,三水合番说的是达到理论极限的50%,而不是50%,请仔细了解。如果您质疑理论,那么需要有观测事实或者新的理论证明。
动手实践固然值得提倡,同时理论推导以及指出动手实践所依据的理论的错误也必……
一个发展成熟的方案效率是十个点,却要求一个刚刚起步的方案达到二十五个点,这不是耍流氓是什么。

我要做的是证明光电igbt方案的可行性,由于本人经济能力,精力及电子知识的局限。我能做到略高于目前最高效率就是胜利。

然后我提供一个框架,让更有能力的人去发展它。

总有一些人,你有动能时他和你谈效率,有效率时他和你谈体积和重量。他自已不动手,不知道这些因素中找到一个平衡有多难。他们也许有知识,但充其量算学术流氓。
30楼
前人告诉了你自己的经验,你不仅不感谢,反而去讽刺前人,感觉楼主的心态不健康。
31楼
引用 rye55357991:
一个发展成熟的方案效率是十个点,却要求一个刚刚起步的方案达到二十五个点,这不是耍流氓是什么。

我要做的是证明光电igbt方案的可行性,由于本人经济能力,精力及电子知识的局限。我能做到略高于目前最高效……
“效率极限”的50%不是25%……话说,那个“效率极限”用到的思路,是可以同时考虑效率,动能甚至体积重量的。比如我们可以用它计算出某一加速段长度下,达到某个动能时的“效率极限”,然后与等长度,等动能的实际作品的效率进行比较。通过实际作品的效率占效率极限的比例,来判断这个实际作品的优劣。貌似可以称之为“归一化效率”?
rye55357991(作者)
32楼
引用 三水合番:
“效率极限”的50%不是25%……话说,那个“效率极限”用到的思路,是可以同时考虑效率,动能甚至体积重量的。比如我们可以用它计算出某一加速段长度下,达到某个动能时的“效率极限”,然后与等长度,等动能的……
我读书少,你别骗我。

目前最高效率十个点,我超过了就说明我方案的可发展性。

就这么简更
33楼
引用 rye55357991:
我读书少,你别骗我。

目前最高效率十个点,我超过了就说明我方案的可发展性。

就这么简更
“最高效率十个点”是指最常见的无关断炮吧?不少无关断炮的整体加速级效率差不多到10%了,后级单级效率要高于此。我的一次低压炮测试中初速40m/s的情况下单级效率达到19.45%,只是加入了压敏续流,多管开关和能量回收都没有加入。
相信在减小壁厚、优化线圈参数、精确控制开关时刻、高效率能量回收的情况下,25%单级乃至整体效率是完全可能的。
34楼
三水合番的推导前提是在磁场均匀连续运动且与弹丸保持最佳距离的情况下,实际情况下基本不可能达到,所以称作“理论极限”,是对于磁阻炮优化上限的指导,纠正一下以往对磁阻炮效率的认识偏差,并不是拿来吓人或者故意难为您的。
   纯IGBT开关的方案目前成品比较少,从原理上来说效率肯定是会比无关断方案高一截的,加入关断是逼近效率极限的重要方法,也是想做好磁阻要使用的一种手段,但也仅此而已。
2016-12-17 23:44:40
35楼
引用 Ma3.02的守望:
“最高效率十个点”是指最常见的无关断炮吧?不少无关断炮的整体加速级效率差不多到10%了,后级单级效率要高于此。我的一次低压炮测试中初速40m/s的情况下单级效率达到19.45%,只是加入了压敏续流,多……


不错啊~

说起来上半年新搞的理论模型应该能达到20%以上的整体效率,可以说是颠覆了一些常规套路,无奈工作太忙,还要兼顾家庭;好在公司上市告一段落,希望明年可以腾出时间来续坑吧~

[修改于 2 年前 - 2016-12-17 23:44:59]

2016-12-21 13:02:15
36楼
引用 奶酪:
不错啊~

说起来上半年新搞的理论模型应该能达到20%以上的整体效率,可以说是颠覆了一些常规套路,无奈工作太忙,还要兼顾家庭;好在公司上市告一段落,希望明年可以腾出时间来续坑吧~
上市?期待继续。也希望楼主不论成败都继续把研究做完。

[修改于 2 年前 - 2016-12-21 13:02:27]

2016-12-22 20:13:34
rye55357991(作者)
37楼
引用 虎哥:
上市?期待继续。也希望楼主不论成败都继续把研究做完。
必需完成,电路板到了,要切割,儿子病了几天,过几天继续搞
2017-2-22 15:31:31
38楼
看到你的线圈我就放心了,楼主用IGBT的话,效率能超百分之十,速度破百。期待中…………
2017-2-24 21:09:32
39楼
持续关注,希望看到更多进度
2017-4-12 08:48:50
rye55357991(作者)
40楼
迫于生活压力,暂时停止电磁加速器,待手头稍宽裕后继续。感谢朋友们的关注与支持。
2017-4-20 13:50:38
rye55357991(作者)
41楼
驱动模块与部分连线275013
rye55357991(作者)
42楼
275014
还差光电的连接线压好就可以总装了
2017-4-22 12:25:53
43楼
支持楼主电子制作的爱好和做电炮锲而不舍的精神
44楼
我的实验经验是如果速度100左右,电压用300v左右足够了,因为多次实验和模拟用330v的电容比450v效率高一些,所以现在diy线圈炮都用闪关灯电容了,至于那些串联电容提高电压做出来的效率都低的很。
         从总储能输出率或利用率来说你这个关断要比可控硅的低很多,也就是同样的速度要比可控硅的重量,级数,成本高很多,因为你这个越往后的级数弹丸通过时间越短,通电加速时间越短,电容能量输出越少,不像可控硅的每级要求都是减小电感把电放完,如果从使用和成本来讲,可控硅的要比你这个更好,当然支持你探索研究。
2017-4-23 13:40:05
45楼
引用 zhang1209:
我的实验经验是如果速度100左右,电压用300v左右足够了,因为多次实验和模拟用330v的电容比450v效率高一些,所以现在diy线圈炮都用闪关灯电容了,至于那些串联电容提高电压做出来的效率都低的很。……
无法理解第二段……如果可关断方案达到同样的速度,要比用可控硅更重,级数和成本更高,“使用”上也效果更差,那为啥会有人提出或者制作可关断的磁阻式?
用可控硅不也是“越往后的级数弹丸通过时间越短”吗?可关断方案不也可以靠“逐级减小电感”之类的办法,保持加速度不逐级变小嘛。
46楼
引用 三水合番:
无法理解第二段……如果可关断方案达到同样的速度,要比用可控硅更重,级数和成本更高,“使用”上也效果更差,那为啥会有人提出或者制作可关断的磁阻式?
用可控硅不也是“越往后的级数弹丸通过时间越短”吗?可关……
如果你没有动手实践做过几个而只是整天研究所谓的理论你当然无法理解,如果你能搞出一个便携一公斤左右能加速到70的,看到他的实物图第一眼就会明白我所说的。
可控硅当然是“越往后的级数弹丸通过时间越短”,但每级都会把电放完,而且把线圈放电时间点控制在弹丸到来的最佳位置,从而获得能得到的最大能量并不难;而楼主在以前帖子的实验中说到越往后的电容残存电压越高,后面的电容只有很少一部分能量用来加速弹丸,并且残存电压要被计算效率时排除在外的,这样效率虽高,但1000uf的电容只干300uf的活,弹丸速度怎能比得过同级的可控硅的,如果楼主的每级减得电感值和可控硅一样一次性放完,电流剧增,楼主每级的IGBT数量翻倍也不一定够用,减小电感的重量增加到了IGBT上,再一个都一次性放完了关断的意义何在,减小那点反拉?值不值。。。
47楼
2
引用 zhang1209:
如果你没有动手实践做过几个而只是整天研究所谓的理论你当然无法理解,如果你能搞出一个便携一公斤左右能加速到70的,看到他的实物图第一眼就会明白我所说的。
可控硅当然是“越往后的级数弹丸通过时间越短”,但……
我会告诉你,我计划用可关断做个便携2kg加速到200的磁阻吗?我并不认为我“看到他的实物图第一眼就会明白你所说的”。
可关断不也可以“把线圈放电时间点控制在弹丸到来的最佳位置”吗?“越往后的电容残存电压越高”只能说明线圈和电容的匹配做的不好,后级用“粗线少匝”代替“细线多匝”的话,完全可以做到余压不变,甚至越往后余压越低。而且余压储存的能量,貌似并不是很重要,电压降到原来的一半时,剩余的能量就只有25%了,不比电容容差大多少。
至于最后的“值不值”问题,如果目标只是得到一个以目前标准来看性能中规中矩的电炮,那的确不值。如果目标是“磁阻式,总重2kg,半米加速段加速1.5g弹,到200m/s”,那除了可关断,你别无选择。
对于你第一句流露出的“理论不如实践”,我想说“吾尝跂而望矣,不如登高之博见也”。不是没实践过,是实践过后发现,对于电磁炮这个领域,看书的话,花几十个学时,就可以轻松的得到实践一年的知识(甚至实践多长时间都得不到的知识)…… 如果你实践的东西,前人都系统性的搞过,并且发了论文 出了书,几乎没有漏掉任何一个细节,那么自己复现一遍实验现象,又能得到啥呢?

[修改于 2 年前 - 2017-04-23 23:18:49]

2017-4-25 13:50:56
rye55357991(作者)
49楼
和我儿子玩玩具车,他总是玩不过我,我轻轻一推也比他用尽全力要推的远,关键是他放手的时机不对。电磁炮也一样,要在适当的时机停止能量输出。

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