【YB-5】供电方案的确定
去年暑假就做了类似的项目【YB-4】,本希望一步成功但因诸多原因未能达到预定目标而项目终止。但是为此项目的制作打下了基础,并且在本作的前期参数选定中发挥了巨大作用。本作中供电方案的选定是建立在实验数据基础上的,在此叙述选定依据,供电方案的主要特征为:
① 12S(44.4V)锂电供电
② 动力电源并联电容(10L中已有说明故不赘述)
② 初始加速段与后级隔离放电
一、12S供电
【YB-4】采用六串三并,共20V磷酸铁锂电池组供电,在内阻上与航模锂电相比并无劣势,但是实际测试中发现,后级速度达到25m/s时,无论如何调整光电开关位置或换用不同参数的线圈,也无法有效提高速度,从第六级出现此状况,到第九级依然没能突破28m/s,再增加级数已无意义。
后使用【YB-4】作为初速注入,第九级调整电路耐压后换为50V,31600uf电容组供电,检测不同充电电压下,发射前后电容组电压变化与出口速度。
发射前电压(V) | 发射后电压(V) | 前级速度(m/s) | 后级速度(m/s) |
36 | 33.9 | 26.5 | 29.43 |
48.5 | 46.2 | 26.5 | 30.9 |
50.7 | 47.7 | 26.5 | 31.01 |
55 | 51.2 | 26.5 | 31.54 |
显而易见,提高电源电压可以有效摆脱速度瓶颈,本作中,第一版本的加速核心只用三级加速和供弹机,便达到了30m/s。
目前使用的是2个6S锂电串联,额定放电电流70A,花牌infinity系列
参数如下:
规格:1550mah 45c 6s1p
电压:22.2V
尺寸:30*34*100(MM)
重量:240克
二、初始加速段与后级隔离放电
这是一个由附加电容引出的问题的解决方法
在【YB-4】的实验中使用了附加电容组,发现电容大量能量消耗在加速时间较长的第一级,并且在后续加速过程中充不满,使得附加电容效果大打折扣,同时第一级本身就产热较大,附加电容的放电更是火上浇油。
有图为证:此图为电容组电压波形
于是有了隔离放电的改进方法
所谓隔离放电就是:锂电池可直接通过开关器件对低速线圈放电,通过大功率二极管对高速级放电,附加电容是和高速级并联的,低速线圈接通时附加电容由于二极管的阻断无法对其放电。
二极管的加入的确会损耗部分电能并造成压降,但是,对高速级放电过程中,锂电池所起的作用很小(前四级调试测效率时直接断开锂电进行发射,出口速度与锂电连接时出口速度相差小于1m/s),并且损耗的能量对于锂电池而言也是九牛一毛,反正锂电池的电量目前而言是富余的。
还有附加电容能不能在加速间隔中充满的问题,有图为证:
此为第三级和第四级间连接铜柱的电流波形,锂电池通过隔离用二极管对各级进行放电/充电,前三级放电时第四级的附加电容电流倒流放电,故为负,第四级的波形为前三级的附加电容放电电流总和,出现平顶的原因是传感器过载(150A),但不影响判断。第四级和第三级间距离较大(为了安放传感器)。
由图可以看出前三级放电后的充电电流在下次放电前便基本停止,说明前三级能在加速间隔中基本充满电(此时两级光电间距3cm,充电时间小于0.4ms),目前【YB-5】加速核心容纳长度允许的情况下,后级速度提高时连接铜柱相应加长以确保加速间隔尽量充满电,10L的图中可以看出铜柱长度不同。