混合管三相磁阻炮原理探索
440Nx2022/07/22电磁炮 IP:广东

所谓混合是指同时使用scr和igbt。所谓三相是使用3组互相独立的电源,和半桥常见的一组大电容或boost的每级1组电容不同。

本次实验属于原理验证,虽然原理上成功了,但是制作工艺上失败了,因为制作过程中忽略了太多的细节。

原理图大致如下

ad007492520bf433ba855d11f5112a8.jpg

触发电路如下

ocl1.png

pcb上集成了12~15v变压模块。为省事图中所有电阻数值并不正确。光耦由单片机低电平触发,为了保险可以切断5v输入防止走火。

igbt的驱动原理就不多讲了。scr由电流触发,当光耦和igbt同时导通时g极有电流,scr导通。关闭igbt时将同时阻断scr的c极和g极电流,但用二极管将电流续向另一个电容。scr的g极不具有单向性,所以需要加一个二极管防止击穿光耦。 e262cc7b59e30921df237bc07ec41d4.jpg

然后是实验环节。本来以为二相就够了,但是这个原理上等同于1阶boost,必须吸收电路的电流完全归零才可以触发,如此一来初位移和末位移就大得难以接受,50cm内只能弄10级。于是改成了三相,即2阶boost。若是相电压较为接近,则电流波形和半桥类似,因为工作时电压几乎同步降低。但问题就出在这里,初速度为0时通电时间很长,电能消耗很大,这就造成相电压不平衡。此时若吸收相电压较高就还好,若电压较低就会造成比较长的电流拖尾并将两相电压拉至相等。而不能及时关断电流,也会造成更严重的电能损失。

由于怀疑买了假硅,测试时并没有上400v高压,事实证明也没那必要。仅仅将电压调至210v,然后按未修正的预置时序触发前6级,电压就降到68v。然后拔掉4~6级接线,电压降到100v。这显著低于预期电压但又不为0。在此之前我并没有注意到,而且偷懒使用了按二相设计的线圈。为了证明猜想,我又将第1级触发后停顿2秒,电压则降到160v。电压表显示的是最高的电压,所以停顿期间仍显示210v。

原理确实成功了,不会触发混乱,而且能正常关断。后来我又将弹丸塞入尝试发射,结果速度仅有14.5m/s,并且发射几次之后线圈变形,产生了至少1mm的间隙。看来得重新计算线圈和时序了……


+1  科创币    书呆子lhj    2022/07/22 实验创新
来自:物理高能技术 / 电磁炮动手实践:实验报导
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~~空空如也
二次元的创世科技
2年4个月前 IP:山西
905956

4D210335-C974-47FC-9E35-EC8D3C61372A.jpeg 弹丸竟然打印尾翼…


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书呆子lhj
2年4个月前 IP:广东
905964

嗯,可行,占楼帮顶

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书呆子lhj
2年4个月前 IP:广东
905965

其实如果的需要初速度注入,完全可以用无关断磁阻作为第一级,因为我发现第一级关断意义真不大。

另外,光耦并联了个Led,作者你R6所用阻值是多少?5伏的信号应该要用200欧。

线圈位移在不锈钢管上很正常,这就需要在绕第一层时多涂502了😂或者缠上一层玛拉胶布再绕。

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440Nx作者
2年4个月前 IP:广东
905969

按照模拟,这个初级线圈关闭电压为162v,实际3级结束也是160v。这只能说明匝数还是少了。至于连续触发变成100v,大概只能这么解释,虽然igbt关闭了,但scr仍然导通,3个线圈互相循环并消耗电容能量,直到电压平衡才逐渐减少到关闭。刚才耐压测到270v了,看来还没摸到“假管”的极限。

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书呆子lhj
2年4个月前 IP:广东
905972
引用440Nx发表于4楼的内容
按照模拟,这个初级线圈关闭电压为162v,实际3级结束也是160v。这只能说明匝数还是少了。至于连续...

scr的话在哪买的?我都好久没碰过假管了。

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440Nx作者
2年4个月前 IP:广东
905974
引用440Nx发表于4楼的内容
按照模拟,这个初级线圈关闭电压为162v,实际3级结束也是160v。这只能说明匝数还是少了。至于连续...

315ecade5c4205da.jpg

实际情况是igbt炸了,不过不是第一相而是第三相。第二级的参数和第三级比较接近,这就说得通了,纯粹是管子质量不行,早在之前的耐压测试中就已经击穿而我没去测

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OMEGAERJSH
2年4个月前 IP:辽宁
905996

厉害啊!支持!

话说会不会是触发第一级的时候把电给了第三级,第三级触发前电压已经上去了,所以第三级管子才顶不住的?

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虎哥
2年4个月前 IP:四川
905997

继续努力,建议分析一下采用三phase是为了获得哪些具体的好处

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440Nx作者
2年4个月前 IP:广东
905998
引用虎哥发表于8楼的内容
继续努力,建议分析一下采用三phase是为了获得哪些具体的好处

-49e8055a51638fc.jpg

不管怎样,手绕线圈的参数和预定的相去甚远,本应364匝实际大概才300匝,完全没法用。为了相电压平衡,这个初级线圈甚至应该用0.55的线绕480匝,不得不买个绕线器了。

前两段分析只是我观察不够仔细并且头脑发热,直到目前管子没有任何故障,耐压测试也达到了390v。而之前所说的奇低电压,只是电路接线错误,使第一相续流至自身。

这个拓扑的优点,是结合了boost的电路简洁和半桥的大容量。既省去半桥的上管浮置电源,又不用boost的那么多较复杂驱动电路(3个就够了)。scr的驱动更是无比省事。缺点则是需要注意相电压平衡,复用管子也比不复用的没那么耐造。

此外,我将两个4067并管使用。两个当作一个,过400多的电流就不需要某人所说的g极20v,甚至14.5v也能用。

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书呆子lhj
2年4个月前 IP:广东
906014
引用440Nx发表于9楼的内容
不管怎样,手绕线圈的参数和预定的相去甚远,本应364匝实际大概才300匝,完全没法用。为了相电压平衡...

兄弟,有大佬给我分析了一下,电容并联似于会给boost回收速度带来麻烦。因为boost回收的速度与两电容压差有很大的关联,压差越大回收速度越快。所以,电容组的能量一次性放不完可能会造成反拉,降低效率的问题。

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440Nx作者
2年4个月前 IP:广东
906198

-69c2f8717536b33a.jpg

这个软件默认的涂漆厚度不够,现在买了手摇绕线器计圈才发现根本绕不了那么紧,每层都少几匝。实际上后面的线圈全都不够200匝,也就是说,耐压测试的时候电流已经超过480a了,也并没有出现问题。

楼上老哥的说法也很对,但这个炮主打高效和结构简单元件少。弄成真正的半桥或boost当然可以,但不是我这个目的。


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