记录一次可控硅开关的单级同轴感应式的发射

文 号

840592

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三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-09 12:028405920楼
这么长时间以来一直在搜罗大家的数据,今天也算是轮到我送点数据给大家了😁

简单的说就是,单级同轴感应式,可控硅作开关,把1.6g的铝管加速到23.9m/s,效率2.11%。视频没录,“威力”没测,所以这篇帖子基本只有数据。

然后是详细数据
弹丸
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弹丸用的是铝管,外径12.7mm,壁厚1.2mm,长约14mm,重1.6g,1060铝。

电容组
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使用4个薄膜电容并联。单个电容标称容量50uF,耐压800V(@85℃),Vishay的MKP1848系列。淘宝拆机货,四个并联实测容量189uF,内阻0.9mΩ(已经测到电桥的最后一位了)

线圈
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0.8mm漆包线双线并绕,匝数忘记了,大概一共是20到30匝,有三层。线圈内径13mm,长约17mm。至于外径,因为线圈外面糊了一层环氧树脂,所以没法测,带着环氧树脂的外径大概是21mm。线圈电感10uH,内阻30.2mΩ(不带弹丸)。

开关
可控硅,型号70PT16(没错,不是70TPS16),标称参数与70TPS16十分接近。淘宝拆机货,5块3一个买的。

电路结构
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主功率回路如上图。可控硅触发后,电容放电到零之后会被反向充电,线圈上的电流将会是一个正弦半波。可以实现能量回收。

电源
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用高压条+整流+反馈做的。优点是电压范围很宽,最高输出电压比1kV高,至于具体有多少,手头没东西测它。缺点是充电速度巨慢……输出大概恒流6mA,不过也不是特别恒流,输出电压高的时候,电流反而会大一些。

发射
发射前电容被充电到598V,弹丸大约有一半的长度在线圈里,另一半在线圈外。电容充电电源在发射前被断开,以避免反向电压烧坏整流桥。
发射时,光电测速器测得速度为23.9m/s,弹丸穿过测速器后,穿透了用来挡住弹丸的一次性纸杯,然后打到了房间的门上(讲道理……之前充到400V的时候,一次性纸杯还能挡住弹丸,而且连痕迹都不会留下)。
测速器用的是这个
278460
发射后,电容被反向充电至359V。理论上讲,发射过程中,可控硅会通过一个宽约130us,峰值约2.6kA的正弦半波,不过发射后可控硅的性能没有出现明显下降。理论上讲,考虑到感应式的加速力与电流的平方近似成正比,弹丸受到的加速力峰值应该有约590N,径向的压缩力会更大,不过弹丸没有明显变形。另外,找到弹丸时,没有感受到弹丸上有热量。
发射消耗电能21.6J,弹丸动能0.457J,效率2.11%。

iSee3 个月前 -2017-11-09 16:158405971楼
线圈里再加个外径13mm,壁厚1mm的PVC管,试试打10mm的钢珠,可能还是磁阻式的“威力”更大了。。

三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-09 18:478405992楼
引用 iSee:
线圈里再加个外径13mm,壁厚1mm的PVC管,试试打10mm的钢珠,可能还是磁阻式的“威力”更大了。。
毕竟这是“第一级”嘛。对于后面的级,随着初始越来越高,磁阻式很快就会失去几乎一切优势😂

radio3 个月前 -2017-11-09 19:338406003楼
话说楼主的高压条输出用的啥整流的?我用uf4007全波整流感觉发热严重效率极低..

[修改于 3 个月前 - 2017-11-09 20:06:05]


ChairmanC3 个月前 -2017-11-09 21:168406074楼
线圈的匝数有点少,磁场能可能比较低,如果加大线圈效率会更高,但是要考虑一下LCR回路的性能

ChairmanC3 个月前 -2017-11-09 21:188406085楼
同轴感应炮应该有两级以上,一个推一个拉

radio3 个月前 -2017-11-09 21:288406106楼
好吧,又试了下,两个串起来就好了,大概是耐压不够

三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-09 23:258406167楼
引用 ChairmanC:
线圈的匝数有点少,磁场能可能比较低,如果加大线圈效率会更高,但是要考虑一下LCR回路的性能
匝数少并不会导致磁场低,与之恰恰相反,如果回路中线圈以外部分的电阻可以忽略,那么在线圈几何外形和储能不变的情况下,匝数越少磁感应强度峰值反而会越大。
“加大线圈”是指加大线圈的几何外形吗?
引用 ChairmanC:
同轴感应炮应该有两级以上,一个推一个拉
不懂这个描述的是怎样一种状态……难道是想利用在加速末段弹丸里本来应该产生回拉的电流,产生正向的吸力?

三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-09 23:288406178楼
引用 radio:
话说楼主的高压条输出用的啥整流的?我用uf4007全波整流感觉发热严重效率极低..
我用的2CL71,标称8kV,5mA的管子……

radio3 个月前 -2017-11-10 00:358406209楼
引用 三水合番:
引用 radio:
话说楼主的高压条输出用的啥整流的?我用uf4007全波整流感觉发热严重效率极低..
我用的2CL71,标称8kV,5mA的管子……
测了下整流后输出大概有1.2kV左右的样子。。

rye553579913 个月前 -2017-11-11 01:2884065710楼
有一个问题,薄膜电容能量密度太低了。

三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-11 08:1184066211楼
引用 rye55357991:
有一个问题,薄膜电容能量密度太低了。
有一个办法可以用同样数量的薄膜电容,加上一些电解电容,做任意多级。不过我还没试过,等做出来以后再把具体内容发上来😁

rye553579913 个月前 -2017-11-11 15:1584066912楼
引用 三水合番:
引用 rye55357991:
有一个问题,薄膜电容能量密度太低了。
有一个办法可以用同样数量的薄膜电容,加上一些电解电容,做任意多级。不过我还没试过,等做出来以后再把具体内容发上来😁
能不能用无极性电解电容,或用电解电容加igbt,像电磁炉一样给igbt一个振荡信号。

三水合番(楼主) 3 个月前 -2017-11-11 15:4284067113楼
引用 rye55357991:
引用 三水合番:
引用 rye55357991:
有一个问题,薄膜电容能量密度太低了。
有一个办法可以用同样数量的薄膜电容,加上一些电解电容,做任意多级。不过我还没试过,等做出来以后再把具体内容发上来😁
能不能用无极性电解电容,或用电解电容加igbt,像电磁炉一样给igbt一个振荡信号。
无极电解电容貌似是集高内阻和低能量密度于一体了吧……
关于IGBT的那句没看懂……

x165165812 个月前 -2017-12-26 17:0084189714楼
问题
1.感应炮不是利用的是楞次定律吗?楞次定律不是要考虑磁场的极性?使用传统的磁阻式的多层线圈绕发岂不是让磁场的极性变得更复杂?楼主有试试1层线圈单极性的发射吗?我觉得感应的效率在2%左右的数值是有问题的,而且我在以往看过的有关同轴感应的文献中都没有有指出同轴感应线圈的层数问题。
2.如果电源使用脉冲交流电效率是否能大幅度提高?如果能,预计提高的比例是多少?

三水合番(楼主) 2 个月前 -2017-12-26 17:4784189915楼
引用 x16516581:
问题
1.感应炮不是利用的是楞次定律吗?楞次定律不是要考虑磁场的极性?使用传统的磁阻式的多层线圈绕发岂不是让磁场的极性变得更复杂?楼主有试试1层线圈单极性的发射吗?我觉得感应的效率在2%左右的数值是有问题的,而且我在以往看过的有关同轴感应的文献中都没有有指出同轴感应线圈的层数问题。
2.如果电源使用脉冲交流电效率是否能大幅度提高?如果能,预计提高的比例是多少?
1.多层线圈磁场极性为啥会很复杂?换层又不影响磁场方向……2%左右的效率的确不高,不过感应式本来就不适合低速,出速更高的话效率也会更高。可以预见的是,对于目前的电容和线圈的组合,至少在100m/s以下,效率会随弹丸平均速度近乎线性的增加……至于你看过的文献没有提到过层数问题…再多看几篇嘛,说不定就看到了呢😂
2.请问脉冲交流是啥?与之相对的难道是“脉冲直流”吗?


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