Всем доброго времени суток,

много раз видел утверждение, что индуктивность запасает больше энергии на объем или вес, чем конденсатор. Чисто из своего личного опыта при поиске компонент встречал только обратное. Тор на порошковом железе, весящий с 1 кг запасает примерно 0.5Дж, в то время как кондер в корпусе 2225 с номиналом в 450В, 1мкФ запасает 0.1Дж.

Может я не те дроссели смотрю? Вдруг кто знает, тыкните меня, пожалуйста, носом в какой-нибудь дроссель, который бы под сотню Дж запасал бы, ну и весил бы не больше нескольких кг, или такое не реально?

Спасибо

ИИВ

да, а теперь подставьте сюда вместо 50нс 50мкс, и токи упадут в сотни ампер.

Я навскидку оцениваю такие же порядки плотности энергии ~10^7 Дж/м3 для катушки в импульсе, причем это будут огромные поля под десять Тесла с учетом, как правильно отмечено, пересчета энергии на весь объем катушки (даже без учета механического каркаса, чтоб не разорвало). Только я находил для современных ионисторов цифры 50Дж/см3, и не уверен, что это предел.
При коротких импульсах еще есть ограничения в скорости нарастания поля из-за вихревых токов.

Вспомнил, что когда-то давно зримо наблюдал соотношение между энергиями . Коллеги делали намагничивающую установку для постояных магнитов. Разряд большой батареи конденсаторов на серьезный электромагнит. Батарея конденсаторов была больше электромагнита, но легче. За прошедшие четверть века прогресс в конденсаторах, пожалуй, больше чем в магнитных системах.

У Вас какое-то "магическое" отношение к дросселю.
Если мы хотим, чтобы на какой-то обмотке дросселя появился импульс 70кВ с пиком тока 8кА, а при этом на другой (размыкаемой) обмотке "выскочило" не более 800В, там должны отключаться именно 700кА, независимо за сколько времени мы накопили энергию.
В общем виде: 1)сумма ампер-витков всех обмоток дросселя постоянна в каждый момент времени (не имеет мгновенных скачков); 2)ЭДС обмоток пропорциональны числу витков. Из этих двух простых правил все и следует (мгновенные мощности на обоих обмотках одинаковые и в рассматриваемом примере в пике достигают 560МВт). И это никак не обойти.




У хороших аккумуляторов плотность энергии еще больше (чем у ионисторов). Но плотность мощности, соответственно, ниже. Для каждого класса накопителей существует своя ниша оптимального применения (по времени разряда). Среди самих ионисторов разделяют приборы с водным и неводным электролитом. У первых значительно меньше внутреннее сопротивление, но на почти порядок меньше плотность энергии (т.к. у "водных" рабочее напряжение меньше 1В (по памяти пишу), а с хорошо очищенным от воды специально подобранным электролитом достигаем почти трех вольт (энергия пропорциональна квадрату напряжения)). Двигаясь в сторону все более коротких импульсов, переходим от ионисторов к оксидным конденсатором, потом пленочным и т.д. На каждом переходе удельная энергия накопителя все меньше, но удельная мощность-все больше.

c точки зрения обычной электротехники - Вы правы, и мне очень хочется с Вами согласиться. В то же время, я аппелирую к другому факту. Пусть мы запасли каким-то образом необходимую энергию в каком-то объеме феррита. Далее пусть на этом феррите есть какая-то обмотка, с очень маленькой индуктивностью. Что мешает энергии, запасенной в магнитном поле сердечника убежать быстро (то есть с большими амперами) через эту обмотку?

Я пока конструкционно не до конца сам представляю как это реализовать, но я пока не увидел еще опровержения этого высказывания.

Да с любыми аккумуляторами, даже с не очень хорошими, плотность энергии большая, особенно если считать на объем, а не на вес. С ионисторами тоже понятно, что разные. И про удельную мощность нет речи. Вопрос про два порядка большей удельной энергии достижимом в индуктивном накопителе по сравнению с емкостным. Простые оценки дают скорее обратный результат.

Вообще-то сравнивать аккумуляторы, ионисторы с несверхпроводящими индуктивными накопителями некорректно, так как из-за джоулевых потерь энергия в катушке удерживается очень непродолжительное время. По плотности энергии специальная высокопрочная катушка в сотен микросекунд может создавать поле под 100 Тесла (при разряде через нее батареи малоиндуктивных конденсаторов в несколько МДж), что примерно соответствует объемной плотности энергии ТНТ. Но для хранения - не годится.
Сверхпроводящие катушки могут создавать и удерживать неограничено долго поля до 17 Тл, но это "совсем другая песня".

У америкосов рекорд 107 Тл. на сверхпроводящей катушке.

Ничего не мешает, кроме паразитных емкостей. Так что вы оба правы, не вижу ни каких противоречий.

Ссылку бы... Внутри вставка?
А что рекорд... Вот взрывом уплотняют поле, но для нужд ТС это не годится.

Паразитные емкости-это уже вторичное препятствие, наряду с активными потерями на таких скоростях разряда (представьте, например, что работаем с накопителем, имеюшим одновитковые обмотки, с мегаамперными токами и единицами вольт и паразитные емкости не мешают). Пока ТС не может смириться с необходимостью иметь коммутатор с высокой коммутационной способностью: не меньше, а реально даже в несколько раз больше, чем пиковая мощность в нагрузке.




Если не рассматривать некие полуабстрактные "внутренние энергии сердечника" (все равно они нам не доступны для использования), то чтобы запасти магнитную энергию в сердечнике (не обязательно ферритовом , можно запасать и вообще без сердечника) надо пропустить ток по катушке. Чтобы затем высвободить эту энергию на другую катушку, надо изменить (оборвать) ток в первой катушке (или воздействовать на накопитель взрывом и т.п. способами, но в этом я не разбираюсь и, вроде, Вам этот способ не интересен). И чем с большей скоростью мы хотим выводить энергию из накопителя (больше мощность), тем выше требования к ключу, размыкающему первую обмотку. Полная аналогия с тем же конденсатором: вот стоит он заряженный, весь такой высоковольтный, переполненный энергией, но без коммутатора Вы эту энергию на нагрузку не передадите! И мощность (коммутационная способность) коммутатора не может быть меньше пиковой мощности в нагрузке.

Очень хорошо, что у Вас есть работающая установка! Исходя из Вашего описания установки, сделать лучше (на других принципах) будет очень сложно, особенно в части быстродействия и стоимости. Чтобы появился шанс, что форумчане посоветуют нечто конструктивное, Вам надо самому определиться, что же не устраивает в нынешней установке (я пока, как дилетант в этой проблематике, после беглого просмотра "интернета", могу предположить, что чем-то не устраивает применение тиратрона?) Или все устраивает?!

да прорва всего не устраивает... Тиратрон дохнет быстро, разрядник вместо него не обеспечивает точное время начала импульса и полный запрет на пересечение границ из-за МАГАТЭ. Зависимость от поставщиков тиратронов (одному госдеповскую лицензию подавай, другой краснеет, буреет, но не хочет туда поставлять). Зависимость от ВВ конденсаторов. Кроме ГА никто на 10 кА хорошие конденсаторы не делает, приходится мутить сборки по сотне с очень аккуратной их коммутацией (это не LVDS соединять, а серьезно по заумнее так как ток только по периметру проводников идет), что очень не технологично... Ну если еще и массогабариты можно уменьшить, то вообще классно было бы

Т.е. вы считаете, что 700кА всяко проще разорвать за десятки наносекунд

А Вы сейчас обходитесь без импульсного силового трансформатора? т.е. 70кВ*8кА-как раз то, что нужно Вашей нагрузке?

импульсный силовой трансформатор + умножитель есть конечно, дает желаемые 70кВ на несколько сотен милиампер. Живет в масле, повторяться не буду, гляньте на ссылку я этот вопрос совместно с форумчанами очень подробно там муссолил Заряжает конденсатор, который потом через ключ-то (тиратрон) и разряжается.



когда больше, когда меньше, и времена разные бывают, иногда 10нс, иногда 1мкс, у меня уйма разных нагрузок


я этого не говорил, но почти уверен, что есть какое-то разумное решение использовать маломощный ключ с очень коротким фронтом около 3нс ну, может быть, вместе с дешевым, мощным, но не управляемым разрядником

Я имел ввиду импульсный трансформатор на те самые сотни МВт, согласующий параметры сборки ВВконденсатор+тиратрон с требованиями нагрузки. Просто как я помню из книг Вдовина, более распространена практика выбирать компоненты генератора импульсной мощности, не ограничивая себя жестко параметрами нагрузки. Может тогда и перечень подходящих доступных Вам тиратронов расширится, и с подбором ВВ-конденсаторов станет легче? (впрочем, по конденсатором, мне кажется, проблема значительно проще, чем другие, озвученные Вами). И ИП накачки станет менее высоковольтным (проще, дешевле, компактнее)...
Трансформатор выглядит и наиболее естественным местом для суммирования мощности от нескольких генераторов (ячеек).