Силовой коммутатор на 20кВ (импульс), Возможен? Опции

[Kopart]

Для поджига свечи стоит катушка которая в импульсе выдает 20кВ.
Возможно заменить механический коммутатор на электронный, скажем на четырех последовательных IGBT сборках на 6.5кВ. Или может посоветуете реле на такие кВ.

Кто пробовал таким заниматься - это реально или надежность никудышная??
Может что посоветуете...

[rezident]

В мотоциклах (с одним цилиндром) прерыватель стоял в первичной цепи бобины (катушки зажигания). Это вас ни на какие ассоциации не наводит? Зачем коммутировать 20кВ, когда можно управлять поджигом в первичной (более низковольтной) части схемы?

[тавр]

В авто давно бесконтактное зажигание.

[Kopart]

В мотоциклах (с одним цилиндром) прерыватель стоит в первичной цепи бобины (катушки зажигания). Это вас ни на какие ассоциации не наводит? Зачем коммутировать 20кВ, когда можно управлять поджигом в первичной (более низковольтной) части схемы?

Проблема как раз в том что нужно по возможности отказаться от коммутации низковольтной части четырех бобин, а поставить одну и коммутировать также и высоковольтную часть. Вот реальность этого и прикидывается. При этом не хотелось бы механическое решение такого коммутатора (трамблер к примеру).

В авто давно бесконтактное зажигание.

авто это аналогия с требуемым устройством.
В авто бесконтактное зажигание в низковольтном контуре. В высоковольном - или траблер или две катушки на 4 цилиндра ("своя катушка").

[rezident]

Проблема как раз в том что нужно по возможности отказаться от коммутации низковольтной части четырех бобин, а поставить одну и коммутировать также и высоковольтную часть.

Для такого случая "проще значит лучше", не совсем подходит ИМХО. Хотя когда-то в универе я применял высоковольный контактор для коммутации 12кВ в установке по изучению спектра искрового разряда. Выглядел контактор как стекляный эллипсоид с два моих кулака. По-моему по паспорту был рассчитан для коммутации до 25кВ.

[Tanya]

Проблема как раз в том что нужно по возможности отказаться от коммутации низковольтной части четырех бобин, а поставить одну и коммутировать также и высоковольтную часть. Вот реальность этого и прикидывается. При этом не хотелось бы механическое решение такого коммутатора (трамблер к примеру).
авто это аналогия с требуемым устройством.
В авто бесконтактное зажигание в низковольтном контуре. В высоковольном - или траблер или две катушки на 4 цилиндра ("своя катушка").

Может, тиратрон или разрядник.

[тавр]

Проблема как раз в том что нужно по возможности отказаться от коммутации низковольтной части четырех бобин, а поставить одну и коммутировать также и высоковольтную часть. Вот реальность этого и прикидывается. При этом не хотелось бы механическое решение такого коммутатора (трамблер к примеру).
авто это аналогия с требуемым устройством.
В авто бесконтактное зажигание в низковольтном контуре. В высоковольном - или траблер или две катушки на 4 цилиндра ("своя катушка").

Вы путаете коммутатор и распределитель. Вам что нужно? И откуда возьмется высокое напряжение, если вы не будете коммутироваит низковольтную часть катушки?

[Kopart]

Может, тиратрон или разрядник.

Да этот прибор - это хорошая идея, до этого смотрел другие ваккумные приборы, но у них напряжения были меньше.

Может знаете кто у нас в Росии их делает(если работали), чтобы поговарить о надежности такого решения.

Кто может подсказать по надежности вакумных прибором на такую мощность в сравнении с полупроводниковыми (к примеру IGBT)

Вы путаете коммутатор и распределитель. Вам что нужно? И откуда возьмется высокое напряжение, если вы не будете коммутироваит низковольтную часть катушки?

есть низковольтный коммутатор - надо высоковольтный коммутатор (чтобы поставить одну катушку вместо четырех).

[stoker]

Комутировать такие напряжения - только лампы, тиратроны например. Где продают - гугл вам поможет. А вообще почитайте по вакуумным приборам: http://ntk.intbel.ru/lib/gurlev1974.djv.

[Kopart]

Комутировать такие напряжения - только лампы, тиратроны например. Где продают - гугл вам поможет. А вообще почитайте по вакуумным приборам: http://ntk.intbel.ru/lib/gurlev1974.djv.

Где тиратроны в России делают я нашел. Вот только там ничего не указано про надежность их.
Может у Вас есть опыт в этом - как в плане надежности тиратрон?

[stoker]

Где тиратроны в России делают я нашел. Вот только там ничего не указано про надежность их.
Может у Вас есть опыт в этом - как в плане надежности тиратрон?

К сожалению с ними не работал. Мой знакомый, ещё в студенческие годы работал в НИИТМ, там у них импульсные лазерные установки стояли. Вот там как раз тиратроны использовались для коммутации. Вроде говорил, что не надёжная вещь, количество коммутаций ограничено, да и срок службы не велик, кстати в файле указано порядка 1000-5000часов, к тому же они вроде как и дорогие ещё.
Я бы на вашем месте все же коммутировал низковольтку - прощще и надёжнее, да и в итоге дешевле будет. Можно кстати посмотреть как буржуи делают в иномарках, имхо врядли они коммутируют высоковольтку.

[rezident]

С высоковольтным тиратроном я имел дело только один раз в БП для лазера, работающем на парах меди. Этакий шкаф высотой с мой рост и с трехфазным ЛАТРом внизу. Тиратрон там был с двухлитровую банку размером и имел водяное охлажение. Напряжение с анода тиратрона частенько пробивало через шланг прямо в поток воды

[stoker]

С высоковольтным тиратроном я имел дело только один раз в БП для лазера, работающем на парах меди. Этакий шкаф высотой с мой рост и с трехфазным ЛАТРом внизу. Тиратрон там был с двухлитровую банку размером и имел водяное охлажение. Напряжение с анода тиратрона частенько пробивало через шланг прямо в поток воды

Точно, точно!

Если не секрет, для чего всё это нужно?

[Kopart]

С высоковольтным тиратроном я имел дело только один раз в БП для лазера, работающем на парах меди. Этакий шкаф высотой с мой рост и с трехфазным ЛАТРом внизу. Тиратрон там был с двухлитровую банку размером и имел водяное охлажение. Напряжение с анода тиратрона частенько пробивало через шланг прямо в поток воды

Двухлитровая банка... И часто пробивало в воду... Настораживает ... А это было при 20кВ или больше?
Да вот появился вариант уменьшить массу схемы заменив катушки на один коммутатор. Пока не обсуждая надежность. Но вот двухлитровая банка видать весит тоже не мало... А на сайте как то приличней картинки. Но это надо уточнять у производителя уже ...

А вот что скажить про 4 последовательно соединенных IDBT модуля на 6.5кВ? Как раз и получается требуемые 20кВ да и ток вроде допустим в импульсе...
Тоже производитель в России есть...

Если не секрет, для чего всё это нужно?

Нужно попробовать уменьшить массу схемы - первый вариант выкинув "избыточное"...

[stoker]

А вот что скажить про 4 последовательно соединенных IDBT модуля на 6.5кВ? Как раз и получается требуемые 20кВ да и ток вроде допустим в импульсе...

Последовательно? Не, такие вещщи так не делают, а если один откроется раньше другого, то на другом будет уже 13Кв. Да и потом затворы вам нужно изолировать, а то самый верхний к питанию модуль будет иметь потенциал на затвор все 20Кв. В общем не хорошо как то.

Нужно попробовать уменьшить массу схемы - первый вариант выкинув "избыточное"...

Я имел в виду что это за девайс в целом? Может быть при тчательном анализе там и не нужно куммутировать такие напряжения?

[Kopart]

Я имел в виду что это за девайс в целом? Может быть при тчательном анализе там и не нужно куммутировать такие напряжения?

Девайс "специфичный" двигатель - по катушке на свечу зажигания, вот хотелось уменьшить количество
катушек, реализовав электронный коммутатор..

[stoker]

Девайс "специфичный" двигатель - по катушке на свечу зажигания, вот хотелось уменьшить количество
катушек, реализовав электронный коммутатор..

Если в таком применении, то можно обойтись и полевиками. Смысл идеи в том, что высоковольтный импульс присутсвует не всегда, а только в момент подачи поджига. В это время один из полевиков должен быть включен. Падение напряжения на других практически отсутсвует, так как ипульс полностью проходит через включенный в данный момент. Соответсвенно коммутировать полевеки только в момент отсутсвия высоковольтного импульса. Ну а в случае если по какой то причине, одна из свечей например оказалась залитой, можно поставить защитные диоды между стоком истоком, чтобы не повредить закрытые в данный момент полевики. Тока тут нужно помозговать, так как полевики должны находиться не напрямую к высоковольтке а к потенциалу земли.

Хотя навеное так не получится, я забыл что нагрузка - искровой промежуток, в любом случае напряжение пока не достигнет пробоя - оно будет присутсвовать на всех полевиках...Скорее всего, ваш вариант в несколько катушек - самый оптимальный.

[Slonic]

NIOS,

есть еще один вариант реализации схемы, если нужно действительно снизить массу. Идея проверена на практике, если будут нужны подробности - задавай вопросы.

Делается преобразователь (один) на промежуточное напряжение порядка киловольта. После этого ставится 4 IGBT ключа и столько же маленьких катушечек (есть некая тонкость как их правильно делать, но это вполне реально), повышающих напряжение еще раз в 10-15. Думаю, ничего легче по суммарному весу не придумаешь.

Кстати, я до сих пор не понимаю, чем плохо использовать просто 4 обычных катушки, которые находятся в свечных колпачках. Это все прекрасно работает на многих двигателях...

[Kopart]

После этого ставится 4 IGBT ключа и столько же маленьких катушечек (есть некая тонкость как их правильно делать, но это вполне реально), повышающих напряжение еще раз в 10-15.

Тут стал более подробно смотреть структуру IGBT-транзистора (и аналогично тиратрона) и методику управления им. Если я правильно понял то этими приборами не получиться управлять, если его (потенциал) выход "висит в воздухе" (что и представляет собой свеча). Или я не нашел правильной схемы включения - этот вывод я сделал из структуры.

Да и второй путь уменьшить массу катушки, уменьшив коэфициент трансформации (меньше витков). Но при этом сложнее схема "предусилителя напряжения" - там можно использовать обычные п/п приборы экономя на трансформаторах.

[stoker]

Мож глупое предложение, а если вам не импульс подавать а коммутировать ВЧ сигнал? Требования к габаритам катушек будут меньше...

[Kopart]

Мож глупое предложение, а если вам не импульс подавать а коммутировать ВЧ сигнал? Требования к габаритам катушек будут меньше...

А как Вы себе это представляете?

[Slonic]

NiOS, имея некий опыт в создании устройств поджига, еще раз советую пойти по одному из путей

1) взять индивидуальные катушки в свечных колпачках

2) сделать систему с промежуточным высоким напряжением и прямоходовыми катушками

В любом случае, тиратрон на нужное напряжение будет гораздо тяжелее, чем те 200 грамм, которые весит катушка. Кроме того, и у тиратронов и у управляемых разрядников есть проблема с эрозией электродов. Есть еще тиристоры, но на нужное напряжение они также тяжелые и с управлением не все так просто.

Прикладываю описание катушки, нечто похожее есть у многих фирм.

Сообщение отредактировал Slonic - Nov 28 2007, 11:05

Прикрепленные файлы

 k43_3705.doc ( 165.5 килобайт ) Кол-во скачиваний: 58

 

[Kopart]

Прикладываю описание катушки, нечто похожее есть у многих фирм.

Спасибо за файл.
200г, 24кВ, в чем подвох (для русского человека)?
Только обычная катушка потянет на 1.5 кг, а здесь всего 200г*4=0.8кг.
Чего сразу не делали такие катушки.
Что мешало(ресурс/надежность, малое время разряда)?

[Slonic]

Спасибо за файл.
200г, 24кВ, в чем подвох (для русского человека)?
Только обычная катушка потянет на 1.5 кг, а здесь всего 200г*4=0.8кг.
Чего сразу не делали такие катушки.
Что мешало(ресурс/надежность, малое время разряда)?

Я думаю, что у других фирм есть и еще более компактные катушки (Bosch, Beru). У последней точно есть нечто похожее, что устанавливают сейчас на некоторые модели моторов Lexus. Да, при расчетах, прибавьте к весу обычной катушки еще 4 высоковольтных провода с наконечниками с обеих сторон.

Подвох для русского человека в том, что не нужно судить о размере катушки по выходному напряжению. Трансформатор поджига для лампы-вспышки тоже развивает напряжение до десятка киловольт, а весит несколько граммов. В системах зажигания с индуктивным накоплением энергии размер катушки определяется в первую очередь энергией импульса, точнее, той энергией, которую надо накопить в обмотке, чтобы после трансформации с учетом всех потерь, на выходе получить 50мДж в искре. Ну и от технологии много зависит, раньше все катушки были маслонаполненными, а сейчас перешли на заливку компаундами. Кроме того, раньше вообще такие катушки были не нужны т.к. не было ЭСУД.

[Kopart]

Ну и от технологии много зависит, раньше все катушки были маслонаполненными, а сейчас перешли на заливку компаундами.

Те надо понимать, что раньше не требовались разработки компаунда с заданной диэлектрической проницаемостью.

[Slonic]

Те надо понимать, что раньше не требовались разработки компаунда с заданной диэлектрической проницаемостью.

Вы снова путаете понятия. Не диэлектрической проницаемостью, а электрической прочностью. И разработки, конечно, требовались, но на все требуется время. Практически все современные катушки - "сухие", т.е. без масла. Посмотрите под капот любого современного автомобиля... Если из отечественных - то в любую машину с инжектором, везде стоят блоки зажигания на сухих катушках.

[Slonic]

На досуге советую почитать:

http://www.ardio.ru/ignsys.php

[Diramo]

Мы использовали быстрые высоковольтные свичи фирмы Behlke. Поскольку это было эксперементальное устройство для отработки оптимизации вспышки и дожигания топлива, то цена сильно не беспокоила. Игрушка дорогая. Тем не менее, если интересно - смотрите здесь:
http://www.behlke.de/pdf/331-03-lc.pdf

[Slonic]

Мы использовали быстрые высоковольтные свичи фирмы Behlke. Поскольку это было эксперементальное устройство для отработки оптимизации вспышки и дожигания топлива, то цена сильно не беспокоила. Игрушка дорогая. Тем не менее, если интересно - смотрите здесь:
http://www.behlke.de/pdf/331-03-lc.pdf

Diramo, очень интересная ссылка! Если не секрет, можете привести приблизительную цену на такое устройство? Интересует в качестве замены тиратрону...

[Diramo]

Diramo, очень интересная ссылка! Если не секрет, можете привести приблизительную цену на такое устройство? Интересует в качестве замены тиратрону...

Сколько стоит серийный свич - я толком не знаю, поскольку у нас был полузаказной, на напряжение 65 кВ и ток 70А макс. За серию из 20 свичей они содрали по 1500 евро за шт. Если Вас интересует замена тиратрону - посмотрите, у этой фирмы есть кое-какие изделия, которые рекомендуются для прямой замены тиратрону. Во всяком случае, при не очень больших импульсных токах эта штучка гораздо удобнее в употреблении, чем тиратрон - ему еще поджиг нужен, накал, да и работает как унитазный бачок - пока весь заряд из накопителя не сольет - не закроется
Потом мы нашли кой-какую замену и более мощному тиратрону - накопитель разряжается на импульсный повышаюший трансформатор через быстрый тиристор, а после трансформатора стоит эквивалент нелинейной длинной линии с магнитным сжатием, а потом - одновитковый повышающий трансформатор. Итого - импульс 50...60 кВ, 1000 А, крутизна фронтов - 15 ...25 наносек, длительность - до 70 нсек.
Трансформаторы расчитывались по методике, описанной в книге Вдовина "Проектирование импульсных трансформаторов", на сети она есть. Если не найдете - стучите в личку, отправлю электронной почтой. Схемы магнитных компрессоров импульсов взяты из "Приборы и техника эксперимента", поищите ориентировочно за 1991...1998 годы, тогда они были популярны. Авторы Катаев, Везирь, Мешков. Кстати, там же в ПТЭ была очень хорошая обзорная статья Мешкова с примерами расчета.

Сообщение отредактировал Diramo - Dec 13 2007, 09:19