Сравнение энергии, запасаемой в конденсаторе и в дросселе Опции

[iiv]

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

[A.W.P.]

Филосовствовать на эту тему я начал именно из-за этого.

Возьмем конкретику, нужен пульс в 50нс, на 20Дж (70кВ, 8кА в пике), с началом фронта пульса с точностью 2-3нс.

Схема на тиратроне и конденсаторе:

конденсатор: литр, 2кг, 20Дж, плюс обвес для защиты от пробоя,
тиратрон: пол кило сам плюс 10кг всякого обвеса для старта, подогрева, предионизации,
плюс под десяток кг система генерации ВВ питания всего этого, если хочется иметь 10 пульсов в секунду.

Итого, 30кг, гемор с маслом, плохо доставаемые в мирных задачах тиратрон и конденсатор.

Если думать о катушке, то ее питание может быть низковольтным (300В или 600В или 900В у меня есть всегда), дальше сама катушка, которая будет одновременно повышателем напряжения, и неуправляемый разрядник на конце в сотни грамммов. Почти везде можно организовать изоляцию без масла.

Мне вот одно не понятно.

Пусть во время накачивания энергии в катушку мощность определяется сопротивлением ключа (а реактивное сопротивление катушки много меньше). Когда мы ключ выключили, будет ли мощность выходного импульса определяться только реактивным сопротивлением катушки?

Если да, то можно накачивать, как я говорил в начале медленнно и печально дохлым мосфетом в моем приведенном примере за 10-50мкс, а после его выключения, получать весь пульс сразу за короткое время в 50нс.

У Вас какое-то "затмение". С числами, по Вашему примеру, покажу, что получается (реально так нельзя делать-просто, чтобы Вам стало понятно).
Итак, нужен импульс 70кВ, ток спадает с 8кА к нулю за 50нс (полный разряд накопителя). Энергия, выделяющаяся в нагрузке, 14Дж (здесь и далее потери не учитываем, т.к. рассматриваем только сам принцип). Пусть хотим использовать полевики 1000в*144А (пиковых), как в Вашем первом посте. Используем накопитель с двумя обмотками: накачки и повышающей; пусть между обмотками связь близка к идеальной, т.е. без рассеивания магнитного потока. Пусть можно пренебречь емкостями!
Положим на интервале вывода энергии из накопителя напряжение на обмотке накачки 800В (небольшой запасец относительно предельно-допустимых 1000В и на напряжение накачки, см. далее).
Тогда потоксцепления "накачивающей" обмотки при полностью заряженном накопителе 800В*50нс=40мкВб, а ток в пике 700кА (да, почти мегаампер, можете убедиться, что запасено именно 14Дж=40мкВб*700кА/2). В накопителе придется поставить параллельно 700кА/144А=почти 5000 полевиков. Суммарное сопротивление ключа в открытом состоянии (250..500мОм)/5000шт=50..100мкОм. Индуктивность накачивающей обмотки 40мкВб/700кА=57пГ (значение абсолютно не реализуемое, разве что при параллельном включении тысяч отдельных "дроссельков", но оно нужно для оценки сопротивления обмотки дросселя); если дроссель без ферромагнитного сердечника, оценка сопротивления обмотки накачки 57пГ/(70..150мкс)=0,5мкОм, т.е. на два порядка меньше, чем у ключа. Время накопления энергии в дросселе д.б. менее, чем 57пГ/100мкОм=600нс, а напряжение накачки более, чем 100мкОм*700кА=70В. Пусть напряжение источника накачки будет 110В (установившийся ток 110В/100мкОм=1100кА); за 600нс как раз накачаем 0,63*1100кА=700кА (отношение времен заряда и разряда=12, пиковая мощность зарядки 110в*700кА=77МВт!)
Переходим к повышающей обмотке. У нее в 70кВ/800В=87,5 раз большее число витков. Пиковый ток 700кА/87,5=8кА. Напряжение при разряде 70кВ, а при "зарядке" дросселя-минус (40..110вольт)*87,5=минус(3,5..9,5кВ). Индуктивность повышающей обмотки 70кВ*50нс/8кА=436нГ (=57пГ*87,5*87,5). Сопротивление этой обмотки где-то 436нГ/100мкс=4мОм. И те же самые 14Дж.
Вроде понятно все расписал?


Насколько я понял из "интернета", основная "претензия" к тиратронам, равно как и к другим ламповым коммутаторам, небольшой и явно ограниченный ресурс их работы. Если надо улучшать эту характеристику установки, наверное, можно осторожно смотреть в сторону полевиков, но стоить будет на порядок...два дороже, чем с тиратроном и окупаемость будет очень не скоро.

[iiv]

Тогда потоксцепления "накачивающей" обмотки при полностью заряженном накопителе 800В*50нс=40мкВб, а ток в пике 700кА

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