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

Хм... вот держу в руках 2225 68х400. Так он запасает 5.44 Дж. Другой , 2240 220х450 запасает 22Дж. Может, как-то считаете оригинально?

Что до индуктивности, то ее как накопитель можно рассматривать условно. Она хранит энергию только в динамике, пока есть изменение тока.
Ну вот Е42 5.5 А при 300мкГн. Это всего 4.5 миллиджоуля в пике тока. Но если умножить на 50кГц - 226ватт получается.

Если статическое накопление, то конденсаторы на порядок-два более энергоемки в массогабаритных удельных характеристиках.

Драсте! Берем сверхпроводящую катушку. Пустили в нее ток. Потом концы закоротили. Вот энергию и запасли. Когда она понадобилась, подключили резистор, энергию вернули. Просто нужно учитывать что К.З. для конденсатора, тоже самое что разрыв для дросселя.

Раньше, когда трансформаторы были большими а тестеры стрелочными, народ это быстро усваивал.

почти уверен, что считаю не правильно. Для расчетов использую калькулятор
вводя в него параметры феррита, тогда получаю Wmax/mWs, что и считаю за энергию, запасаемую в оном. Пожалуйста, посоветуйте, я что-то делаю не так?

Еще, пожалуйста, посоветуйте, ссылку на ТТХ 2225 68х400 и/или 2240 220х450. На раз не могу найти в сети это. Простите, пожалуйста, за такой глупый вопрос.



да, мне нужно именно динамическое накопление, хочется, чтобы в одном импульсе буста можно было прокачать несколько джоулей, и чтоб импульс получался короткий (микросекунда или ее доли), а вот скважность пусть будет очень маленькая, со средней мощностью в 100 ватт.

Посоветуйте, пожалуйста, есть ли такие номиналы?

А азотный или гелиевый рефрижератор в массогабарит не включаете?

Попытаюсь уточнить свой вопрос на таком примере:

1. пусть мы взяли тот же конденсатор, 450В, 1мкФ в 2225 корпусе. В нем запасается примерно 0.1Дж. Такой конденсатор может отдать эту энергию ну хотя бы с 100А током. Возъмем 100 таких, правильно сделаем терминалы. Получим систему, которая запасла 10Дж, весит граммы, и может отдать эти 10Дж с током порядка 10кА.

2. теперь возьмем феррит. Какой материал - не знаю, предлагайте. Можно ли вписаться в сотни грамм с ферритом, на котором будет намотана какая-то правильная обмотка, которая бы отдала бы 10Дж с током в 10кА в импульсном режиме?

Спасибо

ИИВ

Прошу прощения. 2225 я воспринял не как типоразмер SMD, а как электролит диаметром 22 и высотой 25мм
Потому и путаница в оценках энергии.

Конечно нет. Мы же не конкретную индуктивность обсуждаем. Медная катушка ведет себя точно также. Если реле к примеру после отключения напряжения сразу закоротить, то время отпускания сильно увеличиться.

то есть правильно ли я понимаю, что современная элементная база керамических конденсаторов двинулась вперед так далеко, что расхожее мнение, что феррит запасает больше энергии чем конденсатор, кануло в лету?

Кто знает, скажите, пожалуйста, кроме микрометалса, есть ли где-то какое-то разумные ферриты (именно сами сердечники), которые бы на 1кг запасали бы сколько-нибудь много, типа десятки джоулей? Если можно, киньте в меня ссылками на такие чуда!

Спасибо

ИИВ

А чего ферриты? У них Bmax весьма не большой.

Да, понятно, но что-же может больше энергии запасать?

В качестве задачи (сильно идеализированной), куда я хочу поставить индуктор, будет такое:

надо сделать буст конвертор, работающий на одиночных импульсах, энергия каждого импульса, пусть, к примеру 10Дж, длина такого импульса, примерно 100нс, ток и напряжение - какое получится.

Желательно из доставаемых номиналов с вменяемыми ценами и без использования низкотемпературной сверхпроводимости, высокотемпературную тоже не предлагать

Не думаю что вам дроссель нужен.


Вы лучше полностью задачу озвучьте. И без джоулей. Тут в них мало кто понимает.

Хотя, википедия говорит что джоуль это 1 ватт/секунда.
Тоесть 10, это 10Ватт/с
100нс это

10 * 100*10^9 / 1000/1000/1000/1000
1 Тераватт. Я бы на свехпроводимость обратил внимание.

не, не тераватт, а жалкие 100 мегаватт, и то в одном мааахоньком пульсе. Со средней мощностью в 100 Ватт. Что-то успеет нагреться, расплавиться? Если это достигается на сотне копеечных (по 40 рублей) конденсаторов, то, может и на индукторах можно то же самое сделать и чуток еще бюджетнее?

Вы ошиблись. Всего-навсего 100 МВт.

Действительно 100Мегаватт. При напруге 500 вольт, это ток в импульсе 200 килоампер. ИМХО это за разумными пределами для MOSFETов. Я бы на тиратроны смотрел.

при бусте на автотрансе можно остаться с 500В ключем, но иметь на выходе 20-30кВ. На ключе было бы во время накачки достаточно иметь жалкие 100А, достигаемые обычными мосфетами, так, что у буста на выходе бы имелось раз так больше, то есть 1кА. Итого, на раз 50МВатт, если удастся найти правильный феррит, а если подшаманить с топовыми мосфетами, то и 1Гигаватт можно получить. Опять же, все в материал феррита упирается. Вот в этом направлении я-то и вопрошаю.

Я ничего не понял. Коммутировать-то придется 100 мегаватт. Трансформатор из мегаватов киловаты не делает. Только из вольт киловольты.

задача вообще не из области электроники. это нужно смотреть журнал "Физики шутят".
Когда-то попадалась такая проблема в каком-то НИИ. нужно было одиночный импульс гигантской мощности получать.
Решили это все не на печатных платах, а подъемом краном на высоту метров 7 большого электромагнита в пару тонн и сбросом его в катушку метрового диаметра. Во время пролета он эту мощность и генерировал.

100нс? Как не пришлось для такого магнита какойнить орбитальный подъемный кран строить.

да понятно, что 100нс - само по себе проблемка...
Просто пример как люди извернулись. Изобретательно, нестандартно..

Откуда вы берете килоамперы. При обрыве цепи в индуктивности магнитное поле "патается сохранить" значение тока, но никак его не увеличивает. Энергия "уходит в напряжение"


Причем длительность импульса при этом будет 50-100миллисекунд. При высоте падения порядка 5-10метров.

я рассуждаю примерно так. Возьмем самый топовый современный мосфет, который может работать на 1кВ, 144А. Возьмем феррит на порошковом железе T400-D2, намотаем на нем N витков литцендрата, и еще NM витков литцендрата для автотрансформатора.

Воткнем после первых N витков этот мосфет, включим его на 3мкс, так, что магнитное поле в феррите вочти вгонит сердечник в насыщение. Потом выключим мосфет. Фронт его выключения - 5нс. За сколько свалится эти пол джоуля с этого феррита на выходе с автотрансформатора?

Даже положив, что ток останется тем же (144А) при M=30, мы на выходе будем иметь под 5МВатт, хотя у меня есть сомнение, что будет только 5, так как реально все будет определяться фронтом выключения мосфета и внутренним сопротивлением обмоток с учетом скин эффекта.

Короче, скажите, кто знает, какие ферриты еще запасают вменяемо большое количество энергии (2.5 Дж я уже нашел), а там будет думать, сколько можно будет достичь.

ЗЫ: чем я буду выходную мощь коммутировать, отдельный вопрос, который выходит за рамки этого топика. Такой ключ у меня есть

144*1000 144 киловатта в самом идеальном случае вообще-то.

в идеальном случае (скин эффекта нет, нет внутренних сопротивлений и тд и тп), мощность должна определяться скоростью срабатывания ключа и запасенной мощностью. В мною приведенном случае за 5нс должно примерно 1/e запасенной энергии с этого феррита выбежать, то есть будет 36 мегаватт, если у феррита запаслось 0.5Дж, и, 180МВатт, если там 2.5Дж запасено и реально ток ключа сильно роли не будет играть, правда если он будет очень маленький, то зарядить большущий феррит таким ключем может быть очень проблематично.

Схему в студию! Не полностью, но примерную. Как MOSFET включить, как дроссель, как нагрузку.

нечем нарисовать, не дома...

Питание 1кВ, на входе хорошая керамика на 10мкФ (с запасом так). Потом, как в обычном бусте, дроссель, мосфет, а вместо диода - хороший дейтериевый разрядник киловольт так на 50. А, да, дроссель в виде автотранса. Какое соотношение - не знаю, ну, например, взять 1 к 50.

Включаем мосфет, дожидаемся 5мкс, чтобы дроссель в насыщение вошел, выключаем его. На выходе автотранса появляется что-то большое, эдак на 50кв, разрядник пробивается, его фронты 10**12 А/с позволяют прокочать все что угодно. Разрядник закоммутированн на нагрузку, там дальше - не важно. Можно вместо разрядника тиратрон взять, тогда в момент включения мосфета надо включать его предионизацию, все остальное, то же самое.

Нет бумажки, карандаша, и мобильник без фотоаппарата? А с чего вы это пишете?

с лаптопа по открытому вайфаю. Бумажка-то есть, и ручка, и сфоткать-то могу, только потом в роуминге сложно это на комп заслать.

А разве я так не понятно объяснил?

Ферриты ничего не запасают, энергия запасается в зазорах сердечника.Нет сердечника, нет насыщения.

Строго говоря, нет зазора, есть насыщение.

ТС, есть у меня друзья, работают тут получают много гиговатные импульсы, если интересно могу связать

Дык вроде все просто.
Энергия в дросселе 10 Дж, принимаем индукцию например - 0.2 Тл.
По формуле объемной энергии находим объем воздушного зазора - 628 см3.
Для вторички выходное напряжение 50 кВ, длительность импульса - 100нсек., откуда амплитуда тока 4кА.
Индуктивность вторички - 1.25 мкГн.
Из намагничивающей силы находим число витков на длину - 40 вит/m.
Далее принимаем сечение магнитопровода, например 20 см2.
Получаем длину магнитной линии 31.4 см. и число витков -13.
Базовая конструкция - торовый трансформатор с диаметром по средней линии 100мм и диаметром витков - 50 мм
А теперь добавляем распреденный ферритовый сердечник, так чтобы сохранить воздушный объем и обеспечить хорошую связь с первичкой.
Приличная вариационная задачка.

Привет всем!
Это мой первый пост на форуме: извиняйте, если пост не в ту тему забросит.

1)Как уже отмечалось выше, импульсная мощность (в нагрузке) не может быть больше коммутационной способности ключа: по примеру, предложенному ТС (в самом идеальном случае), ключ обрывает ток 144 ампер в обмотке с N витками при ограничении пика напряжения на ней 1000 вольт; на другой обмотке с 30*N витков (по желанию ТС) ЭДС составит 30 кВ, но пик тока всего лишь 144/30=4,8 А и пиковая мощность все те же 144 кВт ("вечный двигатель" не получается, увы); может быть этого факта будет уже достаточно, чтобы охладить желание ТС "копать" в этом направлении?

2)Задача получения импульсов мощностью десятки..сотни мегаватт в течение СОТНИ НАНОСЕКУНД-не тривиальна. Основные проблемы будут не в том, как накопить требуемую энергию, а как заметную ее часть извлечь и доставить на нагрузку с учетом ограниченного быстродействия ключа, паразитных параметров накопителя и монтажа. В этих условиях выдвигать на первый план дешивизну (среди критериев оптимальности проекта)-не серьезно. Являясь дилетантом в части генерации мощных импульсов субмикросекундного диапазона, отмечу только наиболее очевидные проблемы: а) скорость коммутации мощных кремниевых ключей широкого применения (ТС хочет, чтобы было не слишком дорого) не так уж велика; для корпуса вроде ТО247 надо очень постараться, чтобы получить 1 А/нс, следовательно, при 144 амперах на 100 нс придется только фронт (или импульс подразумевается не прямоугольный, а треугольный?); скорость нарастания напряжения также отнюдь не бесконечно велика; б) проблемы согласованной передачи мощности от нескольких сотен накопителей на общую нагрузку; даже оптимистические дилетантские оценки паразитных параметров монтажа повергают в уныние и заставляют проникнуться уважением к спецам, которые такие задачи успешно решают.
Вроде бы (по факту применения) наилучший комплекс свойств обеспечивают пленочные (полипропиленовая пленка или комбинированный диэлектрик) высоковольтные (единицы...десятки киловольт) конденсаторы.

3)Если ТС предложил к рассмотрению длительность импульса 100 нс просто для примера, а для него актуальны и длительности единицы... десятки микросекунд, можно еще пообсуждать, т.к. будет применим опыт по импульсным ИП. Если же интересует именно 100 нс, то только к "спецам" (и задвинуть дешивизну в конец списка критериев оптимизации проекта). По грубым оценкам стоимость полипропиленовых конденсаторов (в качестве накопителей) на порядок меньше стоимости ключей...
Все изложенное-"по-моему".

Всеьма хороший первый пост. Дай бог, не последний!
Я разделяю Ваше мнение, что тут не сам накопитель хлопоты доставит, а именно ключ и его крутизна фронтов.
Нужны очень узкие специалисты, имевшие дело с чем-то подобным.

Здесь Вы не совсем правы.
У того-же Infineon-a есть достаточно дешевые транзисторы с фронтами в 5 нсек на токи десятки ампер, не говоря уже об IXYS-е.
У ТС проблемы не во фронтах, я тут лилеял коварные планы, что ТС пройдет по предложенному алгоритму и обнаружит, что выбора то у него и нет. И единственное решение для него - маломощный преобразователь заряжает емкость до 50кВ, которая резонансно разряжается на нагрузку через управляемый водородный тиратрон и токоограничивающий дросель. И все. Но ТС куда то пропал и это приходится писать мне.

я никуда не пропал, просто был в коммандировке

Система с кондером и тиратроном у меня есть, работает как часики. Но все вокруг меня просто достали, типа в индуктивности запасается больше энергии, надо ее использовать, кондеры и тиратроны - прошлый век. Вот и я начал тут филосовствовать. Если это филосовствование - от лукавого, классно, буду, по старинке делать так, как у меня уже годами все работало!

У вас гламурные коллеги?

По удельной плотности накапливаемой энергии, индуктивные накопители превосходят емкостные на 2 порядка. По удельной мощности импульса, ситуация обратная - емкостные накопители превосходят индуктивные, примерно на такую же величину.

Кроме того, у индуктивных накопителей (не сверхпроводящих) большие потери энергии. Для заряда, им необходимы источники, способные отдавать большой ток. Например, конденсаторы

Индуктивный накопитель (катушка) при разряде не может отдать ток больший, чем получен при заряде. Емкостной накопитель (одиночный) при разряде не может отдать напряжение, больше полученного при заряде.

Плотность энергии в емкостных накопителях ограничивается электрической прочностью диэлектрика и его диэлектрической проницаемостью. Плотность энергии в индуктивных накопителях ограничивается механической прочностью конструкции катушки.

Хотите узнать всю правду, читайте профильную литературу.
Может быть, откроете для себя много нового. Например, как получить импульсы с более крутыми фронтами, чем у используемого ключа. Или узнаете, что катушки с ферритами используются в качестве ключей, для генерирования мощных импульсов.

Привет!
Посмотрел даташиты на "CoolMOS"-ы у Infineon, IXYS, STM, Fairchild, а также статьи по испытаниям этих ключей (в корпусах то247 и им подобных). Там, где указаны наиболее "крутые" времена фронтов (10 нс при токе 44А)-полностью отсутствуют пояснения, к чему относятся эти цифири (это на IPW60R045CP и его полный аналог IXKH70N60C5-вероятно, iXYS покупает чипы у Infineon-а). Другие производители указывают значительно более скромные скорости переключения-1,6А/нс у STW88N65 и еще значительно меньше для FCH47N60 (правда там испытания на резистивную нагрузку и с довольно большим сопротивлением в затворе). Нашел обзор с испытаниями всех этих приборов в одинаковых условиях (на максимальную скорость/минимальные потери переключения), из которого видно, что а) поведение всех полевиков очень сходно между собой, б) переключения сопровождаются сильным звоном (амплитуда первого выброса примерно равна величине переключаемого тока, частота колебаний около 40 МГц и затухают не быстро-первая сотня наносекунд после коммутации "налита" звоном), в) проведение измерений-весьма трудная для экспериментатора задача-датчики напряжения и, особенно, тока вносят серьезные искажения, г) даже у того самого инфинеоновского полевика наблюдаемая скорость переключения 3А/нс при включении и 2А/нс при выключении тока.
Вышеизложенное относится к коммутации токов порядка 20 ампер при 400 вольтах. Если же загрузить приборы номинальными токами (47..84 ампера для рассматриваемых полевиков), а тем более максимально-допустимыми импульсными токами (ведь надо бороться за увеличение коммутируемой мощности; получается, что полевики-наиболее дорогая часть установки), то времена еще в разы вырастут, а что станет со звоном??
Раньше многие изготовители указывали величину собственной индуктивности истока (эмиттера) для корпуса ТО247-13нГ (сейчас почему-то стали избегать? неужели сумели побороть?-сильно сомневаюсь). Эта индуктивность создает неустранимую ООС по скорости изменения тока через прибор. Управляющие напряжения ограничены "прочностью" подзатворного диэлектрика (до +/-20 вольт). Так что в части увеличения скорости переключения тока руки у нас повязаны.
Ради интереса поглядел, что дает переход к корпусу D2PAK-все же индуктивность истока должна бы быть поменьше. У самого сильноточного инфинеоновского IPB50R140CP заявлено время 8нс при 14А (это, вроде, даже похуже, чем 10 нс при 44А?)
Небольшой поиск по тиратронам выводит на сайт http://www.pulsetech.ru/pss_description_rus.htm, дающий оценки современного состояния проблемы. Даже по их оценкам дорогой американский тиратрон имеет всего 20$/МВт, а самые выгодные полевики -в четыре раза дороже. Полипропиленовые конденсаторы-на порядок дешевле тиратрона. И тиратрон обеспечивает желаемое быстродействие, а полевики-не факт. Вопрос-за что боремся?

Любопытно, а можно уточнить цифры. Я тоже так думал, не особо вникая в детали. Но когда прикидываешь удельную энергию магнитного поля BH/2, то понятно, что накопить что-то сопоставимое с емкостными накопителями наверно можно только на сверхпроводниках.
Еще интересно, как оценивают плотность энергии, в Дж/м3 или в Дж/кг. И что включают в объем/массу для индуктивных накопителей.

Да, в [1, с.16] это подтверждается. “Плотность энергии магнитного поля, запасаемой в индуктивных накопителях на 2 порядка выше, чем плотность энергии электрического поля, запасаемая в конденсаторах или длинных линиях ”. Там же есть цифры и прикидочные расчеты. Если надо, скину [1] в *.pdf.

1. Пичугина М.Т. Мощная импульсная энергетика. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005.

дополнение для AleksNik

Обсуждение в другой теме форума заставило заглянуть в ТУ на инфинеоновский приборчик IPD65R250C6 и там поясняется, что они (а значит и IXYS) понимают под "временами переключения" CoolMOS-ов. Оказывается времена относятся к скорости изменения НАПРЯЖЕНИЯ сток-исток, а не ТОКА стока! Соответственно, получаем величины 27..30 В/нс-вполне достижимые значения, согласующиеся с другими источниками информации.

Давайте подробнее обсудим накопление энергии (в электрическом и магнитном полях).
Мне представляется, что расхождение в оценках их сравнительной эффективности вызвано качественным различием поведения конденсатора и катушки индуктивности. Из-за этого результаты их сравнения как накопителей энергии сильно зависят от дополнительных условий (скважности работы накопителя: два или сто миллионов-большая разница; характерного времени разряда на нагрузку; величины запасаемой энергии; мощности источника "накачки").

Конденсаторы (электрические накопители): удельная энергия ограничена допустимой напряженностью электрического поля (не зависит от скважности работы!), время саморазряда велико-от сотен до сотен тысяч секунд (достижимо очень большое отношение мощностей разряда и заряда); имеется ряд взаимодополняющих электронакопителей (пленочные и др. импульсные конденсаторы, алюминиевые/танталовые электролитические конденсаторы, конденсаторы "с двойным слоем" с водным и неводным электролитами, различные электрохимические аккумуляторы), позволяющий перекрыть широченный диапазон по времени разряда с поддержанием приемлемых характеристик (удельные энергия, мощность и стоимость); масштабный эффект отсутствует или слегка отрицательный.

Катушка (магнитные накопители): без ферромагнитного сердечника достижима весьма высокая удельная энергия, косвенно ограничиваемая механической прочностью катушки и приемлемостью ее температуры (т.е. ощутимо зависит от скважности работы накопителя-примерно пропорционально; если для продолжительного режима работы дросселя допустимы линейные нагрузки 3..10 А/мм, то при скважности, например, несколько миллионов сколько будет допустимо-несколько килоампер на миллиметр? соответственно, достигается индукция несколько (единиц) тесла и плотность энергии десятки Дж/куб.см-без использования сверхпроводимости!) это как раз на два порядка большая плотность энергии, чем у "хороших" конденсаторов. Если (из-за небольшой скважности работы) нельзя получить линейную нагрузку катушки от 1кА/мм, выгоднее использовать дроссели с соответствующим ферромагнитным сердечником и зазором в зависимости от располагаемой МДС. Тогда энергоемкость дросселя пропорциональна индукции насыщения материала сердечника (в первой степени!), пропорциональна допустимой линейной нагрузке обмотки и "рабочему" объему сердечника (не входит длина сердечника, не занятая обмоткой). Располагаем большим разнообразием материалов для сердечника, позволяющим подстроиться под самые разные требования к накопителю... Но если скважность не велика и, соответственно, линейная нагрузка катушки жестко ограничена по тепловым соображениям, характеристики дросселей оказываются хуже (и значительно хуже), чем у конденсаторов (например,при индукции в сердечнике 1Т, линейной нагрузке 5А/мм запасаем всего 2,5мДж/куб.см-отнесено к объему сердечника, "одетого" обмоткой, а к полному размеру дросселя будет еще вполовину хуже.) Это на порядки хуже, чем у конденсаторов. Грубо говоря: если катушку ПРИХОДИТСЯ выполнять с сердечником, то она уступает по плотности энергии "хорошим" конденсаторам. У дросселей сильный "саморазряд": постоянная времени хранения энергии от десятков микросекунд (маленькие катушки без сердечника) до десятков миллисекунд; следовательно, дроссель надо "заряжать" непосредственно перед использованием и мощность зарядника сравнительно велика. Масштабный эффект положительный, умеренно-выраженный.

Если вернуться к задаче ТС, то требовался накопитель на несколько десятков джоулей с разрядом за 100 нс при скважности порядка миллиона. Вроде как подходит "воздушная" катушка. Пусть даже не стремимся к рекордам и ограничиваемся плотностью несколько Дж/куб.см, объёмом катушки десяток кубиков и характерными размерами 4..5 см. Но 10 Дж/100 нс=100 МВт, а это что-то вроде 25 кВ*4 кА. И как будем обеспечивать электрическую прочность??? Так что проблема явно не в плотности хранения энергии!

Это все рассуждения дилетанта, сильно не бейте.

Я тоже так думаю. Магнитный компрессор делают как элемент волноводной конструкции. Чтобы получить наносекундные импульсы индуктивность цепи разряда, вроде-как, в диапазоне наноГенри (?) должна быть. Мне кажется, именно здесь основные проблемы сосредоточены. Впрчем, я не знаю задачи iiv, может ему в габарит или вес "вписаться" надо?



Хотим, хотим! Дайте, наводку, только кроме Месяца и Белкина-Стрелкина. Думаю, их здесь многие знают.

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 граммов. 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.

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.