Вообщем проектируется электромагнитный ускоритель масс. Принцип действия показан на рисунке: Постоянный магнит находится вблизи соленоида. Через соленоид пропускаем ток, магнит втягивается в соленоид, когда магнит проходит середину соленоида ток в в нём меняем на противоположный, что так же ускоряет магнит, далее через какое-то расстояние выключаем ток. Собственно схема коммутатора показана так же на рисунке - на MOSFETах собран мост. От моста требуется пропустить 300 А в течении 5 мс в одну сторону, и ещё 300 в другую в течении 3х мс. Фронты хочется иметь в единицы микросекунд. Выбираю между mosfetами, IGBT и запирающимися тиристорами...критерии минимальное сопротивление в открытом состоянии, максимальное быстродействие...сам работал токо с MOSFETами, поэтому прошу совета.

Двигатели обычно делают многофазными.

а по подробнее..(?)

ЕМ пушка, по кому стрелять будете...

...по банкам

Я бы сдвинул на ваших диаграммах "снаряд" на полкорпуса влево. На всех.
Так как
1. правее эффективность "затягивания" и "выталкивания" падает. А энергию экономить придется!
2. появляется возможность "стрелять" очередями. :-)

И, конечно, надо последовательно несколько таких ускорителей.
Сам не делал, но на тех, что видел на фотках, именно несколько.
А на одном, пишут, только "плеваться" будет. Хотя.......

МОСФИТы, последнего поколения (где германий в кремнии) по моему, подходят лучше всего. Только, на перезаряд их затворов тоже придётся потратиться. :-) Наверное, надо подумать о рекуперации энергии. Как через катушки, так и на перезаряд затворов.

Будут проблемы с реверсом тока, поэтому лучше продолжить движение, подав ток в другую катушку.
Когда произойдет рекуперация энергии, можно задействовать первую.
ПМСМ. По напряжению igbt предпочтительнее, диоды мопов использовать не стоит.

Эксперименты показывают именно о таком распределении моментов коммутации. Это самый оптимальный вариант по КПД. к томуже если момент инверсии поля перенести влево, то созданная сила его выталкивать будет...или я вас не так понял

Ужыс...

А какова вообще ваша практика работы с такими вещами?

Моя - полный ноль. Но, как человек не имеющий знаний, я имею энтузиазм и поэтому скажу:

Фронты в единицы микросекунд это, конечно, круто. Только определяться они будут не ключами, по-моему, а постоянной времени соленоида. Тут, безусловно, может быть всяко, но когда внутри будет юлить магнит, индуктивность возрастет. А сопротивление, ежику понятно, очень маленькое (даже при 1 Оме это будет кипятильник мощностью 300Вт, не так ли?) Так что единицы микросекунд это, по-моему, надо поискать книжки где-то на полке между Станиславом Лемом и Полом Андерсоном.

Знатные были электронщики.

Другая мысль. Электромагнитные пушки делают не так, и стреляют они не магнитами, а латунными кольцами. Надобность в каких-либо ключах здесь отпадает напрочь. Рекомендую. ;-)))

с почтеньем,
Родион

evgeny_ch

В конечном итоге и планируется несколько катушек. Токо по любому в момент прохождения снарядом середины соленоида нужно снимать с него ток иначе он будет тормозить снаряд.


Индуктивность, то с чего расти будет? магнитотвёрдый материал...схема замещения это скорее дорисовывание катушки до трансформатора с нагрузкой, по экспериментам и прикидкам - заявленные фронты скорее будут определятся коммутатором. ..Мощность пиковая, за книжки спасибо, про кольца знаю, ключи и там нужны.

Открою страшную тайну, стрела будет из обедненного урана, с оболочкой из железо-неодим-бора.

Насчет индуктивности. Про магнит проверить мне сейчас ясно не на чем, хотя останусь при своем мнении. Но давайте к цифрам. Каковы L и R планируемой катушки, пока она пустая?

Насчет нескольких соленоидов - мысль очень правильная, кстати. Как обычно длина здесь намного важнее, чем сила, тем более что сила - магнитная, с расстоянием убывающая шибко быстро.

Насчет ключей же. Я думаю, мосфеты. IGBT этот суперсоленоид по-моему может пробить, если не будет сбрасывать ток достаточно быстро. Да и скоростными они, по-моему, еще реже бывают. Запираемые тиристоры это, конечно, круто, только чтобы их запереть, по-моему, большую часть тока придется куда-то отвести. Разве что сделать, чтоб катушка еще и искры пускала для эффекту... ;-)

Тем более раз опыт с мосфетами есть.

А как управлять коммутацией будем? Не по таймеру же "5мс туда, 5мс сюда"...

Я вот что имел в виду, на словах:
Чем ближе цетр массы магнита к середине катушки, тем менее эффективно расходуется энергия поля. То есть, когда магнит наполовину затянут, можно ток отключать - экономия. Он бы, конечно, ещё втягивал бы, но с этого момента КПД уменьшается. Пример - магнит посередине, ток течёт, но никакого движения нет! Аналогично с выталкиванием.
Также, это уменьшит блуждание снаряда из-за неидеальности распределения поля. Так как он будет стремиться повернуться в стволе, после того, как наполовину зашел в соленоид. Трение о ствол увеличится.
Ну, может я и не прав. Надо подумать лучше.

Фронт/спад, конечно зависит и от постоянной RLC. Но это ж определяется конструкцией. Можно достичь очень малых паразитов. Ну и тефлон рулит!
Кстати, не посеребрить ли медь с целью снижения сопротивления катушки?
Дело копеечное, а польза м.б. ощутимой.

Вроде, в igbt также диоды живут?

Магнитами стрелять просто дороже. Но, ради такого дела кто копейки считать будет?

А чё из обеднённого -то, может из обогащённого? :-)
Вспомнилась шутка про железные ломы, плавающие в ртути. :-)

они на схеме нарисованы

Диоды шотки в случаи и с тиристорами и IGBT я думаю мне помогут, ещё проблемы в использовании тиристоров и IGBT вы видите?

Здесь, поскольку в катушке колоссальная энергия, подойдет только отдельный fast диод для рекуперации.
Неодимовые магниты имеют самое высокое энергетическое произведение, как следствие двигатели кпд
от 95%.
Провод катушек из серебра, или в хреоген.

А, ну это само собой!
Можно даже подумать над синхронным МОП-ключом вместо диода.
Это сложнее, но КПД подпрыгнет наверняка.

Это не верно! Я тоже так думал пока не стал эмулировать, а главное эксперементировать с этой системой. На расстоянии центров магнита и катушки равного длине магнита(равна длине катушке) сила на магнит практически не действует. При приближении к наполовину вытащенному магниту сила достигает максимального значения(по расчётам экспоненциально, на практике получилось ближе к линии) далее практически она постоянна и резко спадает при соприкосновении центров. На рисунке график зависимости высоты подлёта магнита(трубу ставил вертикально) или собственно энергии снаряда без коэффицента mg от начального положения магнита в соленойде от центра при использовании только выталкивающей силы созданной постоянным источником тока. График показан от значения 0.5 мм, при значении 0.1 магнит никуда уже не летел.
Про серебро, наверное можно, надо эксперементировать, если найду провод попробую, думал о лицендрате и проводах квадратного сечения.
Про диоды наверное живут да и если нет, то поставить не сложно...мне идея с igbt больше нравится потому что сопротивление у них меньше в 2 раза получается а недостатков я покачто оправданных не услышал

1) Про L и R. То, что на схеме нарисовано, дает переходный процесс около 0.1мс, а не микросекундный фронт, как мне кажется. Поэтому я подумал что схема от какой-то уменьшеной модели или чего-то в этом духе.

2) А куда вы собираетесь эти диоды Шоттки включить? Я, наверное, очень тупой, но совершенно не понимаю. От пробоя ключа диоды паралельно катушке вешаются. Однако если ток через катушку в обоих направлениях будет течь, это не сработает. В принципе если вы найдете пригодными IGBT, то можете и вовсе биполярные подыскать. Быстродействие выше.



Удельное сопротивление серебра и меди отличается процентов на пять - ну и стоит ли искать провод или серебрить??? ;-)

фронт у того что нарисовано 35 мкс, катушку можно и с меньшей индуктивностью смотать, поэтому и говорю о единицах мкс.

про тупой или нет не знаю...диоды параллельно ключам при разрыве двух ключей в диагонале моста ток катушки будет теч через диоды параллельные двум другим ключам и источник соответственно...

на постоянном токе не стоит

Там ещё важна теплопроводность, если стрелять очередями, выигрыш солидный.
Серебро 428 Медь 397, а если взять кусил, то ваще хайтек.

Гм... Все-таки любопытно померить индуктивность катушки с магнитом внутри...

Про тупой... Да-да! Тупой, значит! Эгей, санитары, вы где! Унесите меня, а то я здесь продолжу буянить! (я про мост забыл, у меня в голове почему-то схема с двумя отдельными кондерами застряла) ;-)

Про серебрение... А кстати, может (пока не унесли) кто-то просветит меня зачем вообще СВЧ-катушки серебрят (про вытеснение тока я в курсе, только чем помогает серебрение я не понял). Но здесь, кстати, до СВЧ по-моему далеко.

Про IGBT... А какие вы предполагаете поставить и с камими мосфетами сравниваете... А то я заглянул на сайт irf и у меня сложилось впечатление что наоборот мосфеты рулят, правда от самых мощных, почему-то, сайт глючит и пдф-ку не отдает... ;-(

Не совсем понятный у Вас график.
Вам виднее, конечно, и практика - критерий истины, так сказать.
Но мне представляется эксперимент не чистым.
И именно из-за влияния жи. Так как влияет начальный момент и длина разгона снаряда. Корректнее было бы попробовать горизонтально.
И при импульсе! Только тогда можно будет считать КПД и дальность "плевка" в зависимости от начала тока и его выключения..


Для импульса тока серебро будет лучше ещё из-за скин-эффекта.
И потом, не пять, а 1.75/1.6=1.09. С учетом других эффектов, может и 10. Это не мало при таких энергиях.

Кстати, чем думаете контролировать позицию снаряда?
По времени, или датчики положения?

датчиками, оптическими скорее всего, щас мы делаем макет, эксперементируем с параметрами и для макета используем указки лазерные), на чём в итоге остановимся будет зависеть от материала ствола.

Похожее ружжо.

Типа такого...

300 А - 1мс.

...сабж

It means???

...здорово конечно, что тема вызвала столь бурную рекцию у народа, но просто очень хотелось бы... обсудить в теме плюсы, минусы моп транзисторов, тиристоров и IGBT, поэтому и призывал глянуть в subj...

Главное чтоб костюмчик сидел...элегантность превыше всего...

Я бы начал с мотора.
Это не предел.

Линейный двигатель я уже видел. Хотя наверное разобрать пару таких не помешает. 40G - это ускорение? - мне требуется побольше на пару порядков, поэтому и делается многоступенчатая система, длинная около метра.


It means???

Я о банках, если по банкам, то это в самый раз...там и переполюсовка(рекуперация) катушки происходит...

Извините, щас содержательно написать нет возможности, но готов присягнуть, что из всех управляемых электронных ключей, ударные токи лучше всего держат тиристоры (в том числе, и симметричные).

А тут как: распространение солитона по длине, или просто последовательное включение разгоняющих катушек?
Впрочем, о чём зто я... При таких размерах возможен только второй вариант... Первый имет прымущщество при диаметре канала ствола, как у танковой пушки...

Эти данные для примера, исходя из принципа подобия эл. машин, можно представить необходимое тяговое усилие для конкретной массы вашей стрелы. Реально достигнут уровень 50-100g для моторов с железными тяговыми модулями (для обращенных должно быть больше).
Для вашего случая д. б. интересна скорость на выходе из ружжа.

Плюсы минусы - известны, для IGBT, при таких токах, про мкс можно забыть (1-10 кГц) и с ростом частоты
допустимые токи падают, падение напряжения 3-5В а у мосфетов другое, придется парралелить не одну штуку, при 600в и 300А.

Прежде чем номинировать величину тока, следует провести расчет двигателя.
Лень копаться в бумагах, но где-то помнится тяговое усилие 150N на квадратный см. зазора. Дальше заход в область размагничивания.
Осюда и все пляски.

10- 60 кГц это частота на которой их рекомендуют использовать в ключевом режиме. Фронты у IGBT чуть по больше чем у схожих мосфитов вот например http://www.irf.com/product-info/datasheets.../irg4psc71u.pdf. Причём их сопротивление это падение напряжения на них делить на ток и на таких токах они выигрывают по сопротивлению у мосфитов у которых сопротивление почти не зависит от тока. Вроде по ёмкости затвора и по скорости получается примерно одинаково что два мосфита, что один IGBT. Тиристоры те которые щас посмотреть успел имеют падение ещё меньшее чем IGBT, везде пишут скорость нарастания тока , а вот времена закрытия я покачто не нашёл...продолжаю смотреть


Наверное. Токо вы не могли бы объяснить тогда по подробнее как это сделать ! Я как бы схемотехник по специальности и роду занятий. А вот с двигателями не приходилось видеться Если не сложно то на пальцах подскажите как это сделать, возможно это поможет избавится от части экспериментов Буду признателен

Время выключения от ед. до десятков мкс. Т.к. тиристор полууправляемый прибор придётся думать о комутирующих элементах для его выключения

есть вроде полностью управляемые тиристоры, http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/igbt/tiristor.htm

Чтобы закрыть, нужно зти 300А закачать ему..

Внимательно читали? Ток управляющего электрода GTO Ig меньше анодного в 3 - 5 раз при выключении
Для GCT ток управления Ig равен или превосходит анодный ток Ia.
Меня не впечатляет...

[quote name='yrbis' date='Mar 17 2008, 21:34' post='381038']
10- 60 кГц это частота на которой их рекомендуют использовать в ключевом режиме. Фронты у IGBT чуть по больше чем у схожих мосфитов вот например http://www.irf.com/product-info/datasheets.../irg4psc71u.pdf.
Так это 60А ные и то на графике рабочий ток на 100кГц почти на нуле, а 500А работают до 10 кГц и тоже
с падением рабочего тока, приходилось видеть инверторы и ст/преобразователи с токами 500А и там рабочие частоты 1-2 кГц...

Точно, не заметил), наверное тогда тиристоры отпадают, так как мне необходимо вовремя ключ закрыть.

Мне постоянной работы на 500 А - то не требуется, меня как раз интересует пиковый ток который у того что ссылку дал вроде был 200А(не помню) , времена при этом десятки сотни наносекунд

На пиковые не особо расчитывайте. Кстати с какой периодичностью будут включаться транзисторы?

)))..для начала 1 раз в час))

Соскочил с этого паровоза в 2002, начинали в 97 со сдирания ... моторчика, т. е. тоже экспериментировали.
Поздновато, завтра напущу поиск на старые файлы, чего найду выложу.
Есть бывший коллега, еще занимается, могу навести на него.

DESIGN AND CONSTRUCTION OF A PRECISION TUBULARLINEAR MOTOR AND CONTROLLER
Пригодится как исходник. Дальше по образу и подобию.

Спасибо за ссылку, попробую поразбираться

Будут вопросы, задавайте.
Удачи.