www.FoAr.ru - ФОрум АРсенала
www.FoAr.ru - ФОрум АРсенала
 Помощь      Поиск      Пользователи


 Страниц (8): « 1 2 3 4 [5] 6 7 8 » 

> Без описания
Taganrog
Отправлено: 13 Ноября, 2006 - 16:48:26
Post Id





Сообщений всего: 16
Дата рег-ции: Окт. 2006  
Откуда: Брянск




Evgeny пишет:
Не смотря на то, что ему как бы и течь то уже некуда. Но он по проводу в катушке будет течь, на выводах катушки (никуда не подключенных) создаст ЭДС, которой просто пробьет по воздуху промежуток между выводами и в виде дугового разряда ток создаст замкнутую цепь.


Впринципе верно, именно это я и наблюдал разрывая цепь.

Цитата:

Сейчас сравнение питания катушки от 230 Вольт и от 12 Вольт выглядит примерно так: имеется сломанный велосипед и сломанный автомобиль. И тот и другой почти не едет. Следует ли из этого, что велосипед быстрее автомобиля?


Спорить не буду - обе системы совсем не совершенны. я лишь хотел показать что если подать точную порцию энергии в катушку то результат будет не плохим даже при небольших токах. Ведь ток создающийся от 12В и от 230В существенно отличается.

Цитата:
можно подобрать обходной резистор так, что ток в катушке будет после выключения снижаться достаточно быстро. Достаточно быстро, чтобы не быть главным источником плохого КПД.

Что то я запутался . ИМХО наоборот. Если ставить маленький номинал резистора - создадим большую силу тока- следовательно большую силу втягивания - что в нашем случае будет тормазить пулю. И уменьшать КПД.

Цитата:
Иными словами, эффект обратного втягивания - не единственная причина низкого КПД

Не единственная - верно, но простой факт потери приблизительно трети скорости полета пули (чисто опытное наблюдение) заставляет подумать об альтернативе, может более сложной . но более эфективной.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 13 Ноября, 2006 - 17:22:13
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




Taganrog пишет:
Цитата:
можно подобрать обходной резистор так, что ток в катушке будет после выключения снижаться достаточно быстро. Достаточно быстро, чтобы не быть главным источником плохого КПД.

Что то я запутался . ИМХО наоборот. Если ставить маленький номинал резистора - создадим большую силу тока- следовательно большую силу втягивания - что в нашем случае будет тормазить пулю. И уменьшать КПД

Я имею ввиду, что после разрыва цепи выключением ключа, ток катушки устремляется по обходному пути, через добавочный резистор и диод. Если ключ имеет хороший запас по допустимому напряжению, то дополнительный резистор может иметь более высокое сопротивление, например не десять Ом, а пятнадцать Ом. В этом случае ток, проходя через такой резистор после размыкания основной цепи, будет снижаться быстрее.

На картинке слева красным показан путь тока при замкнутом ключе. При этом диод закрыт и добавочная цепь из диода и резистора в работе схемы не участвует и показана серым цветом.

На картинке справа синим показан путь тока после размыкания ключа. При этом ключ разомкнут и конденсатор не участвует в работе схемы. Так как ток в катушке продолжает течь по инерции в том же самом направлении, что и на правом рисунке, катушка становится на этом этапе источником тока - на катушке появляется напряжение. Полярность его такая, как на схеме: на нижнем выводе катушки будет плюс, на верхнем - минус. Этим напряжением открывается диод и ток устремляется через резистор. Напряжение U на выводах катушки можно вычислить, зная сопротивление резистора R и ток I, проходящий в катушке в момент размыкания ключа: U = I * R
Как видно на правом рисунке, к разомкнутому ключу прикладывается сумма напряжения конденсатора (если конечно в конденсаторе ещё что-то осталось к моменту размыкания ключа) и напряжения, появившегося на катушке, которая теперь стала источником тока и имеет на выводах некоторое напряжение. Это напряжение зависит от добавочного резистора (мы уже сосчитали это напряжение выше).

Резистор можно замкнуть проводом, то есть сделать R=0. В этом случае к ключу будет приложено только напряжение конденсатора. Но ток, остающийся в катушке, сравнительно долго будет ещё протекать через цепь без резистора (только из одного диода), ничто ему не будет препятствовать, что нас не устраивает. Ток, в конце концов, конечно остановится и в этом случае, так как катушка и сама имеет какое-то сопротивление.
Прикреплено изображение
att-45588917ac704luch.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 13 Ноября, 2006 - 23:06:12
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




На следующем рисунке на верхнем графике показан красным цветом ток через катушку и зелёным цветом - напряжение на конденсаторе при замыкании ключа до полной остановки тока. То есть при применении простого тиристора.

Нижний график показывает случай разрыва тока каким-либо способом при шунтировании катушки только диодом, без резистора. Зелёный цвет - напряжение на конденсаторе, красный - ток в катушке, синий - ток через диод.
Прикреплено изображение
att-4559b9726f3bdgr_1.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 13 Ноября, 2006 - 23:23:01
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




Следующий рисунок показывает случай разрыва тока управляемым ключом, при наличии дополнительного резистора несколько Ом в обходной цепи. Зелёным показано напряжение конденсатора, красным - ток через катушку, синим - ток через обходную цепь из диода с резистором.

Нижний график для этого же случая показывает фиолетовым цветом напряжение на ключе и, для сравнения, ещё раз напряжение на конденсаторе (зелёным).

Из нижнего графика видно, что к моменту размыкания ключа, напряжение конденсатора упало с 400 до 200 Вольт, а выброс напряжения на ключе достигает 1000 Вольт. То есть ключ выдерживая достаточно высокое напряжение (около 1000 Вольт), при исходном напряжении конденсатора всего 400 Вольт, обеспечивает не очень-то быстрый спад тока в катушке (видно на верхнем графике). Хотя ток спадает конечно быстрее, чем на графиках в предыдущих сообщениях.
Прикреплено изображение
att-4558d42518eeagr2.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Taganrog
Отправлено: 14 Ноября, 2006 - 09:59:59
Post Id





Сообщений всего: 16
Дата рег-ции: Окт. 2006  
Откуда: Брянск




Спасибо. Разжеванно дальше некуда.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 06 Декабря, 2006 - 06:56:23
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




Еще интересный вывод. Вопреки устоявшемуся мнению,
Evgeny пишет:
КПД ускорителя не зависит от выбранного исходного напряжения конденсаторов.
То есть при оптимально выбранных размере катушки и диаметре провода,
КПД системы с любым напряжением (хоть 50, хоть 800 Вольт) будет одинаковым.
И энергия, накопленная к моменту разрыва тока в катушке, будет одинаковой.
Естественно, что будут отличаться индуктивность и ток в катушке, и другие конструктивные данные.
Но пуля будет ускоряться одинаково.
Ниже в табличке приведены соотношения изменения разных параметров, при которых
сила, действующая на пулю и КПД не изменяется.
Так, уменьшая исходное напряжение в два раза, для получения эквивалентной системы, требуется в 4 раза увеличить ёмкость конденсатора и в два раза увеличить сечение провода. При этом, соответственно, исходная и остаточная энергия конденсаторов не изменяются, количество витков уменьшится в два раза, индуктивность уменьшится в четыре раза, ток увеличится в два раза, а размеры катушки остаются без изменений.
Таким образом, выбор исходного напряжения конденсаторов - задача лишь конструктивная,
решаемая исходя из параметров выбранных ключей (тиристоров или транзисторов), чтобы не выйти за пределы их возможностей, ни по напряжению, ни по току.
(в табличке числа условные, просто для демонстрации их соотношений)
Прикреплено изображение
att-45763f6760cd4tp.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 06 Декабря, 2006 - 06:59:00
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




Какая форма катушки предпочтительна?

Этот вопрос, ранее выглядевший спорным, сегодня вроде бы имеет математически обоснованный ответ. Действительно, существует оптимальная форма электромагнита, с известным соотношением внешнего диаметра равного трём внутренним и длиной равной двум внутренним диаметрам. Такой электромагнит создаёт в своём центре наиболее сильное магнитное поле.

Но ускорение пули в электромагнитном поле катушки – процесс динамический, в котором в каждый момент времени изменяется сразу несколько параметров системы, прежде всего ток и положение пули. А так как сила, действующая на пулю, зависит и от положения, и от тока, утверждение об единственно правильном соотношении размеров катушки уже не кажется столь очевидным. В результате моделирования мною сделан вывод:
Evgeny пишет:
Катушка, внешний диаметр которой равен трём внутренним, а длина равна двум внутренним диаметрам,
совсем НЕ является оптимальной для электромагнитного ускорителя.
Как иллюстрация к сказанному, на одном из этапов моделирования многоступенчатой системы мною была сформулирована следующая задача:

Имеется некоторая условная ступень ускорителя, примерно в середине ствола, обладающая следующими данными:

Диаметр цилиндрической пули с ровными торцами = 6 мм
Длина пули = 12 мм
Длина катушки = 12 мм
Внутренний диаметр катушки = 7 мм.
Катушка без внешнего магнитопровода.

В катушку этой ступени влетает пуля со скоростью = 55 м/с
Катушка подключается к конденсатору 1000 мкФ напряжением 310 В и дополнительно разгоняет пулю до некоторой скорости.

Количество энергии, расходуемой этой ступенью ограничено, и должно быть 3,05 Дж.
То есть, в результате работы ступени, напряжение на конденсаторе должно уменьшиться с 310 В до 300 В.

Ступень включается при совпадении переднего торца пули с торцом катушки и работает до полного втягивания пули. Дальше происходит мгновенное (рассмотрим идеальный случай) отключение тока.

В этой задаче требуется исследовать катушки с разным внешним диаметром, например были произведены расчёты для диаметров 21, 18, 15, 12, 11, 10, 9 и 8.5 мм.

Для каждого диаметра катушки подбирался именно такой диаметр провода, чтобы к моменту полного втягивания пули, напряжение конденсатора упало до 300 Вольт, то есть расход энергии от конденсатора составил заданные 3,05 Джоуля.

Так как диаметры проводов подбирались из достаточно широкого диапазона, в том числе и из сравнительно тонких проводов, в моделирующй скрипт была внесена дополнительная функция, учитывающая разную толщину изоляции у проводов различного диаметра, для боле точного определения количества витков в катушке.

Далее определялось, какая из катушек одинаковой длины и одинакового внутреннего диаметра, но с различным внешним диаметром, придаст пуле более высокую скорость. Ниже обобщённые результаты моих расчётов.

Так, из таблицы видно, что наибольшим КПД обладает катушка диаметром 10 мм. Причём КПД 10-ти мм катушки в 1,66 раза выше, чем у катушки диаметром 21 мм. Кроме того, у 10-ти мм катушки ток примерно на 20% меньше, чем у 21-миллиметровой. А ещё один важный плюс, маленькая катушка 10 мм имеет в шесть с лишним раз меньшую массу, чем 21 мм.

При 30 ступенях общая масса этих катушек составит 160 и 1020 грамм соответственно.
Прикреплено изображение
att-456fdc3c37dadble1.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
Evgeny Администратор
Отправлено: 06 Декабря, 2006 - 07:01:37
Post Id


Администратор


Сообщений всего: 2394
Дата рег-ции: Нояб. 2005  
Откуда: Псков




На графике показаны токи в катушках диаметром 21 и 10 мм и силы, действующие на пулю.
Прикреплено изображение
att-456feed1a55e8raf1.gif



-----
Евгений В.
 
 Top
fantom
Отправлено: 10 Апреля, 2007 - 00:51:00
Post Id





Сообщений всего: 307
Дата рег-ции: Сент. 2006  




Evgeny пишет:
Койлган имеет низкий КПД. Как его повысить?


После экспериментов и раздумий пришел к выводам =
1) Конденсаторы лучше объеденить в батарею это понизит сопротивление источника и соответственно больше энергии уйдёт в катушку
2) Напряжение вольт 400 и больше
3) Сопротивление катушки должно быть в 2 и более раз больше чем источника энергии. (Конденсаторы + ключи)
4) Катушки должны иметь разное сопротивление. Например 1-я катушка разгонная, 100 ом намотана тонким проводом. 2-я провод потолще 50 ом и.т.д. Чем выше скорость тем ниже сопротивление следующей катушки. Но не ниже 1.5-2 ом. А если 1-я катушка имеет сопротивление 1 ом, то почти вся энергия в тепло уходит !!!

Размер катушек может быть одинаковым, а характеристики обсолютно разными.

5) Катушки можно так подогнать под источник, что ток будет одинаковым или даже нарастать по мере ускорения снаряда !!!

По моему это решение совершенно очевидно, мне непонятно почему народ в многоступках одинаковые катушки клепает ?
 
 Top
Дмитрий
Отправлено: 10 Апреля, 2007 - 14:09:58
Post Id





Сообщений всего: 115
Дата рег-ции: Нояб. 2006  




fantom пишет:

По моему это решение совершенно очевидно, мне непонятно почему народ в многоступках одинаковые катушки клепает ?


Потому что
1. при заданных исходных напряжении, длине пули, ограничениях по внутреннему и наружному диаметрам есть всего несколько самых оптимальных с точки зрения энергетики вариантов катушки, которые отличаются только числом слоев провода. Провод один и тот же при этом получается.
2. Можно конечно мотать слоев по-больше, куда позволяет ограничение по внешнему диаметру, но тогда будет безумная индуктивность, с большим временем включения. Это тоже накладывает еще одно ограничение на параметры катушки.
3. В итоге проще делать все катушки одинаковые тем более это даст возможность прогнозировать разгон тела более точно, чем в случае разных катушек. Я, например, уже по результатам стрельбы одной катушки и ее параметрам могу точно сказать, что можно получить на многоступенчатой системе с несколькими такими катушками и сколько ступеней вообще можно сделать.
 
 Top
Страниц (8): « 1 2 3 4 [5] 6 7 8 »
« Отдельные вопросы + F.A.Q. »


Все гости форума могут просматривать этот раздел.
Только администраторы и модераторы могут создавать новые темы в этом разделе.
Только администраторы и модераторы могут отвечать на сообщения в этом разделе.



ExBB FM 1.0 Beta by TvoyWeb.ru InvisionExBB Style converted by Markus®