Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

Für HV-Trafos, Kaskaden, Coilguns, Induktionsheizer und Ähnliches.

Moderatoren: SeriousD, ebastler, MaxZ

Antworten
Nachricht
Autor

Zero
Beiträge: 4151
Registriert: Mo 27. Aug 2007, 11:19
Spezialgebiet: Laser
Wohnort: Wuppertal
Danksagung erhalten: 15 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#61 Beitrag von Zero »

Dann.....hab ich immernoch nicht verstanden wie das genau funktioniert :p

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#62 Beitrag von Diodenbrätergerät »

Sooooo, jetzt aber.

Ich hab dir mal eine Spule bei Gleichspannung an einer völlig überdimensionalen Kondensatorbank simuliert.
Die Spule hat L=1,873H (Im Mikro Bereich hat Spice gebuggt, deshalb die riesige Spule), der restliche Kreis hat keinen Wiederstand und der Spannungsanstieg ist ideal, daher ohne Zeitverzögerung. Und das krumme ist der Stromverlauf.
Die richtige Spule hat 1,873µH und damit ein Tau (Stromanstiegszeit) von ca 5mSec. Daher bis 100% des Stroms (33kA sind korrekt) durch die Spule fließen können vergehen 5ms und bis diese wieder abgeschaltet sind brauchts nochmals 5ms.

Die Spule ist aktuell 2cm lang.
Wenn man jetzt ein Geschoss mit 10m/s Geschwindigkeit weiter beschleunigen möchte muss die Spule ja rechtzeitig abgeschaltet werden können, daher sie muss schnell genug sein.
2cm / 1.000cm/sek = 0,002sek => 2ms

Das heist du musst schon die Spule abgeschaltet haben bevor das Geschoss überhaupt in die Spule hineinfliegt. Das ist das Problem, die Stromanstiegszeit muss praktisch Binär sein bestenfalls, um die Anstiegszeiten auszusparen und direkt das volle Magnetfeld auf das Geschoss einwirken zu können.

Die Spannung spielt hierbei übrigens keine Rolle, nur der Wiederstand und die Induktivität.

Ganz grob gilt bei Spulen:

Mehr Windungen = Mehr Induktivität = Längere Stromanstiegszeit = Stärkeres Magnetfeld
Weniger Windungen = Weniger Induktivität = Kürzere Stromanstiegszeit = Schwächeres Magnetfeld(Bei gleichem Strom)

Der Strom wird hierbei durch den Wiederstand der Spule begrenzt, daher wenn deine Spule 10 mal weniger Windungen hat, dafür aber 10 mal weniger Wiederstand wird sich das Magnetfeld gleich stark ausbilden (ca). Das deine Spule dafür eine kleinere Lebensdauer hat, zwecks Erwärmung brauche ich denke ich nicht erwähnen.

Also was ich soweit verstanden habe, ist das es neben einer dicken Kondensatorbank auch wichtig ist die Spulen richtig zu dimensioniern, sodass diese auch entsprechend geschaltet werden können. Das sind alles Punkte die wichtig sind und gut zusammenspielen müssen damits klappt.
Dateianhänge
Tau Spule.png
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*

Benutzeravatar

Bastl_r
Beiträge: 944
Registriert: So 21. Mär 2010, 04:32
Hat sich bedankt: 48 Mal
Danksagung erhalten: 57 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#63 Beitrag von Bastl_r »

Wenn mich meine alten grauen Zellen nicht täuschen geht die Windungszahl im Quadrat in die Berechnung der Induktivität ein!
Dann hat die Spannung sehr wohl ein Wörtchen beim Strom mitzureden da ja der ohmsche Widerstand der Wicklung selbigen begrenzt..
Vorrechnen kann ich dir das leider auch nicht.
Gehe auch davon aus, dass Du den einmal fließenden Strom nicht wieder abschalten kannst. Zumindest nicht beim Höchstwert.

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#64 Beitrag von Diodenbrätergerät »

Stimmt, du hast Recht, die Spannung spielt eine Rolle.

Nach 1000km sollte man manchmal einfach noch eine Nacht darüber schlafen. Danke für die Korrektur.

Also ich hab eben mal die Simulation laufen gelassen.
10V 0,5ms Anstiegszeit 330A 3,3kW
32V 0,5ms Anstiegszeit 1kA 32kW
50V 0,5ms Anstiegszeit 1,6kA 80kW
75V 0,5ms Anstiegszeit 2,4kA 180kW
100V 0,5ms Anstiegszeit 3,3kA 330kW

Die Spannung spielt in sofern eine Rolle das der absolute Anstieg deutlich höher ist. Wenn man nur auf die Zeit schaut (was ich getan habe) dann bleibts gleich.
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*


Zero
Beiträge: 4151
Registriert: Mo 27. Aug 2007, 11:19
Spezialgebiet: Laser
Wohnort: Wuppertal
Danksagung erhalten: 15 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#65 Beitrag von Zero »

Abschalten muss die Spule wenn das Zentrum des Geschosses das Zentrum der Spule deckt.

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#66 Beitrag von Diodenbrätergerät »

Ja das stimmt, die Spule muss passend abgeschaltet werden. An der Spitze wird das wirklich schwierig. Aber nicht unmöglich.
Ich würde versuchen das per Flyback Diode versuchen zu lösen, sodass sich keine Spannungsspitze im System bilden kann.

Ob mir der MOSFET das verzeiht, wird sich zeigen.
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*


Zero
Beiträge: 4151
Registriert: Mo 27. Aug 2007, 11:19
Spezialgebiet: Laser
Wohnort: Wuppertal
Danksagung erhalten: 15 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#67 Beitrag von Zero »

Da hat ein Russe namens Evgenji was gebaut....nannte sich V-switch. So ganz optimal ist das nicht. Nutzte halt nicht die gesamte Kondensatorenergie.
Passend dimensionieren wäre geiler. Dass der Puls einfach am Ende ist, sobald sich die Zentren kreuzen.


oglbi
Beiträge: 254
Registriert: Sa 26. Okt 2019, 14:38
Danksagung erhalten: 33 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#68 Beitrag von oglbi »

So ganz verstanden habe ich es ehrlich gesagt nicht: http://www.coilgun.ru/v_switch.htm

Benutzeravatar

Thunderbolt
Beiträge: 2787
Registriert: Fr 7. Apr 2006, 14:05
Spezialgebiet: Physik,Elektronik,Blender
Schule/Uni/Arbeit: M.Sc ET
Wohnort: 65366 Geisenheim (Hessen)
Hat sich bedankt: 1 Mal
Danksagung erhalten: 54 Mal
Kontaktdaten:

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#69 Beitrag von Thunderbolt »

oglbi hat geschrieben:
Do 1. Jul 2021, 18:11
So ganz verstanden habe ich es ehrlich gesagt nicht: http://www.coilgun.ru/v_switch.htm
Einfach gesagt entlädst du deinen hauptkondendsator ganz normal über die spule
wenn das projektil ganz in der spule ist schaltetst du einen zweiten kondensator, der noch voll ist parallel zur spule
-> spannung an der spule ist höher als die spannung am hauptkondensator, haupt-SCR sperrt

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#70 Beitrag von Diodenbrätergerät »

Also ich habe hier eigentlich nicht mit einem SCR sonder mit einem Hochleistungs MOSFET kalkuliert.
Dieser lässt sich im µs Bereich abschalten und hat einen sehr geringen Innenwiederstand. Für Pulsleistungen kann man ihn gut um das mehrfache Überlasten, nur die Pulsleistung sollte eben nicht zu hoch sein.
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*

Benutzeravatar

Bastl_r
Beiträge: 944
Registriert: So 21. Mär 2010, 04:32
Hat sich bedankt: 48 Mal
Danksagung erhalten: 57 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#71 Beitrag von Bastl_r »

Moin
Diodenbrätergerät hat geschrieben:
Do 1. Jul 2021, 19:57
Also ich habe hier eigentlich nicht mit einem SCR sonder mit einem Hochleistungs MOSFET kalkuliert.
Dieser lässt sich im µs Bereich abschalten und hat einen sehr geringen Innenwiederstand. Für Pulsleistungen kann man ihn gut um das mehrfache Überlasten, nur die Pulsleistung sollte eben nicht zu hoch sein.
Lasse mal das "e" beim Widerstand weg. List sich schöner. ;)

Was hast Du denn für einen Mosfet von dem Du dir Sicher bist, dass dieser die unten genannten Ströme abschalten kann?
Diodenbrätergerät hat geschrieben:
Mi 30. Jun 2021, 07:31
Also ich hab eben mal die Simulation laufen gelassen.
10V 0,5ms Anstiegszeit 330A 3,3kW
32V 0,5ms Anstiegszeit 1kA 32kW
50V 0,5ms Anstiegszeit 1,6kA 80kW
75V 0,5ms Anstiegszeit 2,4kA 180kW
100V 0,5ms Anstiegszeit 3,3kA 330kW

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#72 Beitrag von Diodenbrätergerät »

Der MOSFET ist der IRFP4468

https://www.infineon.com/dgdl/irfp4468p ... 2c73472019

Vdss = 100V
Rdson = 2,0mOhm
Ipuls = 1120A

Je nachdem was für ein Aufbau der Spule und den zu erwartenden Strömen kommen dafür bis zu 5 MOSFETs parallel nebeneinander in Frage.

Entschuldigung der Schreibfehler passiert mir leider oft.
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*


Zero
Beiträge: 4151
Registriert: Mo 27. Aug 2007, 11:19
Spezialgebiet: Laser
Wohnort: Wuppertal
Danksagung erhalten: 15 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#73 Beitrag von Zero »

Ohne jetzt den Link nochmal anzuklicken....sollte ich vllt, ist schon Jahre her.
Ich glaub er hatte da eine Sensorwicklung die induktiv den 2. SCR schaltet, und das Ganze dann in einen 2. Cap umbunkert. Wie ein Überlaufventil...naja nicht wirklich :p

Benutzeravatar

Thread-Ersteller
Diodenbrätergerät
Beiträge: 43
Registriert: Di 1. Jun 2021, 22:00
Spezialgebiet: Coilguns / Brennstoffzellen
Schule/Uni/Arbeit: E Ingenieur als E Techniker
Danksagung erhalten: 1 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#74 Beitrag von Diodenbrätergerät »

So, damit mal die Kurvenform des Stroms klar wird hab ich die Simulationen mal weiter gemacht:

Spule Durchmesser 12mm / 120 Windungen / 1,0mm Draht 51µH:
Pulskurve Spule Coilgun 51uH Spule.pdf
(90.77 KiB) 24-mal heruntergeladen
Wie man in der Kurve sieht, erreicht der Strom nicht die Spitze die möglich währe. Hier kommt schlicht nicht die Leistung an die erreicht werden könnte an.
Die Spule ist für den Puls mit zuviel Induktivität ausgestattet. Deshalb wird hier viel Energie nicht übertragen. Man sieht auch das Ausschaltproblem, selbst wenn hier die Energie des Kondensators zuende währe, sieht man wie langsam die Energie der Spule sich abbaut. Das bremst das Geschoss nachdem die Spulenmitte überwunden ist.


Spule Durchmesser 12mm / 20 Windungen / 1,0mm Draht 1,4µH:
Pulskurve Spule Coilgun 1.4uH Spule.pdf
(93.96 KiB) 24-mal heruntergeladen
Der Strom steigt wesentlich schneller an, er folgt fast der Spannungskurve, so sollte es sein. Damit wird das Magnetfeld auch viel schneller auf bzw. abgebaut und damit sind auch wesentlich bessere Abschaltzeiten und weniger Bremsmöglichkeiten drinnen. Ein weiterer angenehmer Nebeneffekt dessen, die Endgeschwindigkeit des Geschosses kann deutlich höher sein. Bei einer Spulenlänge von 20mm und einer minimalen Schaltzeit von 2ms können es theoretisch 10m/s sein.
Mit einigen Tricks in dem Timing ist auch mehr drinnen. Mit dem verlängern der Spule ist auch das deutlich zu erhöhen. Damit wird die Abschaltgeschwindigkeit nicht mehr so wichtig.

Bei einem 1ms Puls sieht das ganze dann so aus. Ideal ists schon nicht mehr, aber noch gut vertretbar denke ich. Bei einem kürzeren Puls wirds dann schon problematisch.
Pulskurve Spule Coilgun 1.4uH Spule 1ms Puls.pdf
(94.8 KiB) 21-mal heruntergeladen
Grüße
Wer einen Kondensator lädt, lädt ein Diodenbräterbratgerät. *Grins*


oglbi
Beiträge: 254
Registriert: Sa 26. Okt 2019, 14:38
Danksagung erhalten: 33 Mal

Re: Aktive Coilgun Theorie Sinnvoll oder nicht?

#75 Beitrag von oglbi »

Wann kommen Fotos dass wir uns das besser vorstellen koennen?

Antworten