¿Consideraciones sobre el diseño del banco de capacitores para la pistola de bobina?

Tienes razón en que obtienes la misma energía sin importar cómo dispongas los condensadores. Poner los condensadores en serie es problemático, por lo que todo lo demás es igual, me gustaría poner todos los condensadores en paralelo también.

La compensación entre voltaje y corriente se puede compensar en gran medida ajustando el devanado. Eche un vistazo a una hoja de datos para una familia de relés o solenoides, por ejemplo. Por lo general, verá lo que es el mismo producto ofrecido en diferentes combinaciones de voltaje y corriente. La única diferencia es la bobina.

Afortunadamente, el tamaño total de la bobina y el cobre total usado se mantienen iguales para un rango de compensaciones de corriente / voltaje que salen a la misma potencia. Por ejemplo, considere comenzar con una bobina que dibuje 50 mA a 12 V. Ahora queremos una versión de 24 V manteniendo la geometría general del dispositivo igual. Si no cambiamos nada, la aplicación de 24 V causaría el doble de la corriente y, por lo tanto, el doble del campo magnético y cuatro veces la disipación de energía. Ahora imagine que hacemos la sección transversal del cable en la mitad del área, pero duplicamos su longitud. Eso resulta en 4 veces la resistencia, por lo que la mitad de la corriente fluye a través de la bobina a 24 V. La mitad de la corriente alrededor de cada giro en el devanado se compone del doble de vueltas, por lo que el campo magnético permanece igual. La mitad del área y el doble de la longitud sigue siendo la misma cantidad de cobre, simplemente dispuestas de manera diferente. El doble de voltaje y la mitad de la corriente sigue siendo la misma potencia, por lo que se eliminará el mismo calor.

Las mismas compensaciones se aplican a su bobina de pistola de bobina. Para usar un voltaje más bajo, use un cable más grueso pero menos. Para pasar de 1000 V a 200 V, use un cable que sea 5 veces más corto, pero que también tenga un área transversal 5x. Eso significa que su diámetro será sqrt (5) más grande.

Finalmente, las corrientes se vuelven tan altas que las líneas de alimentación comienzan a ser significativas. Sin embargo, siempre que tenga un número razonable de turnos, todo debería estar bien. Si el original utilizó 50 giros, entonces 10 giros del cable más grueso deberían estar bien. Si el original solo usó 5 giros, entonces no queda espacio para reducir la bobina a un voltaje más bajo y una corriente más alta. Si es así, es probable que este sea el motivo por el que el original se fue tan incómodo para obtener un voltaje más alto.

La fuerza óptima evita la oscilación con \ $ \ zeta \ $ = 1 (± 0.3) cerca de amortiguamiento crítico.

1. Maximice el tamaño de su bobina y también la relación de inductancia / resistencia al elegir el diseño de la bobina, luego elija C para obtener una Q de 1 con las tapas de ESR más bajas que pueda pagar.

   • ESR de la tapa. La matriz, las bobinas, el cable y el interruptor están incluidos en R, ya que RLC está en serie en el cierre de contacto.

     • \ $ Q = \ frac {1} {R} \ sqrt {\ frac {L} {C}} = \ frac {1} {\ zeta} ~~ \ $

2. Para grandes e-caps de ESR mi Regla de Pulgar es T = ESR * C = 100us así que para 1500uF 250V nominal, estimo ESR = 100us / 1500uF = 66 mΩ. El DCR de la bobina debe ser de aproximadamente < = 10x ESR de la tapa para que el calor se desperdicie de manera segura aquí y menos tensión en las tapas.

ejemplo

3. Digamos que su bobina es de 1 mH sobre un núcleo de hierro laminado con DCR de 0.5 Ω con alambre pesado.

luego para \ $ \ zeta = 1 ~~~ C = L / R ^ 2 ~~ \ $ = 1mH / (0.066 + 0.5) Ω ^ 2 = 3.1 mF

Pero si la bobina es solo 100uH y 50 mΩ, entonces C = 100u / * (. 05 + 0.066) ^ 2 = 3.9 mF

Ajuste la ESR de la matriz de capuchones s / p por cada parte. para el número s en serie y p en paralelo.

Pero como la energía almacenada es \ $ Ec = \ frac {1} {2} CV ^ 2 \ $, almacenará más energía en la serie Caps usando la clasificación de voltaje máxima (usando MOV para equilibrar el voltaje o reducir la V por apilamiento de tolerancia ) pero luego ESR también es cuadrado.

Desafortunadamente, la potencia se pierde de I ^ 2R * t y esto solo puede llegar a ser un 50% eficiente con la mitad de la energía distribuida en todas las R pérdidas.

Por lo tanto, un mejor diseño aumenta t al mismo tiempo que reduce I a través de bobinas en cascada con potencia conmutada secuencial para reducir la descarga de corriente y estirar la aceleración en un brazo más largo con mayor complejidad. Puedes resolver los detalles desde aquí.

En última instancia, con 600uF @ 1kV = 300 J = vatios-segundos, terminarás con unos 150 julios en calor residual con un factor de humedad de 1 cerca del ideal.

  

Este es mi punto más importante que utiliza la relación de amortiguación en la corriente de impulso de un motor lineal para aplicar la corriente en una sola dirección y no oscilar de un lado a otro.

No siempre como esperaba aquí era mi primer corte .