iiv 48 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post Тогда потоксцепления "накачивающей" обмотки при полностью заряженном накопителе 800В*50нс=40мкВб, а ток в пике 700кА да, а теперь подставьте сюда вместо 50нс 50мкс, и токи упадут в сотни ампер. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
SBE 1 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post 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. 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. :rolleyes: 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. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
A.W.P. 0 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post да, а теперь подставьте сюда вместо 50нс 50мкс, и токи упадут в сотни ампер. 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. 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. :rolleyes: 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 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. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
iiv 48 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post 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. 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. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
SBE 1 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post 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. 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. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
vvs157 0 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post 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.Вообще-то сравнивать аккумуляторы, ионисторы с несверхпроводящими индуктивными накопителями некорректно, так как из-за джоулевых потерь энергия в катушке удерживается очень непродолжительное время. По плотности энергии специальная высокопрочная катушка в сотен микросекунд может создавать поле под 100 Тесла (при разряде через нее батареи малоиндуктивных конденсаторов в несколько МДж), что примерно соответствует объемной плотности энергии ТНТ. Но для хранения - не годится. Сверхпроводящие катушки могут создавать и удерживать неограничено долго поля до 17 Тл, но это "совсем другая песня". Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
Aner 13 July 10, 2012 Posted July 10, 2012 · Report post У америкосов рекорд 107 Тл. на сверхпроводящей катушке. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
dinam 10 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post 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. Ничего не мешает, кроме паразитных емкостей. Так что вы оба правы, не вижу ни каких противоречий. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
Tanya 5 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post У америкосов рекорд 107 Тл. на сверхпроводящей катушке. Ссылку бы... Внутри вставка? А что рекорд... Вот взрывом уплотняют поле, но для нужд ТС это не годится. Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
A.W.P. 0 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post Ничего не мешает, кроме паразитных емкостей. Так что вы оба правы, не вижу ни каких противоречий. Паразитные емкости-это уже вторичное препятствие, наряду с активными потерями на таких скоростях разряда (представьте, например, что работаем с накопителем, имеюшим одновитковые обмотки, с мегаамперными токами и единицами вольт и паразитные емкости не мешают). Пока ТС не может смириться с необходимостью иметь коммутатор с высокой коммутационной способностью: не меньше, а реально даже в несколько раз больше, чем пиковая мощность в нагрузке. 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. Если не рассматривать некие полуабстрактные "внутренние энергии сердечника" (все равно они нам не доступны для использования), то чтобы запасти магнитную энергию в сердечнике (не обязательно ферритовом , можно запасать и вообще без сердечника) надо пропустить ток по катушке. Чтобы затем высвободить эту энергию на другую катушку, надо изменить (оборвать) ток в первой катушке (или воздействовать на накопитель взрывом и т.п. способами, но в этом я не разбираюсь и, вроде, Вам этот способ не интересен). И чем с большей скоростью мы хотим выводить энергию из накопителя (больше мощность), тем выше требования к ключу, размыкающему первую обмотку. Полная аналогия с тем же конденсатором: вот стоит он заряженный, весь такой высоковольтный, переполненный энергией, но без коммутатора Вы эту энергию на нагрузку не передадите! И мощность (коммутационная способность) коммутатора не может быть меньше пиковой мощности в нагрузке. Очень хорошо, что у Вас есть работающая установка! Исходя из Вашего описания установки, сделать лучше (на других принципах) будет очень сложно, особенно в части быстродействия и стоимости. Чтобы появился шанс, что форумчане посоветуют нечто конструктивное, Вам надо самому определиться, что же не устраивает в нынешней установке (я пока, как дилетант в этой проблематике, после беглого просмотра "интернета", могу предположить, что чем-то не устраивает применение тиратрона?) Или все устраивает?! Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
iiv 48 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post ... Вам надо самому определиться, что же не устраивает в нынешней установке (я пока, как дилетант в этой проблематике, после беглого просмотра "интернета", могу предположить, что чем-то не устраивает применение тиратрона?) Или все устраивает?! да прорва всего не устраивает... Тиратрон дохнет быстро, разрядник вместо него не обеспечивает точное время начала импульса и полный запрет на пересечение границ из-за МАГАТЭ. Зависимость от поставщиков тиратронов (одному госдеповскую лицензию подавай, другой краснеет, буреет, но не хочет туда поставлять). Зависимость от ВВ конденсаторов. Кроме ГА никто на 10 кА хорошие конденсаторы не делает, приходится мутить сборки по сотне с очень аккуратной их коммутацией (это не LVDS соединять, а серьезно по заумнее так как ток только по периметру проводников идет), что очень не технологично... Ну если еще и массогабариты можно уменьшить, то вообще классно было бы :) Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
dinam 10 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post Т.е. вы считаете, что 700кА всяко проще разорвать за десятки наносекунд Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
A.W.P. 0 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post А Вы сейчас обходитесь без импульсного силового трансформатора? т.е. 70кВ*8кА-как раз то, что нужно Вашей нагрузке? Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
iiv 48 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post А Вы сейчас обходитесь без импульсного силового трансформатора? импульсный силовой трансформатор + умножитель есть конечно, дает желаемые 70кВ на несколько сотен милиампер. Живет в масле, повторяться не буду, гляньте на ссылку я этот вопрос совместно с форумчанами очень подробно там муссолил :) Заряжает конденсатор, который потом через ключ-то (тиратрон) и разряжается. 70кВ*8кА-как раз то, что нужно Вашей нагрузке? когда больше, когда меньше, и времена разные бывают, иногда 10нс, иногда 1мкс, у меня уйма разных нагрузок :) Т.е. вы считаете, что 700кА всяко проще разорвать за десятки наносекунд я этого не говорил, но почти уверен, что есть какое-то разумное решение использовать маломощный ключ с очень коротким фронтом около 3нс ну, может быть, вместе с дешевым, мощным, но не управляемым разрядником Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
A.W.P. 0 July 11, 2012 Posted July 11, 2012 · Report post Я имел ввиду импульсный трансформатор на те самые сотни МВт, согласующий параметры сборки ВВконденсатор+тиратрон с требованиями нагрузки. Просто как я помню из книг Вдовина, более распространена практика выбирать компоненты генератора импульсной мощности, не ограничивая себя жестко параметрами нагрузки. Может тогда и перечень подходящих доступных Вам тиратронов расширится, и с подбором ВВ-конденсаторов станет легче? (впрочем, по конденсатором, мне кажется, проблема значительно проще, чем другие, озвученные Вами). И ИП накачки станет менее высоковольтным (проще, дешевле, компактнее)... Трансформатор выглядит и наиболее естественным местом для суммирования мощности от нескольких генераторов (ячеек). Quote Share this post Link to post Share on other sites More sharing options...
