Coilgun

[Famine]

Hallå.
Jag har funderat ett tag på att bygga en coilgun, mest som ett kul projekt och för att lära mig lite om elektronik. Har läst lite men är inte så överdrivet bra på elektronik(men man måste ju börja någon stans). Jag började med att läsa lite om elektromagnetism och stötte på termen monopol magnet. Men efter lite sökande visade det sig att ingen lyckats tillverka en, annars hade det kanske fungerat bra till en coilgun. Men men, jag har gjort ett kopplingschema och skulle vara tacksam om någon skulle vilja kolla på det och säga om det skulle fungera eller om det är helt fel.


C1 ska symbolisera en kondensatorbank, jag har kondingar till att komma upp i 3520µF och 200 V. Om jag inte räknade fel så är det ungefär 70J. Är detta tillräckligt för att överhuvud taget kunna få iväg nått eller krävs det mer energi?

Motstånden R1-R6 ska fungera som spänningsdelare och även begränsa strömen så att inte likriktarbryggan (B1) blir blåst. Jag räknade på det och kollade lite vad som fanns på elfa och kom fram till att om jag lät R1-R3 vara motstånd på 1kohm 20W och R4-R6 vara motstånd på 220ohm 20w skulle jag få ett spänningsfall från 230 V som det är i uttagen till 200 V som jag vill ha till kondingarna. Spänningsdelaren begränsar även strömen till ungefär 0.25 A.

T1 är en tyristor, jag tyckte det kändes säkrare att ha det som avfyrning än att bara ha en tryckknapp.

D1 är den delen jag är mest osäker på. Eftersom man får en rusning när strömmen till spolen bryts är det bra att ha något som kan släcka den pulsen, jag tror jag har läst att man kan göra det med en vanlig diod men då tar det ganska lång tid för pulsen att dö och i en coilgun vill man väll att pulsen ska vara över snabbt? En zener diode ska släcka pulsen snabbare men jag vet inte så mycket om dem så vet ej vilken watt den behöver vara eller specifikationer för den överhuvudtaget. Eller ens om det ska vara en zener diode, läste lite om Avalanche dioder med men hittade inte vad de hette på svenska eller ens några specifikationer på en, men de verkade vara som zener dioder fast för högre volt.

Och sen till sist, finns det något enkelt sätt att bestäma hur lång pulsen ska bli, annat än att ändra kapacitancen i kondensator banken då. Kan man sätta en vrid potens eller något liknande för att bestämma hur lång pulsen ska bli? Eller får man helt enkelt testa sig fram med olika lång spole tills man hittar det ultimata?

Tacksam för svar.

[Bonehead]

Verkar vågat att köra direkt från vägguttaget

3520µF och 200V bör dock räcka för att skicka iväg en projektil med blandad effektivitet beroende på hur bra timing du får till. Har för mig jag lyckades skjuta iväg en 5 grams projektil cirka 15 meter med 2240µF och 200-220V.

[Famine]

Ja det är ju det med timingen som är problemet, finns det inget enkelt sätt att kontrollera pulsen?

[Walle]

Tycker också det verkar vågat att köra med 230V direkt.

Sen funderar jag på hur det kommer fungera med tyristorn. Visserligen tömms ju kondensatorbanken, men likriktaren kommer ju fortsätta mata direkt till tyristorn, varpå den aldrig kommer bryta strömmen till spolen, eller missar jag nåt?

[Fagge]

I stället för thyristor så kan man använda en elektromagnet som slår ihop 2 kopparbitar.

Men denna sköt jag 24g järnbit genom en kartong & 2 cola burkar.
Likriktad 230VAC & 6600µf

[Electricguy]

jag tycker inte om mekaniska brytare, dom låter en massa och sen blir det gnistor. en tyristor är tyst och ger inte gnistor. och den är liten och kompakt. men det är vad jag tycker.

[Mindmapper]

Det ska till en skaplig tyristor som ska ladda ur 70J, snabbt som tusan. Men det beror ju också på hur spolen är gjord. Det skulle vara det första jag skulle se till att ha koll på. En mekanisk avfyring förstörs inte på samma sätt som en tyristor.

Edit. Har du tittat i de trådar som redan finns i projektdelen om detta. Finns mycket intressant där.
Edit2. Ser inte så bra ut med 200V kondingar eftersom du får mer än 300V DC likriktat från nätet. Har du spänningsdelat rätt är det OK. Annars kommer den magiska röken kommer att släppas ut efter ett tag. Och i detta fall skulle jag välja att släppa ut den utomhus. Eftersom magisk rök från kondingar luktar bläää, dubbelt bläää. Inte så hälsosamt att vara i närheten av heller då grund av explosionsrisk.

[Mindmapper]

Tror att du räknat fel. Enligt mina beräkningar får jag ca 0,8A och runt 250V till kondingen.

Edit. 0,8A är toppström. Men kondingen kommer att ladda upp till toppspänningen efter en stund.

[Famine]

Sen funderar jag på hur det kommer fungera med tyristorn. Visserligen tömms ju kondensatorbanken, men likriktaren kommer ju fortsätta mata direkt till tyristorn, varpå den aldrig kommer bryta strömmen till spolen, eller missar jag nåt?

Jag slår ifrån nätet när kondningarna är fulla, kanske skulle sätta en diode eller något som tänds när det har hänt så man ser. Tyristorn slår sen ifrån när kondingarna är tomma.
Kondingarna klarar mer än 200V men vill inte ladda upp dem till mer, enligt vad som står på dem ska de klara 325V.
Om man inte ska köra dirket från väggutagget, använder man batterier då och har någon krets som får upp spänningen? Och när man räknar för spänningsdlearen är det väll U2=(U1*R2)/(R1+R2) som gäller? Det ger i mitt fall (230*1000)/(1220)=~188V och strömen är väll A=V/I och det ger 188/1220=~0.15A.
Men hur är det med diode? Behöver man en för att skydda resten av kretsen?
Tacksam för alla svaren, och ifall mina uträkningar är fel så skulle jag bli glad om ni berättade hur så man lär sig något.

[Mindmapper]

Du har 3st motstånd parallellkopplade i serie med 3st till i // (// = parallell). Vad den resistansen blir får du räkna själv!

Strömmen genom dessa blir I = U/Rtot.

Spänningsfallet över R1//R2//R3 (R1//) är den spänning du får över C1. Enligt ohms lag U1 = I * R1//. Observera här att kondensatorn kommer att ladda upp sig till toppspänningen. Tidigare har vi använt spänningens effektivvärde. U1topp = U1 * (roten ur 2). Edit2. R1// kommer att ladda ur en del så att det blir inte riktigt fullt upp till toppvärdet.

Ett sätt är att du mäter späningen över kondingen och avbryter när spänningen börjar närma sig gränsen för vad kondingen tål. Men då måste man först räkna ut tidskonstanten för RC-kretsen så att man ser att man hinner bryta.

Ska du få en riktig fart på smällen ska du tömma kondingen snabbt. Hur snabbt du kan ladda ur beror på total resistans i ledningar, kontakter och spole samt reaktansen i spolen. Allt detta ger en total impedans Z som bestämmer strömmen. Lyckas du få ned Z mycket kanske till 0,3ohm skulle strömmen bli runt 100A. Mycket av energin används för att skapamagnetfält och skicka projektilen i omloppsbana. Sedan har du inte så mycket kvar av energin.

Edit. En del använder vridtrafo för att öka spänningen till kondingen långsamt. Sök och läs, i projektdelen här på forumet finns det mycket att lära. Men det var en stund sedan de verkliga smällarnas tid var.

[Walle]

Jag slår ifrån nätet när kondningarna är fulla, kanske skulle sätta en diode eller något som tänds när det har hänt så man ser. Tyristorn slår sen ifrån när kondingarna är tomma.

Kondensatorbanken kommer att laddas ur genom R1-R3, så jag skulle lägga en lämplig diod mellan R1-R3 och C1. Edit: Å andra sidan så blir strömmen endast 798 mA, så man kanske inte måste bry sig så mycket om det. Det är ju bra att ha en drain resistor som tömmer kondingen ifall du inte avfyrar.

Har jag inte helt fel kommer du med din spänningsdelare ladda kondensatorbanken till ca 266V

U2 = ( R1 / (R1 + R2)) * U1

I din krets är R1 = 73.3 Ohm och R2 = 333.3 Ohm. Det ger:

U2 = (73.3 / (73.3 + 333.3)) * 325 = ~266. Varför 325? Vi måste räkna på toppspänningen som är Uin * sqrt2, således: U = 230 * 1.41 = ~325

Observera att det var länge sedan jag räknade på sånt här. Sitter som bäst och funderar på hur spänningsdelaren påverkas av att kondensatorbanken ligger paralell med R1-R3 (Kondensatorbanken påverkar ju spänningsdelarens totala reaktans). Men i.o.m. att kondensatorn leder mindre ju mer laddad den blir så bör det hela stabilisera sig när den når fulladdat. Däremot kanske man måste fundera över dimensioneringen på R4-R6 samt likriktarbryggan, i.o.m. att kondensatorbanken kommer skapa en högre ström genom bryggan samt R4-R6 och bryggan än när man räknar på spänningsdelaren utan last.