Fråga: Kondensatorer & Spole

[Darkkanex]

Hejsan!
Jag och några kamrater håller på att försöka konstruera en Coilgun. Jag har läst på om detta, men måste ändå säga att jag verkligen inte har särskilt stor kunskap inom detta område.
Vi har lindat en spole med c:a 12 lager och 1,7 mm tjock koppar tråd (ifall jag inte missminner mig) och har även tillgång till ett antal kondensatorer på c:a 550 μF och 35V (såvitt jag vet, är det plattkondensatorer) samt en variabel strömkälla (en liten box som går från 0-40 V och 0-3 A). Dock fungerar det inte riktigt som vi har tänkt oss.

Spolen fungerar (kopplat till ett bilbatteri och slagit lätt med kabel för att få en kort ström, vilket fick projektilen att flyga iväg) och kondensatorerna fungerar (provat att ladda upp dem och sedan få en lampa att blinka till) men när man väl ska använda de tillsammans, dvs. ladda upp kondensatorerna (jag vet att man laddar upp kondensatorn i en separat krets och sedan endast ansluter den i en krets till spolen) och sedan få projektilen att flyga ur spolen, fungerar det inte alls... Ingenting händer... Frågan är, är det en större farad som man eftersöker (dvs. parallell koppla ett par till kondensatorer) eller är det spänningen på kondensatorerna som ska vara högre?
(Men behöver man inte ha en större spänningskälla då eftersom spänningen i kondensatorn ökar tills att den är på samma nivå som strömkällans?)

Ber om ursäkt ifall frågan uppfattas som dum, men som sagt inte så pass erfaren...men man måste väl börja någonstans?

Tackar på förhand för eventuellt svar!

[Bonehead]

Högre spänning = högre ström = starkare magnetfält
Högre kapacitans = längre magnetfält(tidsmässigt).
Med så låg spänning som 35V kommer ni behöva väldigt mycket mer kapacitans än 550µF.
Har ni däremot högre spänning så kan 500µF räcka, beroende på projektil tyngd, hur 'tight' det är mellan spolen och projektilen och diverse andra faktorer.

[Andax]

Man kan ju räkna ut lite riktvärden på saker och ting så blir det kanske lättare att dimensionera.

Mängden energi som lagras i en kondensator är E = 1/2*C*V^2, där C är kapacitansen i Farad och V är spänningen i Volt över den medan rörelseenergin i en massa är Ek = 1/2*m*v^2, där m är massa i kg och v är hastigheten i m/s.

Eftersom världen är som den är kan man ju inte få högre rörelse energi i din massa än den som du tillför (i det här fallet via kondingen) så då kan man ju räkna ut en övre gräns på hastigheten om man sätter Ek = E och löser ut v.

Dock är säkert förlusterna säkert ganska stora så om du sätter Ek = 0.1*E är du nog närmare sanningen.

[Darkkanex]

Tack för de snabba svaren!
Vi har tidigare räknat lite med de formler som ni nämnde men jag måste erkänna att vi kan ha varit lite väl optimistiska gällande energi förlusterna och därav haft alltför fjuttiga kondensatorer. Jag har lyckats skaffa fram ett par till kondensatorer, varav 2 är på 4700μF 25V, så nu borde det fungera. Vi skall göra ett nytt försök imorgon, skall uppdatera om resultatet då detta är gjort.

Föresten, det är väl inget speciellt man borde ha i åtanke gällande elektrolytkondensatorer? De är väl precis som andra kondensatorer förutom att lagret emellan plattorna är någon vätska?

[sebgus]

Darkkanex:

Ang. elektrolyterna så bör man helst inte polvända dem . Kan smälla då!

[Bonehead]

Samma sak med att inte köra på för mycket spänning, inte seriekoppla och så vidare...

Eller seriekoppla kan man göra men risken finns att kondensatorerna laddar upp lite ojämt och så får den ena för mycket = poff, men det hänger också på hur mycket spänning man lägger på ...

[Darkkanex]

"Good news everyone!"
Idag mötte jag och en av kompisarna. Vi provade först med att köra med endast en 4700μF kondensator, men då projektilen endast åkte in i spolens centra och inget mer bestämde vi oss för att parallell koppla två stycken. Efter att ha laddat upp dem (och varit noga med att inte applicera för stor spänning, vi körde på 23V vid laddning med tanke på att båda kondensatorerna låg på 25V vardera samt att inte polvända) så avfyrade vi sedan och projektilen flög iväg 2.1m, vi approximerade hastigheten till c:a 5m/s.
Nu när vi har lyckats få detta att fungera så skall vi diskutera hur pass mycket volt respektive farad vi skall ha på kondensatorerna, större volt ger ju mer energi men då behöver man något som kan transformera upp spänningen eftersom vi antagligen ska använda batterikälla i den slutgiltiga versionen.

Vore uppskattat ifall detta topic skulle kunna ligga kvar (inte raderas) då man skulle kunna endast svara på det ifall något problem/fråga skulle uppkomma (har på känn att vi är långt ifrån klara med allt och att många hinder ligger framför oss).
Tack igen, grymt bra respons tid på detta forum!

[Andax]

Grattis! Nyfiken som man är så vore det kul att veta hur tung projektilen är?

[Bonehead]

Och i fortsättningen, kom ihåg att bilder ALLTID är uppskattade

[Darkkanex]

Projektilen som vi använde vid försöket (vi har 3st storlekar, men hade bara just då tillgång till den mellersta) väger c:a 2,5 g, så det är inga stora dödsprojektiler vi använder och tänker använda Skall se till att en av medlemmarna med digitalkamera börjar dokumentera arbetet lite mer noga nu när vi har blivit klara med vår lilla prototyp, just nu har jag bara fyra lågupplösta filmer som jag tog med mobilen.

[Darkkanex]

En liten uppdatering angående den coilgun vi höll på med förut. Vi skall nu gå till den slutglitliga versionen och har beräknat att med bortfallet (som var c:a 99% men som vi beräknar effektivisera till ungefär 90% genom att ha fler lager, 25 istället för 12, samt se till tjockleken och göra den effektiv kontra storleken) behöver vi en något starkare (22 000 micro farad) kondensator för att få en utgångshastighet runt 50 m/s. Vi har tänkt att beställa en 63 V 44 700 micorfarads kondensator från Elfa (för att vara på den säkra sidan att vi får iväg projktilen i någon bra hastighet) och ha 7st 9V batterier som strömkälla, samt ett antal strömbrytare för att justera växla mellan uppladningskrets och avfyrningskrets samt avfyrning och någon sorts säkring. Men ett antal fråogr har uppstått så här precis innan vi skulle beställa:

1. Kommer batterierna att fungera som strömkälla eller kommer de att laddas ur på direkten innan kondensatorerna ens är uppladdade?

2. Hur stor ampere ska man räkna med för att knapparna/brytarna till kretsarna skall hålla och ej brinna upp? Hur kan man räkna på amperen i en krets från en kondensator?

3. Ifall nummer 1 ej skulle fungera, något förslag? Att ha någon tranformator som skulle kunna få ner volten från ett väguttag till 63 V? (Har varit lite svårt att hitta en någorlunda billig sådan)

Därutöver kan det tilläggas att detta är vårat projektarbete så all hjälp är otroligt välbehövlig.

Tackar igen på förhand!

[Bonehead]

Lite svårt att svara på 1 och 2 utan att veta hur kretsen ser ut.. Du bör börja med att testa hur mycket ström du kan lura ur dom seriekopplade batterierna så har du någon aning hur du ska dimensionera resten, förutsatt att du inte begränsar med något motstånd.

3: Du skulle t.ex kunna göra något i stil med vad jag gör, använda en DC källa för att generera AC fyrkants puls med en 555 krets, behövs komplettera med transformator och lite småtjafs, går att hitta på kjell.com..

http://tacashi.tripod.com/elctrncs/555sstc/555sstc.htm

Du kan behöva öka kondensatorns storlek i den kretsen för att få ner frekvensen till något som funkar med en "vanlig" 50hz trafo.

[BikerBoyIEO]

Hejhej tack för svar, jag är med i detta projekt också
kopplings schemat finns på:
https://files.itslearning.com/data/1143 ... schema.jpg
Det är en liten ändring i det och det är att strömkällorna(batterierna) är seriekopplade istället för som på bilden paralell.

Om jag har förstått det rätt så gör 555 kretsen om dc till ac?

då e frågan vad är det till för nytta?

när du säger att vi borde då öka kondensatorn till stoleken är det spänningen eller kapasitansen vi pratar om då?

[Mindmapper]

Nja. 9V batterier tror jag inte mycket på, kan gå men på gränsen. De innehåller löjligt lite energi.
Om ni får tag på en trafo med 2st 24V lindningar skulle ni kunna seriekoppla dessa och få ut 48V. Eller 2st trafos med 24V vardera. Mät att de ger ut runt 48V. Ger de inte ut det så vänd på en av lindningarna.

Det är den AC-spänning (effektivvärde), som behövs för att efter likriktning, ladda upp kondingen till 48 * 1,414 = 67,9V . Trots att likriktaren försnillar lite spänning får ni ändå lite för hög spänning. Ladda via ett motstånd 500ohm - 2kohm någon Watt. Det tar då lite tid att ladda upp, bryt när ni kommer upp mot 60V. Ni måste ha en multimeter för att mäta.

Se till att ni får polariteten rätt. Dvs. + från likriktaren mot + på kondingen.

Med 555 måste man lägga till dubblare eller tripplare för att få en högre DC spänning än AC.

Edit: Eller trafo och likriktare.

[Borre]

Du bör inte ligga så nära märkspänningen på kondensatorn, är den märkt med 63V är nog en spänning på runt 50V mer vettigt.