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2006年10月16日(月) 17:41
石塚電子の詳細なデータシートに、恐ろしい記載があった。どうやらバリスターの耐久性は想像より遙かに劣るようだ。
例のZ7D241だと、最大1750Aに耐えて1250Aなら2回まで耐えられると称している。では、1万回まで耐えられる電流はどの程度だろうか?
何と、わずか25Aなのである!
10万回に耐えられるのは15Aまで。
500Aで1万回に耐えるためには、20パラにしないといけない。しかも、20個も使ったのでは「どれか1つが壊れるまで」の寿命は1万回を遙かに下回る。
直径22.5ミリと10円玉並の大型機種でも130Aである。4パラでかろうじて信頼性を確保出来るか?というところ。厚みが1センチ近いので実装は厄介だ。
バリスターを使ったのでは、ある段階から故障の多発に悩まされるのは必至である。最初の数発数十発は快調に動作するだろうが・・・
やはり、最初の危惧は正しかった。
バリスターとは雷や別の装置に起因する外部的サージに備えるための使い捨てパーツなのである。自らには責任が無いがまさかの場合に連鎖破壊しないよう、保険として使うパーツなのである。
自らが恒常的にサージを発生すると分かっている場合に、それにフタをするために使うパーツではない。バリスターなど使わなくてもサージが発生しないように設計し、その上で取り付けるものなのだ。
設計の必須パーツとしてバリスターを組み込むのは、研究室の装置では許されても実用品では許されない。
となると、パルスYAGの方も設計を修正せねばならない。コンデンサーの放電で「なぜか」サージが発生するので充電器にバリスターを取り付けたが、発射のたびにサージが発生するのは設計ミスである。なぜサージが発生するかその原因を突き止め、サージが発生しないよう回路に修正を加えねばならない。その上で、単なる保険としてバリスターを付けるべきだ。保険を毎回適用していたのでは保険屋が怒るよな
(^_^;)
繰り返すが、研究室レベルならバリスターで応急処置してもいい。研究所を自称しているようなサイトでは面倒なこと考えずバリスター等で処置してガンガン話を進めて行けばいい。
コイルガンのサージが厄介なのは、コイル性であること。つまり、ピーク電流を小さく出来ない。ピーク500Aを想定したコイルガンではどうしても最大500Aのサージが発生する。だから、バリスターの寿命を延ばせない。
また、寿命1万回というスペックには、サージ間隔10秒との条件が付いている。バリスターバンクを共有させても、ミリ秒単位で立て続けに40回のサージが加わる。共有方式を採ってもバリスターの寿命は大して延びないだろう。
結論として、信頼性のある多段式コイルガンを作るためにはバリスターを使ってはならない。昨日考えたコンデンサー併用方式を基本にして、回路を詰めねばならない。ハイサイドの素子のゲートを駆動する回路も考えねばならない。
コンデンサー併用ではパルスが重なると性能を保証するのが難しい。定数のバランスが微妙なのだ。となると、6セット程度を使い分けるのが良いだろう。プロジェクタイルが低速の前半に2セットほど使い、立て続けにコイルユニットが稼働する後半は4セット程度でシフトを組む。
つまり、ブレーキユニット1がコイル1番5番9番・・・を受け持ち、ユニット2はコイル2番6番10番・・・を受け持ち、という感じで1つのユニットに加わるサージの間隔を伸ばすのである。
ゲート駆動やコンデンサー充電配線の実装まで考えた回路の複雑化を考えると、ここに至ってはブレーキングに固定抵抗を使うシンプルな回路も再検討の価値がある。
ずっと117μHでシミュレートしているが、最終的にはもう少しインダクタンスを減らしてピーク電流を高くする方向で考えている。通電時間が短い方が有利だからである。かと言ってピーク電流が高くなり過ぎるとスイッチング素子もダイオードも大変になるしコイルの直流抵抗で失われるロスも増える。やはり500Aあたりが良いところだろう。
ピークが約500Aでサージを400V以下に抑えるには、ブレーキング抵抗は0.8Ω以下でなければならない。500Aと0.7Ωの組み合わせてシミュレーションしてみた。
コイルのインダクタンスは65μHで直流抵抗50mΩとした。確かにダラダラと電流が流れ続けるが、それほど酷くもない。このまま、もしくは少し改良を加えるだけで充分使い物になりそうな感じがする。何と言っても圧倒的に回路がシンプルだし信頼性もある。メインコンデンサーの放電が終了する前にブレーキを掛けるとサージ電圧が上がることだけ要注意である。だが、通電時間を長目に設定するのは特にデメリットもない。
性能上重要なのは、いかに高速にコイル電流を抜くかの方である。
written by higashino [コイルガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]
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