Jakiś czas temu zaprezentowaliśmy Państwu wstęp do projektu ProtonShooter, którego opis nadal pozostał nie dokończony bo i pewnych problemów nie udało nam się rozwiązać. W tym eksperymencie postanowiliśmy zająć się tylko generowaniem impulsów udarowych prądu z baterii superkondensatorów oraz ich pomiarami. Jest to kluczowa kwestia w tego typu urządzeniu a zarazem najbardziej newralgiczny jego punkt.

Cóż więc zatem zmajstrowaliśmy ? Ano doszliśmy do wniosku, że zanim zaczniemy generować nasze impulsy dobrze by było w jakiś sposób obserwować co nam powstaje. I tu od razu postanowiliśmy wykorzystać zmyślne urządzenie jakim jest przetwornik pomiarowy prądu, którego działanie opiera się o zjawisko Halla, wyprodukowany przez firmę LEM . Więcej informacji o tego typu przetwornikach znajdziecie Państwo w innym, naszym artykule w tym miejscu. Zastosowany przez nas przetwornik o symbolu LT1000_Si ma zakres pomiarowy +/- 1500A i jest wyjątkowo szybki więc z powodzeniem nadaje się do naszych celów. Na jego temat również zbytnio nie będę się rozpisywał i odeślę Państwa do noty katalogowej dostępnej tutaj.

Do poprawnej pracy wspomnianego przetwornika potrzebujemy praktycznie tylko dwóch rzeczy: symetrycznego źródła napięcia +/- 15 V i rezystora pomiarowego lub kilku rezystorów, jeśli chcemy uzyskać większą precyzję i przełączać je w zależności od tego, jakich prądów się spodziewamy. Zarówno zasilanie jaki i rezystory umieściliśmy na jednej płytce PCB. Jako zasilanie zastosowaliśmy symetryczną przetwornicę zasilaną bezpośrednio z sieci 230V, oczywiście nie kupiliśmy jej specjalnie do tego celu, ale akurat poniewierała się w zasobach.

Na płytce znalazły się dwa zakresy pomiarowe na prąd 1000 i 1500 A oraz gniazdo BNC do wyprowadzenia sygnału pomiarowego 1V/kA lub 5V/kA np. wprost do oscyloskopu bo tylko tam będziemy mogli zaobserwować kształty bardzo krótkich impulsów.

Nasz przetwornik może oczywiście mierzyć prądy stałe i zamiast oscyloskop wystarczy wpiąć w gniazdo najzwyklejszy multimetr. Do naszych celów jednak to nie wystarczy. Na zdjęciu powyżej widzimy pierwsze stanowisko testowe w którym baterię sześciu kondensatorów ładujemy do pewnego napięcia i za pomocą grubych przewodów dokonujemy krótkiego zwarcia szybko zderzając rozpędzone w dłoniach elektrody.

Tutaj nie stosujemy żadnego elektronicznego przerywacza więc takie zwarcie grubych miedzianych przewodów podłączonych do baterii superkondensatorów mogło by się bardzo źle skończyć bo prąd zwarcia takiego kondensatora ze względu na bardzo niską rezystancję wewnętrzną wynosi aż 10 kA i jest to prąd niszczący kondensator. Podstawowe informację o tych kondensatorach zamieściłem we wspomnianym wcześniej artykule. Zachęcam Państwa do przeczytania tego artykułu by wiedzieć z jakim źródłem prądu mamy do czynienia. Artykuł można zobaczyć klikając na ten link.

Maksymalne napięcie baterii to 16V jednak w trakcie prób zwarciowych nie przekroczyliśmy napięcia 8V ze względów bezpieczeństwa. Jak na kolejnych zdjęciach będzie można zobaczyć, że już takie napięcie  powoduje przepływy prądu na poziomie 2000A przy krótkich impulsach i ciekawą eksplozję sypiącą snopem iskier w miejscu zwarcia.

Na tym zdjęciu widzimy efekt zwarcia przy napięciu ok. 8V, rozbłysk jest potężny a i efekt dźwiękowy niczego sobie. Przy tego typu próbach trzeba bardzo uważać by nie prowadzić takiego zwarcia zbyt długo. Najlepszym rozwiązaniem jest rozpędzenie przewodu w dłoni u uderzenie nim o drugi. W taki sposób można w mierę bezpiecznie uzyskać krótki impuls.

A tu powyżej możemy zobaczyć przebieg prądu zwarcia (pomarańczowy) i napięcie na baterii kondensatorów (niebieski). Wartość prądu szczytowego impulsu wyniosła 1900 A, bardzo mocno zastanawiałem się nad tym, co dzieje się po zaniku prądu i tą dolną częścią oscylogramu. Wydawało nam się, że być może dzięki jakiejś indukcyjności przewodów powstało napięcie wsteczne podtrzymywane przez wyładowanie iskrowe jednak doszliśmy do wniosku, że przekroczony został zakres pomiarowy przetwornika i doszło do nasycenia rdzenia ferrytowego, który się tam znajduje. Zgromadzona w nim energia przekłamuje wynik pomiaru, ale tylko jeśli chodzi o prąd płynący w drugą stronę.

Jak się będzie można przekonać w drugiej części artykułu, gdzie będziemy mieli do czynienia ze znacznie niższymi wartościami prądów zjawisko nie występuje nawet pomimo dużo dłuższych przewodów, których indukcyjność na pewno jest większa.

A tymczasem poniżej zamieszczam jeszcze kilka efektownych zwarć. W przypadku tego typu wyładowań przebiegi prądów nie zawsze mają charakter pojedynczego impulsu. Czasem wyładowanie składa się z wielu mniejszych impulsów. Wszystko też zależy od rodzaju materiału przewodnika. Górne wyładowania to stal a poniżej obie elektrody były miedziane.

Widzimy niebieską poświatę oraz zupełnie inne iskry - miedź stapia się w małe kuleczki, które nie iskrzą jak w przypadku stali. Przebieg prądu też wygląda trochę inaczej.

Teraz dla odmiany dwa wyładowania wykonane starym kluczem. Są na pewno stalowe ale skład tych stali już na pewno był inny bo i barwa i charakter wyładowania się zmienił.

Ale nie mieliśmy się przecież zajmować iskrzeniem, w tej części chciałem sprawdzić mój układ pomiarowy, który spisuje się całkiem nieźle, pomimo pewnych przekłamań polegających na pokazywaniu prądu płynącego w drugą stronę podczas gdy wcale takie zjawisko nie występuje. Już na ostatnim oscylogramie przedstawionym powyżej, gdzie wartość prądu nie przekroczyła 1,5 kA zjawisko co prawda występuje. ale tylko nieznacznie. Cały układ został skalibrowany na spawarce łukowej i boczniku prądowym, Okazało się, że do płytki trzeba wstawić jeszcze potencjometr w szereg z rezystorem pomiarowym by dokładnie skalibrować wskazania bo pomimo zastosowania rezystora takiego jak podaje nota katalogowa układ nie wskazywał dokładnie tego, co powinien. Na kolejnej stronie podjąłem próbę elektronicznego formowania impulsu wysokoprądowego.

Odwiedź nas na Allegro: PaneleAllegro.pl

Komentarze

PaneleAllegro.pl darmowe panele allegro