Dimensions d'une bobine/accélérateur électromagnétique

[invite93d2be1e]

Bonsoir à tous, j'ai réalisé à l'aide d'un schéma disponible sur ce site http://www.chynehome.com/web/
un circuit de charge à même de porter 2000 µF à 300V, ceci en 30s. L'idée étant de décharger ces condensateurs dans une bobine pour accélérer un objet .

Cette réalisation a été effectuée dans le cadre d'un tipe.

Tout cela est fonctionnel mais je suis un peu perplexe devant les dimensions optimales à conférer à la bobine. D'après ce que j'ai compris, son inductance est un paramètre jouant à la fois en faveur du mouvement et en sa défaveur... L'inductance étant proportionnelle au nombre de tours au carré.
(l'inductance à aussi son rôle à jouer dans la réponse temporelle, mais bon, c'est surtout l'effet sur le projectile qui m'intéresse ...)
J'utilise du fil AWG 24 soit 0.5mm environ de diamêtre.
Les bobines que j'ai construites sont longues de 1.5cm environ, pour un diamêtre interne allant de 0.6 ( paille ) à 0.9 ( effaceur ) mm, avec une vingtaine de tours sur 4-5 couches.

Qu'en pensez-vous?
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[inviteede7e2b6]

ce qui fait 100 tours.... mouaif , ça fait pas une inductance phénoménale...

le calcul ici :
http://www.tavernier-c.com/bobinages.htm

que donnent les essais ? HMHA ça risque la grosse étincelle

2000µF @ 300V fait gaffe ! y'a de quoi assommer un bœuf...

[invite93d2be1e]

Je lance des clous privés de leur tête à une dizaine de mètre, un peu moins. Plus lourd ça part à quelques mètres pas plus ( je tire depuis 1m30 de haut )

Je sais que le rendement de ce genre de machine est piètre, mais je pensais faire un peu mieux.
En tous cas, la bobine est chaude après un tir. Effet joule==> catastrophe pour le rendement.


j'ai monté un thyristor que j'attaque avec un bouton poussoir, ça évite l'étincelle farceuse qui m'a déjà fait fondre deux interrupteurs ( dont un dit de puissance...).
Les condensateurs sont tours montés en parallèles avec des raccords rapides. ( je voulais pas faire de soudure sur les condensateurs).

[invite93d2be1e]

d'ailleurs c'est un peu une faille du circuit original. Un bouton poussoir sert une fois si mis dans cette situation, pas plus

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteede7e2b6]

sauf erreur de calcul , ça fait , tout de même , 90 joules !

l'énergie d'une cartouche de .22 LR c'est 100 joules (de mémoire), et ça tire un peu plus loin

ton rendement est calamiteux, y'a des os à ronger...

[inviteede7e2b6]

as-tu examiné ton courant de décharge ? (il faut un oscillo à mémoire) ça peut être intéressant.

[invite93d2be1e]

Je confirme pour les 90 joules...théoriques, une intégrale me donne 45 joules dissipées dans la résistance interne de la bobine , valant1 Ohm. J'ai trouvé cette résistance en utilisant la conductivité du cuivre et la longueur de fil utilisée.

Bon, toujours est-il que les 45 joules restantes ne sont pas transformées en énergie cinétique, le parpaing s'en souviendrait sinon ( calculs théoriques donnent une vitesse de sortie de l'ordre de 100 m/s).Je vais peut être essayer d'introduire un coefficient de frottement dans l'équa dif du mouvement pour tenter de corriger ça. ( ça reste de la correction au marteau, mais bon, c'est ça les tipe).

Bonne idée que d'observer la décharge à l'oscillo. Mais j'ai calculé un pic d'intensité de 120 A ( pour une inductance valant 1mH) au cours de la décharge, je pense que je grille la machine si je fais ça, non? (enfin, son fusible...)
je vais faire peur à mon prof en lui demandant xD.

[invite93d2be1e]

heu , un oscillo à mémoire peut fonctionner comme ampéremêtre? sinon il faut mettre une résistance dans le circuit et prendre la tension à ses bornes lors de la décharge.

[inviteede7e2b6]

il faut mesurer avec un sonde de courant à boucle (sans contact avec le circuit)... ces outils existent.

car si ta décharge est trop courte :

1) l'énergie est perdue en chaleur puisque courant trop important.

2) le projectile ne reçois pas une accélération progressive , mais un "coup de pied au cul" moins efficace car absorbé par l'élasticité du métal.

voila comment je vois la chose

bon courage ! tiens nous au jus c'est amusant.

[invite93d2be1e]

"une sonde de courant à boucle (sans contact avec le circuit)"
voulez-vous parler d'une pince ampéremètrique?

[inviteede7e2b6]

par exemple ,

autre observation (après je vais faire le diner) est tu SUR que ton ensemble LC ne se mes pas à osciller (oscillations amorties) , car , dans ce cas l'inversion de champ est calamiteuse pour ton objectif.

d'où l'intérêt d'examiner ce qui se passe électriquement en priorité.

faute de pince , tu peux enrouler une ou deux spires de mesure sur ta bobine et en examiner la tension , qui sera image de la variation de champ donc de la décharge.

mais là je commence à faire TON devoir

[invite93d2be1e]

aha, pas d'inquiétude à avoir de ce coté, c'est bien mon projet que je compte mener au bout. J'ai choisi ce sujet car il m'intéresse vraiment, j'ai voulu me monter un coilgun en première , je n'ai pas mené l'expérience au bout. Normal. Quand je vois le temps que j'ai passé sur le circuit, je me dit que c'était prématuré. Le recul aide beaucoup en physique.

Oui, j'avais aussi pensé aux oscillations et j'avais étudié le polynôme caractéristique de l'équation diff du rlc pour vérifier que j'avais une relaxation apériodique. faut que je revois mes chiffres, mais 2000µF et 1mH ça collait. Après, j'attends de revenir au lycée car ils ont deux trucs qui me manque: inductancemètre et capacimètre . Sans ça, je sais pas vraiment dans quel domaine je me trouve.
Merci encore et bonne soirée.

[invite93d2be1e]

en fait, 1 mH c'est déja pseudo-périodique! va falloir que je mette la main sur un inductancemètre

[invite93d2be1e]

Bonjour, des nouvelles du montage:

il est fini et fonctionnel. Avec 2000µF chargés à 300V, une bobine de 50µH faite avec du fil de 0.8mm, j'arrive à percer un carton! Ce n'est pas transcendant mais c'est largement suffisant pour un tipe. D'autant plus que le projectile ( rivet sans tête ) est assez lourd.
Je pense que le nombre de spires prime largement sur la longueur de la bobine.

J'ai réussi à bricoler un "détecteur" de champ magnétique à l'aide d'une bobine plus petite, que je glisse à l'intérieur de la grande: par induction em j'ai une tension aux bornes de la petite qui est l'image ( à une intégration près ) du champ crée par la grande. ( vive l'oscillo numérique!).

reste à approfondir le lien entre la force subie par le rivet et l'intensité du champ, et j'aurais atteint mon but, à savoir mesurer le rendement du prototype, défini par moi comme le quotient de l'énergie reçue par le rivet et de l'énergie stockée initialement dans les condensateurs.

Bonne journée