Home

 

Pulsgenerator , Cancrusher

Grundlagen:
Beim elektromagnetischem "Dosenzerdrücker" wird einer Spule kurzzeitig ein starkes Magnetfeld erzeugt. Diese Feld bewirkt durch Induktion einen hohen Strom in der Wand der in der Spule steckenden Dose und somit wiederum ein Feld. Beide Felder stossen sich ab. Da die Dose nicht nicht ausweichen kann wird sie durch die starken mechnischen Kräfte zerdrückt, bei höheren Feldern sogar zerrissen
Zur Erzeugung des Spulenfeldes braucht man einen hohen Strom, der meist durch eine Kondensatorentladung erzeugt wird.


Warnung!!!
Das folgende Experiment ist nicht ungefährlich da hohe Spannung und hohe Ströme zur Anwendung kommen. Nur Experimentatoren mit Erfahrung im Umgang mit großen Kondensatorbänken sollten sich daran versuchen.
Aufbau:
Das wichtigste Bestandteil der Schaltung ist die Kondensatorbatterie. Der Verfasser hatte das Glück zwei Kondensatoren mit je 30µF 10kV zu ergattern. Allerdings sind die Teile unbekannter Herkunft und außer der Kapazität und Betriebsspannung keine weiteren Daten bekannt. Aus der Größe wurde aber vermutet dass sie die erforderlichen hohen Ströme liefern können. Als Schalter dient ein Ignitron (NL 7703, 20kV, 100 kA). Geladen wird die Kondensatorbank mit einem kleinen Trafo( 6,3kV) und Gleichrichter (KXY 15/20) .
Die Ladespannung wird mit einem Instrument (100µA, 100 MOhm, 10kV) angezeigt. Die Ladezeit für
8 kV Endspannung beträgt
ca. 3 Minuten.
Der Triggerpuls für das Ignitron wird mit einer Thyristorschaltung erzeugt. Weiter ist ein Entladeschalter eingebaut der beim Ausschalten die Kondensatoren über 100kOhm sicher entlädt.
Die Spule besteht aus 6mm Kupferrohr und hat 3 Wicklungen. Der Innendurchmesser (55 mm) ist für kleine 250 ml Dosen gewählt.

Schaltplan im PDF-Format

Das Bild zeigt die Ergebnisse der Versuche. Während Ladespannung und Energie einfach zu bestimmen sind wird es mit Impulsstrom und Magnetfeld schon schwieriger.

Rogowskyspule:
Zur Strommessung wurde eine Rogowskyspule gebaut. Die Spule hat 200 Windungen und ist auf einen Plexiglasring bewickelt. Das passive Integrierglied hat 47kOhm und 100 nF. Zur Kalibierung wurde eine einfache Entladeschaltung gebaut. Ein Kondensator (100µF) wird mittels Thyristor über einen Shunt (0,0125 Ohm) entladen.Gemessen werden der Spannungsabfall am Shunt und das Signal der Rogowskyspule
Spannung Shunt Rogowsky Strom Calib
200 V 6,6 V 12 mV 528 A 44 A/mV
300 V 9,2 V 24 mV 736 A 30,6 A/mV
400 V 10,6 V 32 mV 1008 A 31,5 A/mV
500 V 16,4 V 42 mV 1312 A 31,2 A/mV
Abgesehen von der ersten Messung stimmen die Werte gut überein und ergeben einen Wert von ca. 30A /mV
Ein Schuss mit einer Ladespannung von 2000 V ergibt >>mit Dose !<< das rechts aufgezeichnete Signal, eine gedämpfte Schwingung mit einem Spitzenwert von 450 mV entsprechend einem Strom von
15000 Ampere.Die Periode beträgt 4µs. Ein einigermaßen lineares Verhalten der Schaltung vorausgesetzt beträgt der Strom bei 8 kV Ladespannung dann 60000 Ampere.
Um die Messung zu bestätigen wurde noch eine Simulation mit PSpice unternommen. Nachdem nur die Ladespannung (2kV) und die Kapazität (60µF) bekannt war wurden Widerstand und Induktivität solange verändern bis die Form der simulierten Kurve der gemessenen möglichst nahe kam.
Mit den Parametern: R = 0,04 Ohm; L = 0,67 µH; C = 60 µF; U = 2kV;
wird eine gute Übereinstimmung erzielt.
Das in der Spule wirkende Magnetfeld wurde mit dem Programm >FEMM< bestimmt.
Das erzeugte Magnetfeld ist nicht besonders hoch. Selbst bei einem Strom von 60 Kiloampere werden nur Flussdichten zwischen 2 und 6 Tesla erzeugt. Aber immerhin genug um eine Getränkedose zu zerreissen.