Coilgun kuvasarja

Esittely

Tämä kuvasarja kertoo käämiaseen virtojen ja jännitteiden käyttäytymisestä ja pyrkii erityisesti selventämään nk. takaiskusuojan toimintaa. Kuvissa punainen viiva ja nuolet esittävät virtaa ja sininen lukema on kondensaattorin positiivisen navan jännite maahan nähden. Lukuarvot ovat täysin hatusta vedettyjä ja siten vain suuntaa antavia.

Kuvasarja

Kondensaattori on varattu ja laitteisto valmiina laukaisua varten. Virtaa ei kulje.

Tyristorille saapuu liipaisupulssi. Tyristorin paikalla voisi olla vaikka mekaaninen kytkin, ja nyt se käännetään päälle. Tässä ei huomioida kytkimessä tapahtuvia häviöitä.

Tyristori on liipaistu ja virta alkaa kulkea. Kondensaattori luovuttaa energiaa ja sen jännite alkaa laskea. Yläreunassa oleva diodi ei johda, sillä jännite sen yli on väärinpäin.
Virta ei nouse yht'äkkiä maksimiin, sillä käämin ominaisuus nimeltään induktanssi vastustaa virran muutoksia. Käämiä voisi verrata vauhtipyörään, sekään ei kiihdy äkkisesti. Käämiin syötetty jännite vastaa vauhtipyörää kiihdyttävän moottorin tehoa; isommalla jännitteellä virta nousee nopeammin.

Virta saavuttaa huippunsa, eikä kondensaattori ole vielä täysin tyhjä. Kondensaattorissa jäljellä oleva jännite riippuu piirin häviöistä. Teoriassa huippuvirta kulkee hetkellä, jolloin kondensaattorin jännite putoaa nollaan.

Kondensaattorin jännite putoaa nollaan ja virta on hieman laskenut huippuarvostaan häviöiden takia. Virta on kuitenkin vielä huomattava, ei vauhtipyöräkään itsestään heti pysähdy, kun vetävä moottori sammutetaan.
Seuraavat kuvat tapahtuvat hyvin nopeasti.

Virta siis jatkuu, ja kondensaattori alkaa varautua negatiivisesti. Tyristori ei tukkeudu, sillä virta on edelleen samaan suuntaan.

Jännite putoaa noin -0,7 volttiin, mikä on sama kuin diodin kynnysjännite. Nyt diodi on jännitteeseen nähden päästösuuntaan, joten se alkaa johtaa ja virta diodin kautta kasvaa samalla, kun se kondensaattorin kautta pienenee.
Diodin kynnysjännite ei juuri virran vaikutuksesta muutu, mutta kondensaattorin jännite sen sijaan nousee (väärinpäin tosin). Näin yhä suurempi osa virrasta siirtyy kulkemaan diodin läpi.

Lopulta kaikki virta kulkee diodin kautta, sillä kondensaattorin yli on liian suuri jännite. Tällöin tyristorikin on jo tukkeutunut. Nyt virta saa rauhassa pienentyä nollaan häviöiden, vauhtipyöräesimerkissä vaikkapa laakerien kitkan, vaikutuksesta.

Loppusanat

Koko tämä tapahtumasarja tapahtuu sekunnin murto-osassa. Ilman käämin yli olevaa diodia käämi varaisi kondensaattorin uudelleen negatiiviselle, näillä lukemilla jopa kymmenien volttien, jännitteelle. Elektrolyyttikondensaattorit eivät pidä tästä lainkaan ja pahimmassa tapauksessa räjähtävät.