title: Σχεδιασμός και υλοποίηση συσκευής επιτάχυνσης βασισμένη σε μαγνητική αντίδραση
title: Design and implementation of a reluctance acceleration device
Creators: name: Δημητρακοπουλος Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός πλήρους συστήματος Επιταχυντή σιδηρομαγνητικών υλικών βασισμένο σε μαγνητική αντίδραση. Πιο συγκεκριμένα ο Επιταχυντής Μαγνητικής Αντίδρασης (EMA) είναι μια συσκευή η οποία επιταχύνει ένα σιδηρομαγνητικό αντικείμενο σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Η επιτάχυνση που πετυχαίνει, οφείλεται στην αξιοποίηση της δύναμης που αναπτύσσεται στο σιδηρομαγνητικό αντικείμενο εξαιτίας της μαγνητικής αντίδρασης. Πριν την κατασκευή και τις μετρήσεις του συστήματος έγινε η ανάλυση των βασικών αρχών του ηλεκτρομαγνητισμού καθώς και της λειτουργίας του ΕΜΑ. Επίσης έγιναν όλες οι απαραίτητες προσομοιώσεις και μελέτες για την εξασφάλιση της μέγιστης δυνατής απόδοσης της συσκευής και της μακροζωίας των ηλεκτρονικών και μεταλλικών τμημάτων της.  Πιο αναλυτικά το σύστημα που παρουσιάζεται σε αυτή την εργασία λαμβάνει την ηλεκτρική ενέργεια από μία μπαταρία, πολλαπλασιάζει την τάση και φορτίζει ένα σύνολο από ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές. Έπειτα μέσω των ηλεκτρονικών ισχύος, η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια των πυκνωτών διοχετεύεται στα πηνία με σκοπό τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου, το οποίο επιταχύνει το σιδηρομαγνητικό υλικό-βλήμα. Για τον συγχρονισμό των πηνίων με το βλήμα χρησιμοποιούνται οι κατάλληλοι αισθητήρες-φωτοδιακόπτες, οι οποίοι ενεργοποιούν τα συγκεκριμένα ηλεκτρονικά ισχύος που απαιτούνται για την σειριακή έναυση των μαγνητικών παλμών. Οι ταχύτητες των σιδηρομαγνητικών βλημάτων μετριούνται με χρήση ενός ακόμη φωτοδιακόπτη και ενός μικροελεγκτή και προβάλλονται σε οθόνη. Το συγκεκριμένο υποσύστημα αποτέλεσε και το μοναδικό όργανο για την μέτρηση των ταχυτήτων του Επιταχυντή και μέσω αυτού εξήχθη ένα μεγάλο μέρος μετρήσεων που αφορούν την απόδοση του.
description: This diploma thesis deals with the design and construction of a complete Ferromagnetic Materials Accelerator system based on magnetic reluctance. In particular, the Magnetic Reluctance Accelerator (MRA) is a device that accelerates a ferromagnetic object at very high speeds. The acceleration is based to the utilization of the force developed in the ferromagnetic object due to the magnetic reaction.
Before the construction and measurements of the system, the basic principles of
electromagnetism as well as the operation of MRA were analyzed. All necessary simulations and studies have also been carried out to ensure the maximum possible performance of the device and the longevity of its electronic and metal parts.
The system presented in this thesis takes the electricity from a battery, multiplies the voltage and charges a set of electrolytic capacitors. Then through the power electronic, the stored electrical energy from the capacitors is fed to the coils for the purpose of generating a magnetic field, which accelerates the ferromagnetic projectile. For synchronization of the coils with the projectile, the appropriate photoelectric sensors are applied, which activate the specific power electrons required for the serial ignition of the magnetic pulses. The speed of the projectiles are measured by using another photoelectric sensor and a microcontroller and
finally displayed on a screen. This particular subsystem was also the only instrument for measuring the speeds of the Accelerator, and through it a great deal of measurements related to its performance were extracted.