A xente adoita pedirme que comprobe os seus cálculos para os deseños de bobinas "Magnabend".Isto levoume a crear esta páxina web que permite realizar cálculos automáticos unha vez que se introduzan algúns datos básicos da bobina.
Moitas grazas ao meu compañeiro, Tony Grainger, polo programa JavaScript que realiza os cálculos desta páxina.
PROGRAMA DE CALCULADORA DE BOBINA
A seguinte folla de cálculo foi deseñada para as bobinas "Magnabend", pero funcionará para calquera bobina magnética que funcione con voltaxe rectificada (DC).
Para usar a folla de cálculo, simplemente prema nos campos Datos de entrada de bobina e escriba as dimensións da bobina e os tamaños dos cables.
O programa actualiza a sección Resultados calculados cada vez que premes ENTER ou fai clic noutro campo de entrada.
Isto fai que sexa moi rápido e sinxelo comprobar un deseño de bobinas ou experimentar cun novo deseño de bobinas.
Os números preenchidos nos campos de datos de entrada son só un exemplo e son números típicos para un cartafol Magnabend 1250E.
Substitúe os números de exemplo polos seus propios datos de bobina.Os números de exemplo volverán á folla se actualizas a páxina.
(Se queres conservar os teus propios datos, garda ou imprime a páxina antes de actualizala).
Procedemento de deseño de bobinas suxerido:
Introduza as dimensións da bobina proposta e a tensión de alimentación prevista.(Por exemplo, 110, 220, 240, 380, 415 voltios CA)
Establece o Fío 2, 3 e 4 en cero e despois adiviña un valor para o diámetro do Fío 1 e observa cantos AmpereTurns resultan.
Axusta o diámetro de Wire1 ata que se consiga o teu obxectivo de AmpereTurns, digamos entre 3.500 e 4.000 AmpereTurns.
Alternativamente, pode configurar Wire1 nun tamaño preferido e despois axustar Wire2 para acadar o seu obxectivo, ou configurar Wire1 e Wire2 nos tamaños preferidos e despois axustar Wire3 para acadar o seu obxectivo, etc.
Agora mira o quecemento da bobina (a disipación de enerxía)*.Se é demasiado alto (por exemplo, máis de 2 kW por metro de lonxitude da bobina), entón haberá que reducir os AmpereTurns.Alternativamente pódense engadir máis voltas á bobina para reducir a corrente.O programa engadirá automaticamente máis voltas se aumenta o ancho ou a profundidade da bobina ou se aumenta a fracción de empaquetado.
Por último, consulte unha táboa de calibres de cable estándar e escolle un ou cables que teñan unha área de sección transversal combinada igual ao valor calculado no paso 3.
* Teña en conta que a disipación de enerxía é moi sensible a AmpereTurns.É un efecto da lei cadrada.Por exemplo, se duplicas AmpereTurns (sen aumentar o espazo de enrolamento), entón a disipación de enerxía aumentaría 4 veces.
Máis AmpereTurns ditan un fío (ou fíos) máis groso, e un fío máis groso significa unha maior disipación de corrente e maior potencia a menos que se poida aumentar o número de voltas para compensar.E máis voltas significa unha bobina máis grande e/ou unha fracción de empaque mellor.
Este programa de cálculo de bobinas permítelle experimentar facilmente con todos eses factores.
NOTAS:
(1) Tamaños dos cables
O programa prevé ata 4 fíos na bobina.Se introduce un diámetro para máis dun fío, o programa suporá que todos os cables se enrolarán xuntos coma se fosen un só fío e que están unidos ao principio e ao final do enrolamento.(É dicir, os cables están eléctricamente en paralelo).
(Para 2 fíos isto chámase enrolamento bifilar, ou para 3 fíos enrolamento trifilar).
(2) A fracción de empaque, ás veces chamada factor de recheo, expresa a porcentaxe do espazo de enrolamento que ocupa o fío de cobre.Está afectado pola forma do fío (xeralmente redondo), o grosor do illamento do fío, o grosor da capa de illamento exterior da bobina (normalmente papel eléctrico) e o método de enrolamento.O método de enrolamento pode incluír enrolamento de revoltos (tamén chamado enrolamento salvaxe) e enrolamento de capas.
Para unha bobina con enrolado revolto, a fracción de empaquetamento normalmente estará no intervalo do 55% ao 60%.
(3) A potencia da bobina resultante dos números de exemplo precargados (ver arriba) é de 2,6 kW.Esta cifra pode parecer bastante alta, pero unha máquina Magnabend está clasificada para un ciclo de traballo de só un 25%.Así, en moitos aspectos, é máis realista pensar na disipación de potencia media que, dependendo de como se use a máquina, será só unha cuarta parte desa cifra, normalmente aínda menos.
Se está a deseñar desde cero, entón a disipación de enerxía global é un parámetro moi importante a considerar;se é demasiado alto, a bobina sobrequentarase e podería danarse.
As máquinas Magnabend foron deseñadas cunha potencia de disipación duns 2 kW por metro de lonxitude.Cun ciclo de traballo do 25 %, isto tradúcese nuns 500 W por metro de lonxitude.
O quente que terá un imán depende de moitos factores ademais do ciclo de traballo.En primeiro lugar, a inercia térmica do imán, e calquera que sexa o que estea en contacto, (por exemplo, o soporte) significa que o autoquecemento será relativamente lento.Durante un período máis longo, a temperatura do imán estará influenciada pola temperatura ambiente, a superficie do imán e mesmo pola cor que estea pintada.(Por exemplo, unha cor negra irradia calor mellor que unha cor prata).
Ademais, supoñendo que o imán forma parte dunha máquina "Magnabend", entón as pezas de traballo que se están dobrando absorberán calor mentres están fixadas no imán e, polo tanto, levarán algo de calor.En calquera caso, o imán debe estar protexido por un dispositivo de disparo térmico.
(4) Teña en conta que o programa permítelle introducir unha temperatura para a bobina e así pode ver o seu efecto sobre a resistencia da bobina e a corrente da bobina.Debido a que o fío quente ten unha maior resistencia, resulta nunha corrente de bobina reducida e, en consecuencia, tamén unha forza de magnetización reducida (AmpereTurns).O efecto é bastante significativo.
(5) O programa supón que a bobina está enrollada con fío de cobre, que é o tipo de fío máis práctico para unha bobina magnética.
O fío de aluminio tamén é unha posibilidade, pero o aluminio ten unha resistividade maior que o cobre (2,65 ohmios en comparación con 1,72 para o cobre), o que leva a un deseño menos eficiente.Se necesitas cálculos para o fío de aluminio, póñase en contacto comigo.
(6) Se está a deseñar unha bobina para unha carpeta de chapa "Magnabend" e se o corpo do imán ten un tamaño de sección transversal razoablemente estándar (por exemplo, 100 x 50 mm), entón probablemente debería buscar unha forza de magnetización (AmpereTurns) de aproximadamente 3.500 a 4.000 amperios espiras.Esta cifra é independente da lonxitude real da máquina.As máquinas máis longas terán que usar un fío máis groso (ou máis fíos de fío) para acadar o mesmo valor para AmpereTurns.
Aínda máis voltas de amperios serían mellores, especialmente se queres suxeitar materiais non magnéticos como o aluminio.
Non obstante, para un determinado tamaño global de imán e grosor dos polos, só se poden gañar máis voltas de amperios a costa dunha maior corrente e, polo tanto, unha maior disipación de potencia e o consecuente aumento do quecemento no imán.Isto pode estar ben se é aceptable un ciclo de traballo máis baixo, se non é necesario un espazo de enrolamento maior para acomodar máis voltas, e iso significa un imán máis grande (ou polos máis finos).
(7) Se está a deseñar, por exemplo, un portabrocas magnético, entón será necesario un ciclo de traballo moito maior.(Dependendo da aplicación, quizais sexa necesario un ciclo de traballo do 100%).Nese caso, usarías un fío máis fino e quizais deseñarías para unha forza de magnetización de, digamos, 1.000 amperios espiras.
As notas anteriores son só para dar unha idea do que se pode facer con este programa de calculadora de bobinas moi versátil.
Calibres de cable estándar:
Históricamente, os tamaños dos cables medíronse nun dos dous sistemas:
Calibre de cable estándar (SWG) o calibre de cable americano (AWG)
Desafortunadamente, os números de calibre destes dous estándares non se axustan entre si e isto provocou confusión.
Hoxe en día o mellor é ignorar eses estándares antigos e só referirse ao fío polo seu diámetro en milímetros.
Aquí tes unha táboa de tamaños que englobará calquera cable que poida ser necesario para unha bobina magnética.
Os tamaños dos cables en letra negra son os tamaños máis comúns, polo que é preferible escoller un destes.
Por exemplo, Badger Wire, NSW, Australia almacena os seguintes tamaños en fío de cobre recocido:
0,56, 0,71, 0,91, 1,22, 1,63, 2,03, 2,6 e 3,2 mm.
Póñase en contacto comigo con calquera pregunta ou comentario.
Hora de publicación: 12-Oct-2022