Хората често ме молят да проверя техните изчисления за дизайни на бобини "Magnabend".Това ме подтикна да създам тази уеб страница, която позволява извършването на автоматични изчисления, след като бъдат въведени някои основни данни за бобината.
Много благодаря на моя колега Тони Грейнджър за програмата JavaScript, която извършва изчисленията на тази страница.
ПРОГРАМА ЗА КАЛКУЛАТОР НА БОБИНИ
Изчислителният лист по-долу е предназначен за намотки "Magnabend", но ще работи за всяка магнитна намотка, която работи от изправено (DC) напрежение.
За да използвате изчислителния лист, просто щракнете върху полетата за въвеждане на данни за намотка и въведете размерите на намотката и размерите на проводника.
Програмата актуализира раздела Изчислени резултати всеки път, когато натиснете ENTER или щракнете в друго поле за въвеждане.
Това прави много бърза и лесна проверка на дизайн на намотка или експериментиране с нов дизайн на намотка.
Предварително попълнените числа в полетата за въвеждане на данни са само примерни и са типични числа за папка 1250E Magnabend.
Заменете примерните числа с вашите собствени данни за бобината.Примерните числа ще се върнат в листа, ако опресните страницата.
(Ако желаете да запазите собствените си данни, запишете или отпечатайте страницата, преди да я опресните).
Предложена процедура за проектиране на намотка:
Въведете размерите на предложената от вас намотка и планираното захранващо напрежение.(Напр. 110, 220, 240, 380, 415 волта AC)
Задайте Wire 2, 3 и 4 на нула и след това познайте стойност за диаметъра на Wire1 и отбележете колко AmpereTurns се получават.
Регулирайте диаметъра на Wire1, докато не постигнете целевите AmpereTurns, да кажем около 3500 до 4000 AmpereTurns.
Като алтернатива можете да зададете Wire1 на предпочитан размер и след това да коригирате Wire2, за да постигнете целта си, или да зададете Wire1 и Wire2 на предпочитани размери и след това да коригирате Wire3, за да постигнете целта си и т.н.
Сега погледнете нагряването на бобината (разсейването на мощността)*.Ако е твърде висока (да речем повече от 2 kW на метър дължина на намотката), тогава AmpereTurns ще трябва да се намали.Като алтернатива към бобината могат да се добавят повече навивки, за да се намали тока.Програмата автоматично ще добави още навивки, ако увеличите ширината или дълбочината на намотката или ако увеличите фракцията на опаковката.
Накрая се консултирайте с таблица със стандартни габарити на проводници и изберете проводник или кабели, които имат комбинирана площ на напречното сечение, равна на стойността, изчислена в стъпка 3.
* Имайте предвид, че разсейването на мощността е много чувствително към AmpereTurns.Това е ефект на квадратен закон.Например, ако удвоите AmpereTurns (без да увеличите пространството на намотката), тогава разсейването на мощността ще се увеличи 4 пъти!
Повече AmpereTurns диктуват по-дебел проводник (или проводници), а по-дебелият проводник означава повече ток и по-голямо разсейване на мощността, освен ако броят на навивките не може да бъде увеличен за компенсация.А повече обороти означават по-голяма намотка и/или по-добра фракция на опаковане.
Тази програма за изчисляване на намотка ви позволява лесно да експериментирате с всички тези фактори.
ЗАБЕЛЕЖКИ:
(1) Размери на проводника
Програмата предвижда до 4 проводника в бобината.Ако въведете диаметър за повече от един проводник, тогава програмата ще приеме, че всички проводници ще бъдат навити заедно, сякаш са един проводник и че са свързани заедно в началото и в края на намотката.(Това е, че проводниците са електрически успоредни).
(За 2 проводника това се нарича бифиларна намотка или за 3 проводника трифиларна намотка).
(2) Фракцията на опаковане, понякога наричана коефициент на запълване, изразява процента на пространството за навиване, което е заето от медния проводник.То се влияе от формата на проводника (обикновено кръгла), дебелината на изолацията върху проводника, дебелината на външния изолационен слой на намотката (обикновено електрическа хартия) и метода на навиване.Методът на навиване може да включва смесено навиване (наричано още диво навиване) и навиване на слоеве.
За смесена намотка фракцията на опаковане обикновено ще бъде в диапазона от 55% до 60%.
(3) Мощността на бобината, получена от предварително попълнените примерни числа (вижте по-горе), е 2,6 kW.Тази цифра може да изглежда доста висока, но машината Magnabend е оценена за работен цикъл от само около 25%.Така в много отношения е по-реалистично да се мисли за средната разсейвана мощност, която, в зависимост от това как се използва машината, ще бъде само една четвърт от тази цифра, обикновено дори по-малко.
Ако проектирате от нулата, тогава общото разсейване на мощността е много важен параметър, който трябва да имате предвид;ако е твърде висока, намотката ще прегрее и може да се повреди.
Машините Magnabend са проектирани с разсейвана мощност от около 2kW на метър дължина.При 25% работен цикъл това означава около 500 W на метър дължина.
Колко точно ще се нагрее един магнит зависи от много фактори в допълнение към работния цикъл.Първо, термичната инерция на магнита и каквото и да е в контакт с него (например стойката) означава, че самонагряването ще бъде относително бавно.За по-дълъг период от време температурата на магнита ще се влияе от температурата на околната среда, повърхността на магнита и дори от цвета, в който е боядисан!(Например черен цвят излъчва топлина по-добре от сребрист цвят).
Освен това, ако приемем, че магнитът е част от машина "Magnabend", тогава детайлите, които се огъват, ще абсорбират топлина, докато са захванати в магнита и по този начин ще отнесат малко топлина.Във всеки случай магнитът трябва да бъде защитен от термично задействащо устройство.
(4) Имайте предвид, че програмата ви позволява да въведете температура за бобината и по този начин можете да видите нейния ефект върху съпротивлението на бобината и тока на бобината.Тъй като горещият проводник има по-голямо съпротивление, това води до намален ток на бобината и следователно до намалена магнетизираща сила (AmpereTurns).Ефектът е доста значителен.
(5) Програмата предполага, че бобината е навита с медна жица, която е най-практичният тип жица за магнитна бобина.
Алуминиевата тел също е възможна, но алуминият има по-високо съпротивление от медта (2,65 ома в сравнение с 1,72 за мед), което води до по-малко ефективен дизайн.Ако имате нужда от изчисления за алуминиева тел, моля свържете се с мен.
(6) Ако проектирате намотка за папка от ламарина "Magnabend" и ако тялото на магнита е с разумно стандартен размер на напречното сечение (да речем 100 x 50 mm), тогава вероятно трябва да се стремите към магнетизираща сила (AmpereTurns) от около 3500 до 4000 ампера.Тази цифра не зависи от действителната дължина на машината.По-дългите машини ще трябва да използват по-дебела тел (или повече нишки от тел), за да постигнат същата стойност за AmpereTurns.
Дори повече ампер обороти биха били по-добри, особено ако искате да захванете немагнитни материали като алуминий.
Въпреки това, за даден общ размер на магнита и дебелина на полюсите, повече ампер обороти могат да бъдат получени само за сметка на по-висок ток и по този начин по-голямо разсейване на мощността и последващо повишено нагряване в магнита.Това може да е добре, ако е приемлив по-нисък работен цикъл, в противен случай е необходимо по-голямо пространство за навиване, за да се поемат повече навивки, а това означава по-голям магнит (или по-тънки полюси).
(7) Ако проектирате, да речем, магнитен патронник, тогава ще е необходим много по-висок работен цикъл.(В зависимост от приложението може да е необходим 100% работен цикъл).В такъв случай ще използвате по-тънка жица и може би ще проектирате за магнетизираща сила от да речем 1000 ампера.
Горните бележки са само за да дадат представа какво може да се направи с тази много гъвкава програма за калкулатор на намотки.
Стандартни габарити на проводниците:
Исторически размерите на проводниците са били измервани в една от двете системи:
Стандартен габарит на проводника (SWG) или американски габарит на проводника (AWG)
За съжаление показателите за тези два стандарта не съвпадат съвсем един с друг и това доведе до объркване.
В днешно време е най-добре да пренебрегнете тези стари стандарти и просто да се обърнете към жицата по нейния диаметър в милиметри.
Ето таблица с размери, която ще обхване всеки проводник, който е вероятно да е необходим за магнитна намотка.
Размерите на кабелите с удебелен шрифт са най-често предлаганите размери, така че за предпочитане изберете един от тях.
Например Badger Wire, NSW, Австралия разполага със следните размери в загрята медна тел:
0.56, 0.71, 0.91, 1.22, 1.63, 2.03, 2.6, 3.2 мм.
Моля, свържете се с мен за всякакви въпроси или коментари.
Време на публикуване: 12 октомври 2022 г