Меня часто просят проверить их расчеты для катушек "Magnabend".Это побудило меня создать эту веб-страницу, которая позволяет выполнять автоматические расчеты после ввода некоторых основных данных катушки.
Большое спасибо моему коллеге Тони Грейнджеру за программу JavaScript, которая выполняет вычисления на этой странице.
ПРОГРАММА КАЛЬКУЛЯТОРА КАТУШЕК
Приведенный ниже расчетный лист был разработан для катушек «Magnabend», но он будет работать для любой магнитной катушки, работающей от выпрямленного (постоянного) напряжения.
Чтобы использовать лист расчета, просто щелкните в полях «Входные данные катушки» и введите размеры катушки и сечения проводов.
Программа обновляет раздел «Результаты вычислений» каждый раз, когда вы нажимаете клавишу ВВОД или щелкаете в другом поле ввода.
Это позволяет очень быстро и легко проверить конструкцию катушки или поэкспериментировать с новой конструкцией катушки.
Предварительно заполненные числа в полях ввода данных приведены только в качестве примера и являются типичными числами для фальцовщика 1250E Magnabend.
Замените номера примеров собственными данными катушки.Номера примеров вернутся на лист, если вы обновите страницу.
(Если вы хотите сохранить свои данные, сохраните или распечатайте страницу, прежде чем обновлять ее).
Предлагаемая процедура проектирования катушки:
Введите размеры предлагаемой катушки и предполагаемое напряжение питания.(например, 110, 220, 240, 380, 415 вольт переменного тока)
Установите провода 2, 3 и 4 на ноль, а затем угадайте значение диаметра провода 1 и запишите, сколько ампер-оборотов получится.
Отрегулируйте диаметр Wire1 до тех пор, пока не будет достигнуто целевое число ампер-витков, скажем, от 3500 до 4000 ампер-витков.
В качестве альтернативы вы можете установить Wire1 на предпочтительный размер, а затем настроить Wire2 для достижения вашей цели, или установить предпочтительные размеры для Wire1 и Wire2, а затем настроить Wire3 для достижения вашей цели и т. д.
Теперь посмотрите на нагрев катушки (рассеиваемая мощность)*.Если она слишком высока (скажем, более 2 кВт на метр длины катушки), то потребуется уменьшить ампертурн.В качестве альтернативы к катушке можно добавить больше витков, чтобы уменьшить ток.Программа автоматически добавит больше витков, если вы увеличите ширину или глубину катушки, или если вы увеличите долю упаковки.
Наконец, обратитесь к таблице стандартных калибров проводов и выберите провод или провода, общая площадь поперечного сечения которых равна значению, рассчитанному на шаге 3.
* Обратите внимание, что рассеиваемая мощность очень чувствительна к ампертурнам.Это эффект квадратичного закона.Например, если вы удвоите амперобороты (без увеличения пространства обмотки), то рассеиваемая мощность увеличится в 4 раза!
Большее количество ампервитков требует более толстого провода (или проводов), а более толстый провод означает больший ток и более высокое рассеивание мощности, если только количество витков не может быть увеличено для компенсации.А большее количество витков означает большую катушку и/или лучшее уплотнение.
Эта программа расчета катушки позволяет вам легко экспериментировать со всеми этими факторами.
ЗАМЕТКИ:
(1) Размеры проводов
Программа предусматривает до 4-х проводов в катушке.Если вы введете диаметр для более чем одного провода, то программа будет считать, что все провода будут намотаны вместе, как если бы они были одним проводом, и что они соединены вместе в начале и в конце обмотки.(То есть провода электрически параллельны).
(Для 2 проводов это называется бифилярной обмоткой, а для 3 проводов — трехжильной обмоткой).
(2) Доля упаковки, иногда называемая коэффициентом заполнения, выражает процент площади обмотки, занимаемой медным проводом.На него влияет форма провода (обычно круглая), толщина изоляции на проводе, толщина внешнего изоляционного слоя катушки (обычно из электротехнической бумаги) и способ намотки.Метод намотки может включать беспорядочную намотку (также называемую дикой намоткой) и послойную намотку.
Для катушки с намоткой вперемешку доля набивки обычно находится в диапазоне от 55% до 60%.
(3) Мощность катушки, полученная из предварительно заполненных номеров примеров (см. выше), составляет 2,6 кВт.Эта цифра может показаться довольно высокой, но машина Magnabend рассчитана на рабочий цикл всего около 25%.Таким образом, во многих отношениях более реалистично думать о средней рассеиваемой мощности, которая, в зависимости от того, как используется машина, будет составлять только четверть этой цифры, а обычно даже меньше.
Если вы проектируете с нуля, то общая рассеиваемая мощность является очень важным параметром для рассмотрения;если оно слишком высокое, катушка перегреется и может быть повреждена.
Машины Magnabend были спроектированы с рассеиваемой мощностью около 2 кВт на метр длины.При рабочем цикле 25% это составляет около 500 Вт на метр длины.
То, насколько сильно нагреется магнит, зависит от многих факторов, помимо рабочего цикла.Во-первых, тепловая инерция магнита и всего, с чем он соприкасается (например, с подставкой), означает, что самонагрев будет относительно медленным.В течение длительного времени на температуру магнита будет влиять температура окружающей среды, площадь поверхности магнита и даже цвет, в который он окрашен!(Например, черный цвет лучше излучает тепло, чем серебристый).
Кроме того, если предположить, что магнит является частью машины «Magnabend», то изгибаемые заготовки будут поглощать тепло, пока они зажаты в магните, и, таким образом, будут уносить некоторое количество тепла.В любом случае магнит должен быть защищен тепловым расцепителем.
(4) Обратите внимание, что программа позволяет вам ввести температуру катушки и, таким образом, вы можете увидеть ее влияние на сопротивление катушки и ток катушки.Поскольку горячая проволока имеет более высокое сопротивление, это приводит к уменьшению тока катушки и, следовательно, к уменьшению силы намагничивания (ампер-витков).Эффект довольно значительный.
(5) Программа предполагает, что катушка намотана медным проводом, который является наиболее практичным типом провода для катушки магнита.
Алюминиевый провод также возможен, но алюминий имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь (2,65 Ом по сравнению с 1,72 для меди), что приводит к менее эффективной конструкции.Если вам нужны расчеты для алюминиевой проволоки, то свяжитесь со мной.
(6) Если вы проектируете катушку для складывателя из листового металла «Magnabend», и если корпус магнита имеет достаточно стандартный размер поперечного сечения (скажем, 100 x 50 мм), вам, вероятно, следует стремиться к силе намагничивания (ампер-витков) около от 3500 до 4000 ампер витков.Эта цифра не зависит от фактической длины машины.Для более длинных машин потребуется более толстая проволока (или большее количество прядей проволоки), чтобы добиться того же значения для ампер-оборотов.
Было бы лучше даже больше амперных витков, особенно если вы хотите зажать немагнитные материалы, такие как алюминий.
Однако для данного общего размера магнита и толщины полюсов большее количество ампер-витков можно получить только за счет более высокого тока и, следовательно, более высокой рассеиваемой мощности и, как следствие, повышенного нагрева магнита.Это может быть нормально, если приемлем более низкий рабочий цикл, в противном случае требуется большее пространство для обмотки, чтобы разместить больше витков, а это означает больший магнит (или более тонкие полюса).
(7) Если вы проектируете, скажем, магнитный патрон, то потребуется гораздо более высокий рабочий цикл.(В зависимости от приложения может потребоваться 100% рабочий цикл).В этом случае вы должны использовать более тонкий провод и, возможно, спроектировать силу намагничивания, скажем, 1000 ампер-витков.
Приведенные выше примечания даны только для того, чтобы дать представление о том, что можно сделать с помощью этой очень универсальной программы-калькулятора катушек.
Стандартные калибры проволоки:
Исторически размеры проволоки измерялись в одной из двух систем:
Стандартный калибр проводов (SWG) или американский калибр проводов (AWG)
К сожалению, номера калибров для этих двух стандартов не совсем совпадают, и это привело к путанице.
В настоящее время лучше игнорировать эти старые стандарты и просто ссылаться на диаметр проволоки в миллиметрах.
Вот таблица размеров, которая охватывает любой провод, который может понадобиться для катушки магнита.
Размеры проводов, выделенные жирным шрифтом, являются наиболее часто встречающимися размерами на складе, поэтому предпочтительно выбрать один из них.
Например, компания Badger Wire, Новый Южный Уэльс, Австралия, имеет следующие размеры отожженной медной проволоки:
0,56, 0,71, 0,91, 1,22, 1,63, 2,03, 2,6, 3,2 мм.
Пожалуйста, свяжитесь со мной с любыми вопросами или комментариями.
Время публикации: 12 октября 2022 г.