Folk ber meg ofte sjekke beregningene deres for "Magnabend" spoledesign.Dette fikk meg til å komme opp med denne nettsiden som gjør det mulig å utføre automatiske beregninger når noen grunnleggende spoledata er lagt inn.
Tusen takk til min kollega, Tony Grainger, for JavaScript-programmet som utfører beregningene på denne siden.
SPOLEKALKULATORPROGRAM
Beregningsarket nedenfor er designet for "Magnabend"-spoler, men det vil fungere for enhver magnetspole som opererer fra likerettet (DC) spenning.
For å bruke beregningsarket klikker du i feltene for inndata for spole og skriv inn spoledimensjonene og trådstørrelsene.
Programmet oppdaterer delen beregnede resultater hver gang du trykker ENTER eller klikker i et annet inndatafelt.
Dette gjør det veldig raskt og enkelt å sjekke et spoledesign eller å eksperimentere med et nytt spoledesign.
De forhåndsutfylte tallene i inndatafeltene er bare et eksempel og er typiske tall for en 1250E Magnabend-mappe.
Erstatt eksempelnumrene med dine egne spoledata.Eksempelnumrene vil gå tilbake til arket hvis du oppdaterer siden.
(Hvis du ønsker å bevare dine egne data, lagre eller skriv ut siden før du oppdaterer den).
Foreslått spoledesignprosedyre:
Skriv inn dimensjonene for den foreslåtte spolen, og den tiltenkte forsyningsspenningen.(f.eks. 110, 220, 240, 380, 415 volt AC)
Sett Wire 2, 3 og 4 til null og gjett deretter en verdi for diameteren til Wire1 og legg merke til hvor mange AmpereTurns som resulterer.
Juster Wire1-diameteren til målet AmpereTurns er oppnådd, si omtrent 3500 til 4000 AmpereTurns.
Alternativt kan du sette Wire1 til en foretrukket størrelse og deretter justere Wire2 for å nå målet ditt, eller sette både Wire1 og Wire2 til foretrukne størrelser og deretter justere Wire3 for å nå målet ditt osv.
Se nå på Coil Heating (effekttap)*.Hvis den er for høy (si mer enn 2 kW per meter spolelengde) må AmpereTurns reduseres.Alternativt kan flere omdreininger legges til spolen for å redusere strømmen.Programmet vil automatisk legge til flere omdreininger hvis du øker bredden eller dybden på spolen, eller hvis du øker pakningsfraksjonen.
Se til slutt en tabell med standard ledningsmålere og velg en ledning, eller ledninger, som har et kombinert tverrsnittsareal som er lik verdien beregnet i trinn 3.
* Merk at krafttap er svært følsomt for AmpereTurns.Det er en kvadratisk loveffekt.Hvis du for eksempel doblet AmpereTurns (uten å øke viklingsplassen), vil krafttapet øke med 4 ganger!
Flere AmpereTurns tilsier tykkere ledning (eller ledninger), og tykkere ledning betyr mer strøm og høyere effekttap med mindre antall omdreininger kan økes for å kompensere.Og flere svinger betyr en større spole og/eller en bedre pakningsfraksjon.
Dette spoleberegningsprogrammet lar deg enkelt eksperimentere med alle disse faktorene.
MERKNADER:
(1) Trådstørrelser
Programmet sørger for opptil 4 ledninger i spolen.Hvis du legger inn en diameter for mer enn en ledning, vil programmet anta at alle ledningene vil vikles sammen som om de var en enkelt ledning og at de er sammenføyd i starten og på slutten av viklingen.(Det vil si at ledningene er elektrisk parallelle).
(For 2 ledninger kalles dette bifilar vikling, eller for 3 ledninger trifilar vikling).
(2) Pakningsfraksjonen, noen ganger kalt fyllfaktoren, uttrykker prosentandelen av viklingsplassen som er okkupert av kobbertråden.Det påvirkes av formen på ledningen (vanligvis rund), tykkelsen på isolasjonen på ledningen, tykkelsen på spolens ytre isolasjonslag (vanligvis elektrisk papir) og viklingsmetoden.Viklemetoden kan inkludere virvarvikling (også kalt villvikling) og lagvikling.
For en virvaret spole vil pakningsfraksjonen typisk være i området 55 % til 60 %.
(3) Spoleeffekten fra de forhåndsutfylte eksempelnumrene (se ovenfor) er 2,6 kW.Dette tallet kan virke ganske høyt, men en Magnabend-maskin er vurdert for en driftssyklus på bare rundt 25 %.Derfor er det i mange henseender mer realistisk å tenke på det gjennomsnittlige effekttap som, avhengig av hvordan maskinen brukes, bare vil være en fjerdedel av dette tallet, typisk enda mindre.
Hvis du designer fra bunnen av, er den totale krafttapningen en veldig viktig parameter å vurdere;hvis den er for høy vil spolen overopphetes og kan bli skadet.
Magnabend-maskiner ble designet med et effekttap på rundt 2kW per meter lengde.Med en driftssyklus på 25 % tilsvarer dette rundt 500 W per meter lengde.
Hvor varm en magnet blir avhenger av mange faktorer i tillegg til driftssyklusen.For det første betyr den termiske tregheten til magneten, og hva den er i kontakt med, (for eksempel stativet) at selvoppvarmingen vil gå relativt sakte.Over en lengre periode vil magnettemperaturen bli påvirket av omgivelsestemperaturen, overflatearealet til magneten og til og med hvilken farge den er malt!(For eksempel en svart farge utstråler varme bedre enn en sølvfarge).
Også, forutsatt at magneten er en del av en "Magnabend" maskin, så vil arbeidsstykkene som bøyes absorbere varme mens de er klemt fast i magneten og dermed frakte bort litt varme.I alle fall skal magneten beskyttes av en termisk utløser.
(4) Merk at programmet lar deg legge inn en temperatur for spolen og dermed kan du se dens effekt på spolens motstand og spolens strøm.Fordi varm ledning har en høyere motstand, resulterer det i en redusert spolestrøm og følgelig også redusert magnetiseringskraft (AmpereTurns).Effekten er ganske betydelig.
(5) Programmet forutsetter at spolen er viklet med kobbertråd, som er den mest praktiske trådtypen for en magnetspole.
Aluminiumtråd er også en mulighet, men aluminium har høyere resistivitet enn kobber (2,65 ohm meter sammenlignet med 1,72 for kobber) som fører til en mindre effektiv design.Hvis du trenger beregninger for aluminiumtråd, vennligst kontakt meg.
(6) Hvis du designer en spole for en "Magnabend" metallmappe, og hvis magnetkroppen har en rimelig standard tverrsnittsstørrelse (for eksempel 100 x 50 mm), bør du sannsynligvis sikte på en magnetiseringskraft (AmpereTurns) på ca. 3500 til 4000 ampere omdreininger.Dette tallet er uavhengig av maskinens faktiske lengde.Lengre maskiner må bruke tykkere tråd (eller flere tråder) for å oppnå samme verdi for AmpereTurns.
Enda flere amperesvinger ville vært bedre, spesielt hvis du vil klemme fast ikke-magnetiske materialer som aluminium.
Men for en gitt total størrelse på magnet og tykkelse på poler, kan flere ampere-omdreininger bare oppnås på bekostning av høyere strøm og dermed høyere effekttap og påfølgende økt oppvarming i magneten.Det kan være OK hvis en lavere driftssyklus er akseptabel, ellers er det nødvendig med større viklingsplass for å få plass til flere svinger, og det betyr en større magnet (eller tynnere poler).
(7) Hvis du designer for eksempel en magnetisk chuck, vil en mye høyere driftssyklus være nødvendig.(Avhengig av applikasjonen kan det være nødvendig med en 100 % driftssyklus).I så fall ville du brukt tynnere ledning og kanskje design for en magnetiseringskraft på for eksempel 1000 ampere omdreininger.
Merknadene ovenfor er bare for å gi en ide om hva som kan gjøres med dette svært allsidige spolekalkulatorprogrammet.
Standard ledningsmålere:
Historisk ble trådstørrelser målt i ett av to systemer:
Standard Wire Gauge (SWG) eller American Wire Gauge (AWG)
Dessverre stemmer ikke målertallene for disse to standardene helt med hverandre, og dette har ført til forvirring.
I dag er det best å ignorere de gamle standardene og bare referere til ledningen med diameteren i millimeter.
Her er en tabell over størrelser som vil omfatte enhver ledning som sannsynligvis vil være nødvendig for en magnetspole.
Trådstørrelsene i fet skrift er de mest lagerførte størrelsene, så velg helst en av disse.
For eksempel Badger Wire, NSW, Australia lagerfører følgende størrelser i glødet kobbertråd:
0,56, 0,71, 0,91, 1,22, 1,63, 2,03, 2,6, 3,2 mm.
Ta kontakt med meg hvis du har spørsmål eller kommentarer.
Innleggstid: 12. oktober 2022