KALKULATOR CEWEK MAGNABEND

Sugerowana procedura projektowania cewki:
Wprowadź wymiary proponowanej cewki i zamierzone napięcie zasilania.(Np. 110, 220, 240, 380, 415 V AC)

Ustaw Wire 2, 3 i 4 na zero, a następnie odgadnij wartość średnicy Wire1 i zanotuj, ile AmpereTurnów wynikło.

Dostosuj średnicę drutu 1, aż do osiągnięcia docelowych amperokrętów, powiedzmy około 3500 do 4000 amperokrętów.
Alternatywnie możesz ustawić Wire1 na preferowany rozmiar, a następnie dostosować Wire2, aby osiągnąć swój cel, lub ustawić zarówno Wire1, jak i Wire2 na preferowane rozmiary, a następnie dostosować Wire3, aby osiągnąć cel itp.

Teraz spójrz na nagrzewanie cewki (rozpraszanie mocy)*.Jeśli jest zbyt wysoka (powiedzmy więcej niż 2 kW na metr długości cewki), wówczas AmpereTurns będzie musiało zostać zmniejszone.Alternatywnie można dodać więcej zwojów do cewki, aby zmniejszyć prąd.Program automatycznie doda więcej zwojów, jeśli zwiększysz szerokość lub głębokość zwoju lub jeśli zwiększysz frakcję wypełnienia.

Na koniec skonsultuj się z tabelą standardowych grubości drutu i wybierz drut lub druty o łącznej powierzchni przekroju równej wartości obliczonej w kroku 3.
* Należy pamiętać, że rozpraszanie mocy jest bardzo wrażliwe na AmpereTurny.Jest to efekt prawa kwadratowego.Na przykład, jeśli podwoiłeś AmpereTurns (bez zwiększania przestrzeni uzwojenia), wówczas rozpraszanie mocy wzrosłoby 4 razy!

Więcej amperokrętów wymaga grubszego drutu (lub drutów), a grubszy drut oznacza większy prąd i większe rozpraszanie mocy, chyba że można zwiększyć liczbę zwojów, aby to skompensować.A więcej zwojów oznacza większą cewkę i/lub lepszą frakcję upakowania.

Ten program do obliczania cewek umożliwia łatwe eksperymentowanie ze wszystkimi tymi czynnikami.
UWAGI:

(1) Rozmiary przewodów
Program przewiduje do 4 przewodów w cewce.Jeśli wprowadzisz średnicę dla więcej niż jednego drutu, program przyjmie, że wszystkie druty zostaną nawinięte razem tak, jakby były pojedynczym drutem i że są ze sobą połączone na początku i na końcu nawijania.(To znaczy, że przewody są elektrycznie równoległe).
(Dla 2 drutów nazywa się to uzwojeniem bifilarnym, a dla 3 drutów uzwojeniem trifilarnym).

(2) Frakcja wypełnienia, czasami nazywana współczynnikiem wypełnienia, wyraża procent przestrzeni uzwojenia zajmowanej przez drut miedziany.Wpływa na to kształt drutu (zwykle okrągły), grubość izolacji na przewodzie, grubość zewnętrznej warstwy izolacji cewki (zwykle papier elektrotechniczny) oraz sposób nawijania.Metoda nawijania może obejmować nawijanie typu jumble (zwane również nawijaniem dzikim) i nawijanie warstw.
W przypadku zwojów nawiniętych w sposób mieszany frakcja upakowania będzie zazwyczaj mieścić się w zakresie od 55% do 60%.

(3) Moc cewki wynikająca z wprowadzonych liczb przykładowych (patrz powyżej) wynosi 2,6 kW.Liczba ta może wydawać się dość wysoka, ale maszyna Magnabend jest przystosowana do cyklu pracy wynoszącego zaledwie około 25%.Dlatego pod wieloma względami bardziej realistyczne jest myślenie o średnim rozpraszaniu mocy, które w zależności od sposobu użytkowania maszyny będzie wynosić tylko jedną czwartą tej wartości, zwykle nawet mniej.

Jeśli projektujesz od zera, całkowite rozpraszanie mocy jest bardzo ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę;jeśli jest zbyt wysoka, cewka przegrzeje się i może ulec uszkodzeniu.
Maszyny Magnabend zostały zaprojektowane z rozpraszaniem mocy około 2kW na metr długości.Przy 25% cyklu pracy przekłada się to na około 500 W na metr długości.

To, jak gorący będzie magnes, zależy od wielu czynników oprócz cyklu pracy.Po pierwsze, bezwładność cieplna magnesu i wszystkiego, z czym się styka (na przykład stojaka) oznacza, że ​​samonagrzewanie będzie stosunkowo powolne.W dłuższym okresie na temperaturę magnesu będzie miała wpływ temperatura otoczenia, powierzchnia magnesu, a nawet kolor, w jakim jest on pomalowany!(Na przykład czarny kolor promieniuje ciepło lepiej niż srebrny).
Ponadto, zakładając, że magnes jest częścią maszyny „Magnabend”, wówczas wyginane przedmioty będą pochłaniać ciepło, gdy są zaciśnięte w magnesie, a tym samym odprowadzać część ciepła.W każdym przypadku magnes powinien być zabezpieczony wyłącznikiem termicznym.

(4) Należy zauważyć, że program umożliwia wprowadzenie temperatury cewki, dzięki czemu można zobaczyć jej wpływ na rezystancję cewki i prąd cewki.Ponieważ gorący drut ma wyższą rezystancję, skutkuje to zmniejszonym prądem cewki, a co za tym idzie również zmniejszoną siłą magnesowania (AmpereTurns).Efekt jest dość znaczący.

(5) Program zakłada, że ​​cewka jest nawinięta drutem miedzianym, który jest najbardziej praktycznym rodzajem drutu dla cewki magnetycznej.
Drut aluminiowy jest również możliwy, ale aluminium ma wyższą rezystywność niż miedź (miernik 2,65 oma w porównaniu do 1,72 dla miedzi), co prowadzi do mniej wydajnej konstrukcji.Jeśli potrzebujesz obliczeń dla drutu aluminiowego, skontaktuj się ze mną.

(6) Jeśli projektujesz cewkę do folderu blachy „Magnabend”, a korpus magnesu ma dość standardowy rozmiar przekroju poprzecznego (powiedzmy 100 x 50 mm), prawdopodobnie powinieneś dążyć do siły magnesowania (AmpereTurns) około 3500 do 4000 amperów.Liczba ta jest niezależna od rzeczywistej długości maszyny.Dłuższe maszyny będą musiały używać grubszego drutu (lub większej liczby pasm drutu), aby osiągnąć tę samą wartość AmpereTurnów.
Nawet więcej amperów byłoby lepsze, zwłaszcza jeśli chcesz mocować materiały niemagnetyczne, takie jak aluminium.
Jednak dla danego całkowitego rozmiaru magnesu i grubości biegunów więcej amperów można uzyskać tylko kosztem wyższego prądu, a tym samym większego rozpraszania mocy, aw konsekwencji zwiększonego nagrzewania się magnesu.Może to być OK, jeśli niższy cykl pracy jest akceptowalny, w przeciwnym razie potrzebna jest większa przestrzeń uzwojenia, aby pomieścić więcej zwojów, a to oznacza większy magnes (lub cieńsze bieguny).

(7) Jeśli projektujesz, powiedzmy, uchwyt magnetyczny, potrzebny będzie znacznie wyższy cykl pracy.(W zależności od zastosowania może być potrzebny 100% cykl pracy).W takim przypadku użyłbyś cieńszego drutu i być może zaprojektował siłę magnesującą, powiedzmy, 1000 amperowych obrotów.

Powyższe uwagi mają jedynie dać wyobrażenie o tym, co można zrobić za pomocą tego bardzo wszechstronnego programu do obliczania cewek.

Standardowe wskaźniki drutu:

Historycznie rozmiary drutów mierzono w jednym z dwóch systemów:
Standardowa grubość drutu (SWG) lub amerykańska grubość drutu (AWG)
Niestety, numery skrajni dla tych dwóch standardów nie do końca pokrywają się ze sobą, co doprowadziło do zamieszania.
W dzisiejszych czasach najlepiej jest zignorować te stare normy i po prostu odnosić się do średnicy drutu w milimetrach.

Oto tabela rozmiarów obejmująca każdy drut, który prawdopodobnie będzie potrzebny do cewki magnetycznej.