Folk beder mig ofte om at tjekke deres beregninger for "Magnabend" spoledesign.Dette fik mig til at komme med denne webside, som gør det muligt at udføre automatiske beregninger, når nogle grundlæggende spoledata er blevet indtastet.
Mange tak til min kollega, Tony Grainger, for JavaScript-programmet, som udfører beregningerne på denne side.
SPOLEBEREGNERPROGRAM
Beregningsarket nedenfor er designet til "Magnabend"-spoler, men det vil fungere for enhver magnetspole, der opererer fra ensrettet (DC) spænding.
For at bruge beregningsarket skal du blot klikke i felterne Coil Input Data og indtaste dine spoledimensioner og ledningsstørrelser.
Programmet opdaterer sektionen beregnede resultater, hver gang du trykker ENTER eller klikker i et andet inputfelt.
Dette gør det meget hurtigt og nemt at kontrollere et spoledesign eller at eksperimentere med et nyt spoledesign.
De forududfyldte tal i inputdatafelterne er blot et eksempel og er typiske tal for en 1250E Magnabend-mappe.
Erstat eksempelnumrene med dine egne spoledata.Eksempelnumrene vender tilbage til arket, hvis du opdaterer siden.
(Hvis du ønsker at bevare dine egne data, så Gem eller udskriv siden, før du opdaterer den).
Foreslået spoledesignprocedure:
Indtast dimensionerne for din foreslåede spole og din påtænkte forsyningsspænding.(f.eks. 110, 220, 240, 380, 415 volt AC)
Indstil Wire 2, 3 og 4 til nul, og gæt derefter en værdi for diameteren af Wire1, og bemærk, hvor mange AmpereTurns der resulterer.
Juster Wire1-diameteren, indtil dine mål AmpereTurns er opnået, for eksempel omkring 3.500 til 4.000 AmpereTurns.
Alternativt kan du indstille Wire1 til en foretrukken størrelse og derefter justere Wire2 for at nå dit mål, eller indstille både Wire1 og Wire2 til foretrukne størrelser og derefter justere Wire3 for at nå dit mål osv.
Se nu på Coil Heating (effekttabet)*.Hvis den er for høj (f.eks. mere end 2 kW pr. meter spolelængde), skal AmpereTurns reduceres.Alternativt kan flere vindinger tilføjes til spolen for at reducere strømmen.Programmet vil automatisk tilføje flere drejninger, hvis du øger bredden eller dybden af spolen, eller hvis du øger pakningsfraktionen.
Se til sidst en tabel med standardtrådmålere og vælg en eller flere ledninger, der har et kombineret tværsnitsareal svarende til værdien beregnet i trin 3.
* Bemærk, at effekttab er meget følsomt over for AmpereTurns.Det er en kvadratisk loveffekt.For eksempel hvis du fordoblede AmpereTurns (uden at øge viklingspladsen), så ville effekttabet stige med 4 gange!
Flere AmpereTurns dikterer tykkere ledning (eller ledninger), og tykkere ledning betyder mere strøm og højere effekttab, medmindre antallet af vindinger kan øges for at kompensere.Og flere drejninger betyder en større spole og/eller en bedre pakningsfraktion.
Dette spoleberegningsprogram giver dig mulighed for nemt at eksperimentere med alle disse faktorer.
BEMÆRKNINGER:
(1) Trådstørrelser
Programmet sørger for op til 4 ledninger i spolen.Hvis du indtaster en diameter for mere end en ledning, vil programmet antage, at alle ledningerne vil blive viklet sammen, som om de var en enkelt ledning, og at de er forbundet med hinanden ved starten og slutningen af viklingen.(Det vil sige, at ledningerne er elektrisk parallelt).
(For 2 ledninger kaldes dette bifilar vikling, eller for 3 ledninger trifilar vikling).
(2) Pakningsfraktionen, nogle gange kaldet fyldfaktoren, udtrykker procentdelen af viklingspladsen, der er optaget af kobbertråden.Det påvirkes af ledningens form (normalt rund), tykkelsen af isoleringen på ledningen, tykkelsen af spolens ydre isoleringslag (typisk elektrisk papir) og viklingsmetoden.Opviklingsmetoden kan omfatte virvarvinding (også kaldet vildvikling) og lagvikling.
For en virvaret spole vil pakningsfraktionen typisk være i området 55 % til 60 %.
(3) Spoleeffekten fra de forudfyldte eksempelnumre (se ovenfor) er 2,6 kW.Dette tal kan virke ret højt, men en Magnabend-maskine er vurderet til en driftscyklus på kun omkring 25%.Det er således i mange henseender mere realistisk at tænke på den gennemsnitlige effekttab, som, afhængig af hvordan maskinen bruges, kun vil være en fjerdedel af dette tal, typisk endnu mindre.
Hvis du designer fra bunden, så er den samlede effekttab en meget vigtig parameter at overveje;hvis den er for høj, vil spolen overophedes og kan blive beskadiget.
Magnabend-maskiner blev designet med et effekttab på omkring 2kW pr. meter længde.Med en driftscyklus på 25 % svarer dette til omkring 500 W pr. meter længde.
Hvor varm en magnet bliver, afhænger af mange faktorer ud over driftscyklussen.For det første betyder magnetens termiske inerti, og hvad den er i kontakt med (f.eks. stativet), at selvopvarmningen vil være relativt langsom.Over en længere periode vil magnettemperaturen blive påvirket af den omgivende temperatur, magnetens overfladeareal og endda af hvilken farve den er malet!(For eksempel en sort farve udstråler varme bedre end en sølvfarve).
Hvis man også antager, at magneten er en del af en "Magnabend"-maskine, så vil de emner, der bliver bøjet, absorbere varme, mens de er spændt fast i magneten og dermed føre noget varme væk.Under alle omstændigheder skal magneten være beskyttet af en termisk udløsningsanordning.
(4) Bemærk at programmet giver dig mulighed for at indtaste en temperatur for spolen og dermed kan du se dens effekt på spolens modstand og spolens strøm.Fordi hot wire har en højere modstand, resulterer det i en reduceret spolestrøm og dermed også reduceret magnetiseringskraft (AmpereTurns).Effekten er ret betydelig.
(5) Programmet forudsætter, at spolen er viklet med kobbertråd, som er den mest praktiske type ledning til en magnetspole.
Aluminiumtråd er også en mulighed, men aluminium har en højere resistivitet end kobber (2,65 ohm meter sammenlignet med 1,72 for kobber), hvilket fører til et mindre effektivt design.Hvis du har brug for beregninger til alu-tråd, så kontakt mig venligst.
(6) Hvis du designer en spole til en "Magnabend" plademappe, og hvis magnetlegemet har en rimelig standard tværsnitsstørrelse (f.eks. 100 x 50 mm), så bør du nok sigte efter en magnetiseringskraft (AmpereTurns) på ca. 3.500 til 4.000 ampere omdrejninger.Dette tal er uafhængigt af maskinens faktiske længde.Længere maskiner skal bruge tykkere tråd (eller flere tråde) for at opnå den samme værdi for AmpereTurns.
Endnu flere ampere-omdrejninger ville være bedre, især hvis du vil fastspænde ikke-magnetiske materialer som aluminium.
Men for en given samlet størrelse af magnet og tykkelse af poler kan flere ampere-omdrejninger kun opnås på bekostning af højere strøm og dermed højere effekttab og deraf følgende øget opvarmning i magneten.Det kan være OK, hvis en lavere driftscyklus er acceptabel, ellers er der behov for en større viklingsplads for at rumme flere drejninger, og det betyder en større magnet (eller tyndere poler).
(7) Hvis du for eksempel designer en magnetisk spændepatron, vil der være behov for en meget højere driftscyklus.(Afhængigt af applikationen kan det måske være nødvendigt med en 100 % arbejdscyklus).I så fald ville du bruge tyndere tråd og måske designe til en magnetiseringskraft på f.eks. 1.000 ampere omdrejninger.
Ovenstående bemærkninger er blot for at give en idé om, hvad der kan gøres med dette meget alsidige spoleberegnerprogram.
Standard ledningsmålere:
Historisk blev trådstørrelser målt i et af to systemer:
Standard Wire Gauge (SWG) eller American Wire Gauge (AWG)
Desværre stemmer målenumrene for disse to standarder ikke helt overens med hinanden, og det har ført til forvirring.
I dag er det bedst at ignorere de gamle standarder og blot henvise til ledningen ved dens diameter i millimeter.
Her er en tabel over størrelser, der vil omfatte enhver ledning, der sandsynligvis er nødvendig til en magnetspole.
Trådstørrelserne med fed skrift er de mest almindeligt lagerførte størrelser, så vælg helst en af dem.
For eksempel lagerfører Badger Wire, NSW, Australien følgende størrelser i udglødet kobbertråd:
0,56, 0,71, 0,91, 1,22, 1,63, 2,03, 2,6, 3,2 mm.
Kontakt mig venligst med spørgsmål eller kommentarer.
Indlægstid: 12. oktober 2022