As pessoas costumam me pedir para verificar seus cálculos para projetos de bobinas "Magnabend".Isso me levou a criar esta página da web que permite que cálculos automáticos sejam executados assim que alguns dados básicos da bobina forem inseridos.
Muito obrigado ao meu colega, Tony Grainger, pelo programa JavaScript que executa os cálculos nesta página.
PROGRAMA DE CALCULADORA DE BOBINA
A planilha de cálculo abaixo foi projetada para bobinas "Magnabend", mas funcionará para qualquer bobina magnética que opere com tensão retificada (CC).
Para usar a planilha de cálculo, basta clicar nos campos Dados de entrada da bobina e digitar as dimensões da bobina e os tamanhos dos fios.
O programa atualiza a seção Resultados calculados toda vez que você pressiona ENTER ou clica em outro campo de entrada.
Isso torna muito rápido e fácil verificar um projeto de bobina ou experimentar um novo projeto de bobina.
Os números pré-preenchidos nos campos de dados de entrada são apenas um exemplo e são números típicos para uma pasta 1250E Magnabend.
Substitua os números de exemplo pelos seus próprios dados de bobina.Os números de exemplo retornarão à planilha se você atualizar a página.
(Se você deseja preservar seus próprios dados, salve ou imprima a página antes de atualizá-la).
Procedimento de projeto de bobina sugerido:
Insira as dimensões da bobina proposta e a tensão de alimentação pretendida.(Por exemplo, 110, 220, 240, 380, 415 Volts CA)
Defina o fio 2, 3 e 4 como zero e, em seguida, adivinhe um valor para o diâmetro do fio 1 e observe quantos AmpereTurns resultam.
Ajuste o diâmetro do Fio 1 até que seu alvo AmpereTurns seja alcançado, digamos cerca de 3.500 a 4.000 AmpereTurns.
Como alternativa, você pode definir o Wire1 para um tamanho preferido e, em seguida, ajustar o Wire2 para atingir seu objetivo ou definir o Wire1 e o Wire2 para os tamanhos preferidos e, em seguida, ajustar o Wire3 para atingir seu objetivo, etc.
Agora olhe para o aquecimento da bobina (a dissipação de energia)*.Se for muito alto (digamos, mais de 2 kW por metro de comprimento da bobina), o AmpereTurns precisará ser reduzido.Alternativamente, mais voltas podem ser adicionadas à bobina para reduzir a corrente.O programa adicionará automaticamente mais voltas se você aumentar a largura ou a profundidade da bobina ou se aumentar a fração de empacotamento.
Por fim, consulte uma tabela de bitolas de fio padrão e escolha um fio, ou fios, que tenham uma área de seção transversal combinada igual ao valor calculado na etapa 3.
* Observe que a dissipação de energia é muito sensível a AmpereTurns.É um efeito de lei quadrada.Por exemplo, se você dobrar AmpereTurns (sem aumentar o espaço de enrolamento), a dissipação de energia aumentará em 4 vezes!
Mais AmpereTurns determinam um fio (ou fios) mais grosso, e um fio mais grosso significa mais corrente e maior dissipação de energia, a menos que o número de voltas possa ser aumentado para compensar.E mais voltas significam uma bobina maior e/ou uma Fração de Embalagem melhor.
Este programa de cálculo de bobina permite que você experimente facilmente todos esses fatores.
NOTAS:
(1) Tamanhos de fio
O programa prevê até 4 fios na bobina.Se você inserir um diâmetro para mais de um fio, o programa assumirá que todos os fios serão enrolados juntos como se fossem um único fio e que serão unidos no início e no final do enrolamento.(Ou seja, os fios estão eletricamente em paralelo).
(Para 2 fios, isso é chamado de enrolamento bifilar, ou para 3 fios, enrolamento trifilar).
(2) A fração de embalagem, às vezes chamada de fator de preenchimento, expressa a porcentagem do espaço do enrolamento que é ocupado pelo fio de cobre.É afetado pelo formato do fio (geralmente redondo), pela espessura do isolamento do fio, pela espessura da camada de isolamento externo da bobina (normalmente papel elétrico) e pelo método de enrolamento.O método de enrolamento pode incluir enrolamento misto (também chamado de enrolamento selvagem) e enrolamento de camada.
Para uma bobina enrolada em confusão, a fração de empacotamento estará tipicamente na faixa de 55% a 60%.
(3) A potência da bobina resultante dos números de exemplo pré-preenchidos (veja acima) é 2,6 kW.Este número pode parecer bastante alto, mas uma máquina Magnabend é classificada para um ciclo de trabalho de apenas cerca de 25%.Assim, em muitos aspectos, é mais realista pensar na dissipação de energia média que, dependendo de como a máquina está sendo usada, será apenas um quarto desse valor, normalmente até menos.
Se você estiver projetando do zero, a dissipação geral de energia é um parâmetro muito importante a ser considerado;se for muito alto, a bobina superaquecerá e poderá ser danificada.
As máquinas Magnabend foram projetadas com uma dissipação de potência de cerca de 2kW por metro de comprimento.Com um ciclo de trabalho de 25%, isso se traduz em cerca de 500 W por metro de comprimento.
O quão quente um ímã ficará depende de muitos fatores além do ciclo de trabalho.Em primeiro lugar, a inércia térmica do ímã, e tudo o que está em contato (por exemplo, o suporte) significa que o autoaquecimento será relativamente lento.Durante um período mais longo, a temperatura do íman será influenciada pela temperatura ambiente, pela área da superfície do íman e até pela cor da sua pintura!(Por exemplo, uma cor preta irradia calor melhor do que uma cor prateada).
Além disso, supondo que o ímã seja parte de uma máquina "Magnabend", as peças de trabalho que estão sendo dobradas absorverão calor enquanto estiverem presas no ímã e, portanto, transportarão algum calor.Em qualquer caso, o ímã deve ser protegido por um dispositivo de disparo térmico.
(4) Observe que o programa permite inserir uma temperatura para a bobina e, assim, você pode ver seu efeito na resistência da bobina e na corrente da bobina.Como o fio quente tem uma resistência maior, isso resulta em uma corrente de bobina reduzida e, conseqüentemente, também reduz a força de magnetização (AmpereTurns).O efeito é bastante significativo.
(5) O programa assume que a bobina é enrolada com fio de cobre, que é o tipo de fio mais prático para uma bobina magnética.
O fio de alumínio também é uma possibilidade, mas o alumínio tem uma resistividade maior que o cobre (2,65 ohms em comparação com 1,72 para o cobre), o que leva a um design menos eficiente.Se você precisar de cálculos para fio de alumínio, entre em contato comigo.
(6) Se você estiver projetando uma bobina para uma dobradeira de chapa metálica "Magnabend" e se o corpo do ímã tiver um tamanho de seção transversal razoavelmente padrão (digamos, 100 x 50 mm), provavelmente você deve apontar para uma força de magnetização (AmpereTurns) de cerca de Voltas de 3.500 a 4.000 ampères.Este valor é independente do comprimento real da máquina.Máquinas mais longas precisarão usar fio mais grosso (ou mais fios de fio) para atingir o mesmo valor para AmpereTurns.
Ainda mais voltas de ampères seriam melhores, especialmente se você quiser prender materiais não magnéticos como alumínio.
No entanto, para um determinado tamanho geral do ímã e espessura dos pólos, mais voltas de ampères só podem ser obtidas à custa de corrente mais alta e, portanto, maior dissipação de energia e consequente aumento do aquecimento no ímã.Isso pode ser bom se um ciclo de trabalho mais baixo for aceitável, caso contrário, um espaço de enrolamento maior é necessário para acomodar mais voltas, e isso significa um ímã maior (ou pólos mais finos).
(7) Se você estiver projetando, digamos, um mandril magnético, será necessário um ciclo de trabalho muito maior.(Dependendo da aplicação, talvez seja necessário um ciclo de trabalho de 100%).Nesse caso, você usaria um fio mais fino e talvez projetasse uma força de magnetização de, digamos, 1.000 voltas de ampères.
As notas acima são apenas para dar uma ideia do que pode ser feito com este versátil programa de cálculo de bobinas.
Medidores de fio padrão:
Historicamente, os tamanhos dos fios foram medidos em um dos dois sistemas:
Standard Wire Gauge (SWG) ou American Wire Gauge (AWG)
Infelizmente, os números dos medidores para esses dois padrões não se alinham, o que gera confusão.
Hoje em dia é melhor ignorar esses antigos padrões e apenas referir-se ao fio pelo seu diâmetro em milímetros.
Aqui está uma tabela de tamanhos que abrange qualquer fio que provavelmente seja necessário para uma bobina magnética.
Os tamanhos de fio em negrito são os tamanhos mais comumente estocados, então, de preferência, escolha um deles.
Por exemplo, Badger Wire, NSW, Austrália estoca os seguintes tamanhos em fio de cobre recozido:
0,56, 0,71, 0,91, 1,22, 1,63, 2,03, 2,6, 3,2 mm .
Entre em contato comigo com quaisquer perguntas ou comentários.
Horário da postagem: 12 de outubro de 2022