Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Grzanie się cewek. Będzie sie grzała?

Bogus105 20 Maj 2013 02:15 4569 29
  • #1 20 Maj 2013 02:15
    Bogus105
    Poziom 16  

    Witam Kolegów,

    podłączę się z tym samym problemem: mam zrobić cewkę, która będzie pracowała w elektromagnesie DC zasilanym z sieci po wyprostowaniu napięcia tylko za pomocą mostka. Cewka będzie nawinięta drutem o fi miedzi 0,710mm (pole przekroju to 0,396mm2) i prąd jaki przez nią będzie płynął to 5,17A co daje gęstość na poziomie 13A/mm2. Dużo. Cewka będzie, jak to w elektromagnesie, zamknięta w metalowej obudowie i stąd pytania. Jak oszacować cykl pracy przy takiej gęstości prądu. Nawijając cewkę będę każdą warstwę malował emalią, a potem cewka po zamontowaniu w elektromagnesie będzie musiała być czymś zalana, żeby wszystko było szczelne. Czym zalać taką cewkę, aby uzyskać jak największe odprowadzanie ciepła, żeby wydłużyć cykl pracy cewki (duty cycle)? Czy są jakieś żywice (które nie kosztują milion złotych za kg), które posiadają duży współczynnik przewodzenia ciepła?

    Zostawiając żywicę, a wracając do cewki: jak oszacować ten nieszczęsny cykl pracy - ile sekund będzie mogła pracować i ile sekund powinna 'odpoczywać'? Element ma pracować powiedzmy 3-5 sekund, a potem ma być wyłączony te 5-8 sekund. Praca dorywcza - element nie będzie pracował w ten sposób 24h na dobę. W obudowie elektomagnesu planuję zainstalować wyłącznik bimetalowy (taki jak w piecykach gazowych) o temp. 65 - 75 stopni. Będzie on przymocowany do obudowy, nie bezpośrednio do cewki. Zakładam, że jak obudowa osiągnie te 65 stopni to cewka się jeszcze nie usmaży (tutaj pojawia się temat uszczelnienia, które by jednocześnie pomagało w odtransportowaniu ciepła z cewki do obudowy). Poza tym im cieplejsza będzie cewka tym większa rezystancja i mniejszy prąd.

    Proszę o dyskusję na ten temat:)

    0 29
  • #2 20 Maj 2013 09:11
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Nie piszesz nic o wymiarach całości, ale nawet przy małych stosunek czasu pracy do 'odpoczynku' przy takiej gęstości prądu powinien być 1 do kilkunastu, przy dużych do kilkudziesięciu - nawet 8 sekund 'odpoczynku' po 3 sekundach pracy to tyle, co nic (przy naturalnym chłodzeniu).

    Czas pracy / szybkość nagrzewania się: do ogrzania 1cm3 miedzi o 1 stopień potrzebna jest energia około 3J, oporność miedzi jest 0.0173 Ω mm²/m, z obliczenia wychodzi, że temperatura przy gęstości prądu 13 A/mm² będzie rosnąć akurat o 1°C na sekundę. Czyli włączasz na minutę, może półtorej (jak z przerwami, to w sumie tyle może być), a potem czekasz, aż ostygnie - może z pół godziny.

    Polepszenie odprowadzania ciepła - myślę, że smar krzemionkowy - taki, jaki jest stosowany do poprawienia kontaktu z radiatorem. A być może lepiej, ale to wymaga "dziurawego" nawinięcia: ciecz ferromagnetyczna - w takim układzie będzie krążyć i przenosić ciepło, potrzebne są "dziury", żeby miała którędy przepływać.

    0
  • #3 21 Maj 2013 13:33
    Bogus105
    Poziom 16  

    Witam,

    dziękuję za odpowiedź. Miedzi w cewce będzie ok 3,25kg. Cewka będzie nawinięta na stalowy, prostokątny, podłużny rdzeń (taka jakby wyspa) o wymiarach 30mm na 650mm. Wysokość cewki to ok 27mm. Cewka całkowicie zamknięta - obudowana płaskownikami stalowymi o grubości 16mm. Długość drutu to niecałe 900m. Co do odprowadzania ciepła to mógłbym w ostateczności od spodu płyty (podstawy cewki) przykręcić radiatory alu z wiatrakami...

    0
  • #4 21 Maj 2013 17:31
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Problemem jest niskie przewodnictwo cieplne cewki - sama miedź przewodzi dobrze, ale zwoje muszą być izolowane od siebie, więc ciepło niełatwo przedostanie się do radiatora. Przy tych rozmiarach i gęstości prądu będzie się w niej wydzielać ponad kilowat ciepła (oporność cewki 39R, prąd 5.17A, P=I^2*R).
    Ale pasta termoprzewodząca może dużo pomóc, jeśli ma przewodność rzędu kilku W / (m*°K). Są takie oferowane np. na Allegro - szukaj "pasty termoprzewodzace", patrz czy podają przewodność i jaka jest - może uda się uzyskać, nawet przy pracy ciągłej, temperaturę uzwojenia o tylko parędziesiąt °K wyższą, niż radiatora.

    0
  • #5 22 Maj 2013 12:59
    Bogus105
    Poziom 16  

    witam,
    dziękuję za odpowiedź. Wezmę twoje podpowiedzi pod uwagę. Może uda mi się zejść z gęstością prądu i poszukam pasty. Mam taką pastę, ale małe ilości. Do tej cewki musiałbym zastosować ilość hurtową:(

    0
  • #6 22 Maj 2013 13:13
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Nie wiem czy przy liczeniu prądu (i mocy) nie powinno się uwzględnić indukcyjności cewki, bo zasilana będzie napięciem pulsującym a nie stałym.
    Może korzystniej byłoby obniżyć napięcie (używane zasilacze impulsowe dużej mocy można trafić bardzo tanio - obecnie 199,- za 1900W przy 48V) i nawinąć rurką miedzianą, tak jak to się robi np. w zgrzewarkach. Byłoby bezpieczniej, mniej do zalewania i można chłodzić uzwojenie od środka...

    0
  • #7 22 Maj 2013 15:47
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Najtańsza (cena/ilość, a nie cena jednostkowa) pasta termoprzewodząca, jaką znalazłem na Allegro, kosztuje 130 zł - AG CHEMIA pasta termoprzewodzaca HP 1kg; ciężar właściwy 2.1, czyli to około 470 ml. Przewodność cieplna 1.5 W/mK - trochę mało, trzeba policzyć dla geometrii, jaką ma twoja cewka, czy uzyskasz wystarczające chłodzenie, używając jeszcze radiatora i wiatraczków, i ich koszt nie będzie za duży. Jest pasta o przewodności 2.5 W/mK, ale kosztuje 420 zł / kg, więc jeśli ta tańsza z radiatorem np. za 300 zł wystarczy, to nie warto kupować droższej.

    Uproszczone liczenie przewodności cieplnej uzwojenia: liczysz, jaki % przekroju nie będzie wypełniony miedzią, przez to dzielisz przewodność pasty (czyli jak wypełnisz miedzią 70% przekroju, to uzwojenie będzie miało przewodność 5 W/mK z tańszą pastą). Liczenie chłodzenia uzwojenia: planujesz, jak ma odpływać ciepło i ile (jaka gęstość przepływu), dzielisz to przez przewodność i całkujesz po drodze przepływu ciepła - dostajesz różnicę temperatur.

    Można rozważyć wstawienie do uzwojenia rurki miedzianej, przez którą puszczasz wodę - wtedy droga przepływu ciepła będzie krótsza (zmienisz geometrię przepływu ciepła) i uzyskasz lepsze chłodzenie. Ale z cienką rurką chłodzoną wodą jest pewien problem: osadza się w niej kamień. Może zamiast wody użyć oleju, albo oliwy? Warto sprawdzić przewodnictwo cieplne wybierając ciecz do chłodzenia, chyba jakieś ciecze (oliwa?) przewodzą całkiem dobrze.

    Warto jeszcze sprawdzić przewodnictwo cieplne łatwo dostępnych materiałów - np. biel cynkowa przewodzi nienajgorzej (ponad 10 razy lepiej od pasty), można jej dodać do pasty tam, gdzie jest większa objętość do wypełnienia i zagęszczenie pasty nie utrudni jej nakładania (w samym uzwojeniu zagęszczenie pasty spowoduje niedokładne wypełnienie, a dziury bardzo kiepsko przewodzą ciepło, więc tam nie można).

    0
  • #8 22 Maj 2013 16:01
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Przy użyciu cieczy do chłodzenia ważna nie jest jej przewodność cieplna a ciepło właściwe.
    Ciepło właściwe to miara zdolności magazynowania ciepła odebranego z ośrodka nagrzewającego, więc ma ogromne znaczenie w procesie chłodzenia.
    Dodatkowym czynnikiem dla którego przewodność cieplna cieczy ma marginalne znaczenie to fakt, że płynąca ciecz wiruje i miesza się, uśredniając w ten sposób swoją temperaturę w całym przekroju słupa cieczy.
    Tak czy inaczej - żadna z ogólnodostępnych cieczy nawet nie zbliża się do wody pod względem zdolności chłodzących (odbioru ciepła); - ma i najwyższe ciepło właściwe i najwyższą przewodność cieplną.

    Rozważania o uzwojeniu wykonanym z rurki chłodzonej cieczą są chyba nie na miejscu, gdyż to znacznie zwiększy wymiary cewki - a przecież problem wynika właśnie z jej wymiarów? Bo najprostszym sposobem jest zastosowanie drutu o średnicy dającej gęstość prądu rzędu 3-5A/mm.kw.
    Dodatkowe problemy związane z rurką i chłodzeniem cieczą (gdzie zakupić odpowiedniej średnicy rurkę miedzianą w kręgu, jak ją izolować, system chłodzenia cieczy, jego szczelność, pompa, zabezpieczenie przed zanieczyszczeniem cieczy - a rurka musi mieć maleńki otwór, woda raczej odpada z powodu wysokiego napięcia, itp) - przekreślają ten sposób.

    0
  • #9 22 Maj 2013 17:29
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Przewodność cieplna też jest istotna - inaczej może się okazać, że ogrzewa się tylko część cieczy (przy przepływie laminarnym - a turbulentny oznacza większy opór przepływu). Woda ma raczej niską przewodność cieplną, w radiatorach do procesorów stosują jakiś olej - ale może on jest ferromagnetyczny, żeby uzyskać szybką konwekcję w polu magnetycznym?).

    Ja sugerowałem rurkę umieszczoną w uzwojeniu, nie zwojenie z rurki - mamy takie uzwojenie w cyklotronie, i są problemy z osadzaniem się kamienia, z korozją - poważną wadą wody jest to, że jest elektrolitem - powoduje korozję, jeśli przez rurkę z wodą płynie prąd.

    Nie bardzo wiem, jaka tam jest geometria - grubszy drut, to większe uzwojenie, wtedy może być potrzebny większy prąd - czasem za niewielką poprawę chłodzenia płaci się dużym zwiększeniem rozmiarów i większymi stratami mocy w uzwojeniu.

    0
  • #10 22 Maj 2013 18:03
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    W takiej cewce gdzie wymiary rdzenia muszą być małe, przy wielokrotnym nawinięciu zwojów nie wyobrażam sobie przepływu laminarnego - po 2-3 zagięciach będzie turbulentny.
    A jeśli rdzeń i nawój okrągły - po kilku-kilkunastu zwojach. Grawitacja zrobi swoje.
    Pisałem o ogólnodostępnych cieczach - typu woda, pochodne ropy, różne chemikalia. Z nich wszystkich woda ma największą przewodność cieplną, po niej amoniak (jak go zastosować?), po nim "długo nic" i dopiero jakieś ciecze z kilkukrotnie mniejszą przewodnością.
    Ale woda pod napięciem sieci? - i to wyprostowanym? - zgroza. Przecież nie tylko uzwojenie cewki będzie pod tym napięciem ale i cała instalacja chłodząca - pompa, przewody, chłodnica... i aby ta woda nie przewodziła sama prądu też trzeba coś zaradzić...
    Ciecze palne? - też chyba nie.
    Ale powodów na "nie" jest całe mnóstwo - następny to sposób nawinięcia. Jak izolować od siebie zwoje takiej rurki?
    Jak nawijać na rdzeniu o małej średnicy cienkościenną rurkę? - "zakląknie się" zaraz. Drut daje się nawijać na średnicy rdzenia równym kilku średnic drutu. Cienkościenna rurka musi mieć duży promień gięcia.
    Ciecze stosowane w rurkach grzewczych radiatorów (karty graficzne, procesory) to technologia "księżycowa" - opracowana w ramach projektu Apollo, od niedawna zeszła na ziemię. W uproszczeniu to działa podobnie jak lodówka - ciecz o bardzo niskiej temp. wrzenia paruje pobierając ciepło, pary samoczynnie wędrują do ośrodka o niższej temp. gdzie skraplają się oddając je.

    Myślę, że jedynym rozsądnym rozwiązaniem jest nawiniecie odpowiedniej grubości drutem takiej ilości zwojów aby uzyskać gęstość prądu ok. 5A/mm.kw. Więcej zwojów.

    0
  • #11 22 Maj 2013 19:37
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    trymer01 napisał:
    Rozważania o uzwojeniu wykonanym z rurki chłodzonej cieczą są chyba nie na miejscu, gdyż to znacznie zwiększy wymiary cewki - a przecież problem wynika właśnie z jej wymiarów?
    Całkowty przekrój uzwojenia pozostanie taki sam, więc wymiary cewki nie powinny się znacząco zmienić. Przy niższym napięciu zasilania prąd (i przekrój) będzie większy, ale zwojów wyjdzie mniej.
    trymer01 napisał:
    Dodatkowe problemy związane z rurką i chłodzeniem cieczą (gdzie zakupić odpowiedniej średnicy rurkę miedzianą w kręgu, jak ją izolować, system chłodzenia cieczy, jego szczelność, pompa, zabezpieczenie przed zanieczyszczeniem cieczy
    Google -> "rura miedziana chłodnicza wyżarzana miękka w kręgach". Lutuje się cyną ze srebrem. Dostępne są różne kształtki, które można wykorzystać na podejście do chłodnicy, pompki, itp.
    trymer01 napisał:
    Ale woda pod napięciem sieci? - i to wyprostowanym? - zgroza. Przecież nie tylko uzwojenie cewki będzie pod tym napięciem ale i cała instalacja chłodząca - pompa, przewody, chłodnica...
    Gdzieś tam nieśmiało wspomniałem o zasilaczu... Chłodzenie cieczą jest bardzo wydajne, ale można spróbować chłodzić powietrzem.
    trymer01 napisał:
    Jak izolować od siebie zwoje takiej rurki?
    Taśma "szklana", teflonowa lub... powietrze.
    trymer01 napisał:

    Jak nawijać na rdzeniu o małej średnicy cienkościenną rurkę? - "zakląknie się" zaraz.
    Rurki wyżarzane gną się bardzo ładnie - wystarczy podłożyć "korytko". W razie czego służę przyrzadem do gięcia rurek, ale tylko o średnicy 5mm.

    0
  • #12 22 Maj 2013 20:10
    wzagra
    Poziom 33  

    A może zanurzenie cewki w oleju transformatorowym, a obudowa jako radiator odprowadzający ciepło? Plus wentylator...
    Co do rurek instalowanych w uzwojeniu lub uzwojeniu z rurek - też olej transformatorowy lub ogólnodostępne ciecze chłodnicze stosowane w motoryzacji?

    0
  • #13 22 Maj 2013 20:28
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Ja cały czas piszę o zasilaniu 230V... bo tak mówi temat.
    Bo rozważania o zasilaniu niskim napięciem to jak na razie tylko propozycja - autor tematu zapewne nie bez powodu wybrał takie.
    I przy zasilaniu 230V potrzebna byłaby rurka o średnicy około 1mm, i ściance rzędu 0,3mm. Pod tym kątem proszę rozpatrzeć moje argumenty wyżej, i ile miejsca zabierze owa taśma izolacyjna, i jakie musi być ciśnienie wody aby w takim otworku dać sporą szybkość przepływu wymaganą aby znikoma ilość wody mogła odebrać dużą ilość ciepła...
    Nawet przy zasilaniu niskim napięciem przekrój nawoju misi być większy - gdyż dochodzi przekrój izolacji oraz przekrój otworu na ciecz.
    Przy projektowaniu takiego uzwojenia chłodzonego woda nie można się wzorować beztrosko na rozwiązaniach np. z nagrzewnic indukcyjnych - tam moce są podobne, ale dużo większe prądy i gęstości prądu rzędu 100A/mm.kw i wtedy ciecz ma sens. Aby tu zastosować rurkę na 48V to oznacza prąd rzędu 25A i przy gęstości tylko 50A/mm.kw daje to powierzchnię przekroju rurki 0,5mm.kw. Nie widzę takich rurek w googlach. I wracamy do moich argumentów.

    0
  • #14 22 Maj 2013 23:35
    _jta_
    Specjalista elektronik

    :arrow: trymer01 22 Maj 2013 18:03
    To, czy przepływ będzie laminarny, czy turbulentny, zależy od liczby Reynoldsa, a nie łagodnych zagięć.
    Przy tłoczeniu wody rurką o średnicy (wewnętrznej) 0.4 mm i sporym przepływie będzie turbulentny. ;)

    Może warto pamiętać, że tam ma się wydzielać moc 1kW... potrzebny jest przepływ kilka cm3/sekundę
    - niby niewiele, ale to oznacza prędkość ruchu kilkadziesiąt metrów na sekundę - oj, tak nie da rady.
    Ale wciąż nie jest dla mnie jasne, jakie mają być wymiary tej cewki i od której strony może być radiator.

    0
  • #15 23 Maj 2013 07:44
    CosteC
    Poziom 26  

    Myślę że w przypadku takiego projektu opłaca się w prototypie umieścić kilka czujników temperatury, np PT100 i zbadać jak temperatura wygląda w różnych punktach uzwojenia.

    0
  • #16 23 Maj 2013 08:44
    Bogus105
    Poziom 16  

    Dziękuję za pomysły. Na poniższym rysunku wymiary cewki. Niektóre są ruchome, ale nie dużo. Z uwagi na to, że potrzebuję uzyskać w rdzeniu możliwie największą indukcję to muszę podjechać z ampero-zwojami w okolice 3000-3500 A*z. To z uwagi na małe okno na cewkę powoduje, że nie ucieknę przed dużą gęstością prądu... Radiator myślałem przymocować od spodu. Można też, gdyby się okazało, że problemy z temperaturą będą przeszkadzać, wykonać jakiś moduł wodny zamiast radiatora.

    Grzanie się cewek. Będzie sie grzała?

    0
  • #17 23 Maj 2013 09:13
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Czy zasilanie obniżonym napięciem i chłodzenie cieczą byłoby do zaakceptowania?

    0
  • #18 23 Maj 2013 09:59
    Bogus105
    Poziom 16  

    Co by miało pomóc obniżenie zasilania? Cewka musi mieć te 3500 amperozwojów.

    0
  • #19 23 Maj 2013 10:17
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    To będzie grzałka o mocy ok. 1,5kW.
    Przy tych rozmiarach całości szacuję (zgrubnie) temp. uzwojeń na ok. 150st C, albo nawet 200 stC co nie wróży dobrze żadnemu znanemu lakierowi drutu.
    Czy temp. powierzchni takiego elektromagnesu nie będzie przeszkadzać?
    Radiator, nadmuch powietrza niewiele pomogą dlatego że największą przeszkodą w oddawaniu ciepła z uzwojeń będzie izolacja cieplna jaką będzie izolacja elektryczna między uzwojeniami a rdzeniem. Podobnie widzę skuteczność chłodzenia wodnego samego rdzenia.
    Tu trzeba albo uodpornić uzwojenia na wysoką temperaturę albo chłodzić samo uzwojenie jak proponuje Kol. Tomasz Gumny.
    Pamiętam z dawnych czasów doniesienia o opracowaniu bodajże przez jakąś francuską firmę technologii nawijania uzwojeń wytrzymujących temp. do 700stC. Polegało to na nawijaniu drutem przechodzącym przez "kąpiel" płynnego szkła i takim dobraniu chłodzenia aby w momencie nawoju szkło było jeszcze plastyczne -ale na tyle twarde że pozostawiało warstwę międzyzwojową - izolującą druty.
    Nie wiem czy ta technologia była rozwijana, czy umarła - może są inne? - może trzeba szukać takich rozwiązań - lakierów izolacyjnych o odporności na wysokie temperatury?

    Edit; - obniżenie napięcia zasilania mogłoby pomóc z dwóch powodów. Umożliwi zastosowanie rurki miedzianej chłodzonej od wnętrza np. wodą, oraz odpadną problemy związane z przewodnością wody przy wysokim napięciu.
    Tylko, że jak piszę wyżej to wymaga użycia rurek o dużym przekroju, bardzo dużych prądów i niskiego napięcia. A wtedy zasilanie się mocno komplikuje.

    0
  • #20 23 Maj 2013 10:17
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Jeśli cała powierzchnia uzwojenia, która na rysunku jest pionowa, będzie miała kontakt cieplny z metalową obudową, a ta będzie dobrze chłodzona, to stosunek tej powierzchni do średniej długości drogi ciepła będzie około 8 metrów, co przy założeniu przewodności uzwojenia równej 1.5 W/m°K da wzrost temperatury o 1°K przy 12 W mocy traconej w cewce; przy mocy 1 kW wychodzi niecałe 90°K; biorąc jeszcze pod uwagę, że przewodność uzwojenia powinna być znacznie większa, niż pasty, mogłoby ono działać nawet w sposób ciągły. Stal według Wikipedii ma przewodność cieplną od 16 W/m°K, więc stalowa obudowa powinna nieźle odprowadzać ciepło do radiatora.

    Czyli należałoby użyć pasty termoprzewodzącej (może być i ta najtańsza, przewodząca 1.5 W/m°K); nawijając uzwojenie smarować je tą pastą tak, by nie pozostawało w nim powietrze (i nie używać lakieru) i nawijać możliwie gęsto; przestrzeń między uzwojeniem, a obudową wypełnić materiałem dobrze przewodzącym ciepło (np. powkładać płytki aluminiowe, oczywiście smarując wszystko pastą) i przy dobrym chłodzeniu obudowy cewka może być nawet włączona na stałe (tylko jak zrobić radiator, który odprowadzi ponad kilowat ciepła?).

    0
  • #21 23 Maj 2013 10:37
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    _jta_ napisał:
    tylko jak zrobić radiator, który odprowadzi ponad kilowat ciepła?).


    Akurat to nie jest problem - chłodzenie wodne. W podstawie rdzenia powiercić otwory i puścić tam wodę.
    Wg Twoich obliczeń dla mocy 1,5kW przyrost temp. wyniósłby ok. 130stC, czyli temp. uzwojenia ok. 170stC - to okolica granicznej najlepszych lakierów.
    Problemy będą techniczno- eksploatacyjne - jak wypełnić przestrzenie pastą aby nie wyciekała, rozlewała się.

    0
  • #22 23 Maj 2013 11:04
    _jta_
    Specjalista elektronik

    A skąd 1.5 kW? I^2*R = 5.17*5.17*39 = 1042.4271 W.

    0
  • #23 23 Maj 2013 11:51
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Bogus105 napisał:
    Co by miało pomóc obniżenie zasilania? Cewka musi mieć te 3500 amperozwojów.
    1. bezpieczeństwo;
    2. bezpieczeństwo;
    3. mniej zwojów, większym przekrojem, może nawet rurką.
    trymer01 napisał:
    To będzie grzałka o mocy ok. 1,5kW.
    Przy tych rozmiarach całości szacuję (zgrubnie) temp. uzwojeń na ok. 150st C, albo nawet 200 stC co nie wróży dobrze żadnemu znanemu lakierowi drutu.
    Ja bym jeszcze sprawdził czy wysoka temperatura nie wpłynie na właściwości magnetyczne rdzenia.
    Bogus105 napisał:
    Co by miało pomóc obniżenie zasilania? Cewka musi mieć te 3500 amperozwojów.
    Najprościej byłoby nawijać miękką rurką miedzianą w otulinie (chyba widziałem coś takiego w zakładzie instalującym LPG) - warto sprawdzić. Przy średnicy 5..6mm wejdzie 15..24 zwoje(-ów), czyli prąd musiałby wynosić 190..150A. W takim przypadku źródłem największych strat mocy byłby prostownik. Dlatego lepsza byłaby przewód/rurka o mniejszej średnicy, która pozwoliłaby zmieścić 4..5-krotnie więcej zwojów. Wtedy prąd spadnie do rozsądnych 30..50A, więc transformator i prostownik będą standardowe.

    Dodano po 35 [minuty]:

    Przypuśćmy, że weźmiemy profil 10x1 - powinien się łatwo układać i prosto się liczy. ;)
    W szczelinę 20x30mm powinno wejść 60 zwojów. Dla uzyskania 3500Az potrzeba 58A, co daje rozsądną gęstość prądu 5.8A/mm². Długość jednego zwoju to ~1.45m, więc długość drutu wyniesie ~87m. Jeśli wierzyć kalkulatorowirezystancja dla φ=3.57mm (10mm²) wyniesie 0.153Ω, czyli źródło zasilania powinno dawać 9V a moc pobierana (i wydzielana w uzwojeniu) wyniesie nieco ponad 500W.

    0
  • #24 23 Maj 2013 13:52
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    _jta_ napisał:
    A skąd 1.5 kW? I^2*R = 5.17*5.17*39 = 1042.4271 W.

    Bo pomyliłem 5,17A z 5,71 A.
    A skąd 39Ω?
    Prawidłowo to 230Vx5,17A=1190W.

    @Tomasz Gumny; - przy cienkich rurkach mamy problem, o którym pisałem wcześniej - mało wody czyli słabe chłodzenie, bo nie da się przepychać jej z dużą prędkością, będzie problem ze zdobyciem cienkich rurek w kręgu, ich izolacja zacznie zajmować dużo miejsca (stosunkowo).

    Jeszcze dwa słowa o uzwojeniu z drutu i jego chłodzeniu.
    Przecież gołym okiem widać analogię do żelazka - takiego do prasowania. Moc podobna, wymiary również. Czyli temperatury będą podobne, co potwierdzają szacunki Kol. _jta_
    Teoretyczne 170stC przy idealnym kontakcie termicznym uzwojenia z bokami - a pasta to nie-idealny kontakt, poza tym w środku uzwojenia temp. będzie wyższa.
    Dlatego należy zapomnieć o uzwojeniu z takiego drutu jak w temacie - bez szans.

    0
  • #25 23 Maj 2013 14:34
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Prawidłowo to 230Vx5,17A=1190W. - Nie: 230V to napięcie skuteczne, a nie średnie po wyprostowaniu - to ostatnie jest o kilkanaście % mniejsze.

    Gdyby przyjąć, że średnie przewodnictwo cieplne cewki jest takie, jak tej taniej pasty, to przy pracy ciągłej temperatura w środku cewki byłaby o 90°K wyższa, niż na styku z obudową; ale "przekładaniec" z miedzi i pasty przewodzi ciepło znacznie lepiej i przy dobrym chłodzeniu obudowy jest szansa nawet na pracę ciągłą.

    Obniżenie napięcia, zwiększenie prądu i przekroju drutu może być o tyle użyteczne, że zmniejszy napięcia występujące w cewce - pasta nie musi być dobrym izolatorem, jakieś zadrapanie emalii na drucie i prąd popłynie przez pastę - im mniejsze napięcie, tym w razie czego mniejszy będzie ten "pasożytniczy" prąd.

    Chłodzenie można jeszcze poprawić - ale to bardzo utrudni nawijanie - wstawiając w uzwojenie druty, bądź blachy (raczej miedziane) w kierunku, w jakim ma płynąć ciepło - polepszą odprowadzanie ciepła, ale zajmą część miejsca, więc mniej go będzie na uzwojenie, mniejszy będzie jego przekrój, większy opór... Żeby rzeczywiście pomogły, muszą być np. co pół cm, czyli półtorej setki "wstawek" do omijania przy nawijaniu.

    Nie wiem (i nie mam danych do policzenia), jaką oporność cieplną wnosi emalia, którą są pokryte druty - a jeśli ciepło ma lepiej przepływać dzięki temu, że jest mieszanka drutów z pastą, to musi wielokrotnie przepływać przez emalię - z tego względu lepszy jest grubszy drut i niskie napięcie (mniej tych emalii po drodze).

    Można też użyć lepszej (ale droższej) pasty termoprzewodzącej - za prawie 300 zł więcej można kupić pastę, która przewodzi ciepło prawie 2 razy lepiej - jeśli pominiemy wpływ emalii, to da ona prawie 2-krotną poprawę odprowadzania ciepła. Tylko czy wydatek tych prawie 300 zł jest potrzebny?

    0
  • #26 26 Maj 2013 00:57
    Bogus105
    Poziom 16  

    Elektromagnes, który chcę wykonać jest testowy. Docelowy będzie dłuższy. Chcę sprawdzić w praktyce działanie, realny cykl pracy. Porady Kolegów, zwłaszcza _jta_ sprawiły, że zdecyduję się zapewne na 'zatopienie' cewki w paście przewodzącej - tej tańszej - zamiast malowanie emalią. Praca ciągła nie jest mi absolutnie potrzebna, a nad bezpieczeństwem czuwać będzie bezpiecznik, różnicówka i termik (może nawet dwa w szeregu, umieszczone w różnych punktach obudowy) więc się nie boję. Jak się uda to się podzielę spostrzeżeniami i efektami.

    0
  • #27 26 Maj 2013 10:28
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Nie zastępuj miedzi pastą, bo nie do tego ona jest. Robisz uzwojenie z 3.2kg miedzi zamiast mieszczących się w szczelinie 8kg, co skutkuje wzrostem strat mocy z 0.5kW do 1.3kW. To nie kompromis tylko błąd.

    0
  • #28 27 Maj 2013 00:53
    Bogus105
    Poziom 16  

    Chcę zastąpić pastą powietrze.

    0
  • #29 27 Maj 2013 14:00
    Tomasz Gumny
    Poziom 27  

    Powietrze zastąp lepiej miedzią (47,-/kg) niż pastą (420,-/kg). Mimo różnicy gęstości wyjdzie taniej, a ciepło przewodzi lepiej. Przy okazji przewodzi też prąd, więc tego ciepła będzie mniej rozproszenia.

    0
  • #30 27 Maj 2013 15:45
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Pod względem objętości znacznie taniej od miedzi wychodzi aluminium, które też dobrze przewodzi ciepło (trudno będzie zauważyć różnicę między aluminium, a miedzią) - myślałem o takim sposobie, żeby nawinąć cewki ile się da (jak się nawinie więcej zwojów takim samym drutem, to przy takim samym napięciu prąd będzie mniejszy, pole magnetyczne takie samo) tak, by wchodziła bez ryzyka pokaleczenia emalii, a potem wciskać blaszki aluminiowe jakie się zmieszczą, od razu z pastą (żeby się nie zetknęły z uzwojeniem, można je obwiązać nitką). A tańsza pasta to 130 zł/kg, nie 420.

    0