Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 1

Как рассчитать длину нихромовой проволоки

Какие параметры есть у катушки

От того, где будет применяться индуктивный элемент и на какой частоте работать, зависит его исполнение. Имеются общие параметры:

  • L – индуктивность;
  • R пот – сопротивление потерь;
  • Q – добротность;
  • свой резонанс и паразитарная ёмкость;
  • коэффициенты ТКИ и ТКД.

От чего зависит индуктивность

Индуктивность (коэффициент самоиндукции) L – это главная электрическая характеристика элемента, которая показывает количество накапливаемой дросселем энергии при передвижении тока. Величина энергии в катушки тем выше, чем больше её индуктивность. Единица измерений L – 1 Гн.

При взаимодействии тока и магнитного поля в обмотке возникают вредные явления. Они способствуют возникновению потерь, которые обозначают R пот. Формула потерь имеет вид:

R пот = rω + rd + rs + re.

Слагаемые формулы – это потери:

  • rω – в проводах;
  • rd – в диэлектрике;
  • rs – в сердечнике;
  • re – на вихревые токи.

В результате таких потерь импеданс индуктивного двухполюсника нельзя назвать целиком реактивным.

Добротность двухполюсника определяется по формуле:

Q = ω*L/R пот,

где ω*L = 2π*L – реактивное сопротивление.

При наматывании витков элемента между ними возникает ненужная ёмкость. Из-за этого дроссель превращается в колебательный контур с собственным резонансом.

ТКИ – показатель, описывающий зависимость L от Т0С.

ТКД – показатель, описывающий зависимость добротности от Т0С.

Информация. Изменение основных параметров индуктивного двухполюсника зависит от коэффициентов ТКИ, ТКД, а также от времени и влажности.

Коротко о главном

Итак, как было сказано ранее, можно купить готовые спирали, которые рассчитаны на определенное сопротивление и подходят для определенных моделей электронок.

Однако, переходя на этап профессионального вейпинга, многие парильщики изъявляют желание наматывать испарители своих электронных собственными силами, что дает массу преимуществ:

Расчет сопротивления: зачем и как правильно провести?

Обычно проблемы легко исправляются. Проверьте положение катушек, чтобы убедиться, что он не касается колоды или столбов. Убедитесь, что ваш распылитель полностью завинчен в считыватель омов. Если эти шаги исправили вашу проблему, вы готовы перейти к следующему шагу. Если эти шаги не исправили вашу проблему, попробуйте сделать еще одну катушку. Если у вас по-прежнему возникает проблема, может возникнуть проблема с вашим распылителем или с вашим считывателем омов.

Испытание на обмотку катушки и устранение горячих точек

Как только ваши катушки начнут светиться, прекратите стрелять в ваш мод и аккуратно сжать свою катушку вместе с пинцетом. Повторяйте этот процесс до тех пор, пока катушка не будет равномерно светиться, начиная с центра, движущегося к внешним оберткам.

  1. Экономия.

    Если говорить о долгосрочной самостоятельной намотке атомайзера, то речь идет о колоссальной экономии. Готовые спирали стоят практически столько же, сколько обойдется целый моток канталовой или нихромовой проволоки, из которой можно скрутить как минимум десяток вкусных койлов.
  2. Уровень мастерства.

    Это, пожалуй, то, ради чего вейперы и придумывают всевозможными сэтапы для своих модов. Каждый, кто занимается намоткой атомайзера, пытается придумать что-то новенькое, чтоб показать свой уровень профессионализма в этой поистине увлекательной культуре.
  3. Достижение определенных показателей вейпа.

    К примеру, односпиральный обслуживаемый атомайзер можно намотать таким образом, что он будет выдавать вдвое больше пара, нежели его более современный собрат. Да-да, все это благодаря удачно подобранной намотке. Тогда как готовые спирали рассчитаны только на определенные показатели сопротивления.

Что помогает определить калькулятор?

Есть много вещей, которые вы можете использовать для фитиля вашей катушки, органического хлопка, кремнистого фитиля, эко-шерсти, все очень популярны по разным причинам и использованию. Для этой цели мы предпочитаем органический хлопок для его превосходных вкусовых и капиллярных способностей. Вам понадобится кусок материала, достаточно большой, чтобы плотно вписаться в вашу катушку, оставляя примерно половину дюйма с каждой стороны. Иногда это помогает мокрой и скручивать конец фитиля, чтобы начать.

Методики расчета

По сопротивлению

Давайте разберемся как рассчитать длину нихромовой проволоки по мощности и сопротивлению. Расчёт начинается с определения требуемой мощности. Представим, что, нам нужна нить из нихрома для паяльника малых размеров мощностью в 10 Ватт, который будет работать от блока питания на 12В. Для этого у нас есть проволока диаметром 0.12 мм.

Простейший расчет длины нихрома по мощности без учета нагрева выполняется так:

Определим силу тока:

P=UI

I=P/U=10/12=0,83 A

Расчет сопротивления нихромовой проволоки проводим по закону Ома:

R=U/I=12/0,83=14,5 Ома

Длина проволоки равна:

l=SR/ρ,

где S – площадь поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление.

Или по такой формуле:

l= (Rπd2)/4ρ

Но сначала нужно рассчитать удельное сопротивление для нихромовой проволоки диаметром 0.12мм. Оно зависит от диаметра – чем он больше, тем меньше сопротивление.

L=(14.5*3,14*0.12^2)/4*1,1=0,149м=14,9см

Тоже самое можно взять из ГОСТ 12766.1-90 табл. 8, где указана величина в 95.6 Ом/м, если по ней пересчитать, то получится почти тоже самое:

L=Rтреб/Rтабл=14,4/95,6=0,151м=15,1см

Для нагревателя мощностью 10 ватт, который питается от 12В, нужно 15.1см.

Если вам нужно выполнить расчет числа витков спирали, чтобы её свить из нихромовой проволоки такой длины, то используйте следующие формулы:

Длина одного витка:

l1=π(D+d/2),

Количество витков:

N=L/(π(D+d/2)),

где L и d – длина и диаметр проволоки, D – диаметр стержня на котором будут мотать спираль.

Допустим мы будем мотать нихромовую проволоку на стержень диаметром 3 мм, тогда расчеты проводим в миллиметрах:

N=151/(3,14(3+0,12/2))=15,71 витков

Но при этом нужно учитывать, способен ли вообще нихром такого сечения выдержать этот ток. Подробные таблицы для определения максимального допустимого тока при определенной температуре для конкретных сечений приведены ниже. Простыми словами – вы определяете, до скольки градусов должна греться проволока и выбираете её сечение для расчётного тока.

Также учтите, что если нагреватель находится внутри жидкости, то ток можно увеличить в 1.2-1.5 раз, а если в замкнутом пространстве, то наоборот – уменьшить.

По температуре

Проблема приведенного выше расчёта в том, что мы считаем сопротивление холодной спирали по диаметру нихромовой нити и её длине. Но оно зависит от температуры, при этом же нужно учитывать при каких условиях получится её достичь. Если для резки пенопласта или для обогревателя такой расчет еще применим, то для муфельной печи он будет слишком грубым.

Приведем пример расчетов нихрома для печи.

Сначала определяют её объём, допустим 50 литров, далее определяют мощность, для этого есть эмпирическое правило:

  • до 50 литров – 100Вт/л;
  • 100-500 литров – 50-70 Вт/л.

Тогда в нашем случае:

P=Pэмп*V=50*100=5 кВт.

Дальше считаем силу тока и сопротивление:

Для 220В:

I=5000/220=22.7 Ампера

R=220/22.7=9,7 Ом

Для 380В при подключении спиралей звездой, расчет будет следующим.

Делим мощность на 3 фазы:

Pф=5/3=1,66 кВт на фазу

При подключении звездой, к каждой ветви прикладывается 220В (фазное напряжение, может отличаться в зависимости от вашей электроустановки), тогда ток:

I=1660/220=7.54 А

Сопротивление:

R=220/7.54=29.1 Ом

Для соединения треугольником рассчитываем по линейному напряжению 380В:

I=1660/380=4.36 А

R=380/4.36=87.1 Ом

Для определения диаметра учитывают удельную поверхностную мощность нагревателя. Рассчитаем длину, удельные сопротивления берем с табл. 8. ГОСТ 12766.1-90, но прежде определим диаметр.

Для расчета удельной поверхностной мощности печи используют формулу.

Bэф (зависит от теплопринимающей поверхности) и a (коэф. Эффективности излучения) – выбираются по следующим таблицам.

Итак, для нагрева печи до 1000 градусов, возьмём температуру спирали в 1100 градусов, тогда по таблице подбора Вэф выбираем значение в 4,3 Вт/см2, а по таблице подбора коэффициента а – 0,2.

Вдопэф*а=4,3*0.2= 0,86 Вт/см2 =0.86*10^4 Вт/м2

Диаметр определяют по формуле:

рт – удельное сопротивление материала нагревателя при заданной t, определяется по ГОСТ 12766.1, таблица 9 (приведена ниже).

Для нихрома Х80Н20 – 1,025

рт201000=1.13*10^6*1.025=1.15*10^6 Ом/мм

Тогда для подключения к трёхфазной сети по схеме «Звезда»:

d=1,23 мм

Длина рассчитывается по формуле:

L=42м

Проверим значения:

L=R/(p*k)=29.1/(0.82*1.033)=34м

Значения отличаются из-за высокой температуры спирали, проверка не учитывает ряда факторов. Поэтому примем за длину 1 спирали – 42м, тогда для трёх спиралей нужно 126 метров нихрома 1,3 мм.

Калькулятор рассчета нагревателей из фехраля и нихрома

Для расчета нагревателя печи нужно задать значение его мощности, диаметр проволоки, напряжение сети, а также значение удельного сопротивления. Удельное сопротивление проволоки Суперфехраль (Х23Ю5Т-Н-ВИ) 1,39 Ом×мм²/м, Еврофехраль (Х27Ю5Т-Н-ВИ) — 1,44 Ом×мм²/м. Для нихрома — в среднем 1,1 Ом×мм²/м. Чтобы не было перекала проволоки, значение поверхностной нагрузки не должно превышать 1,4-1,6 Вт/см.

Расчет нагревателей из фехраля или нихрома

Более подробно о подборе и расчете нагревателей в печи для обжига можно почитать на нашем форуме: Расчет нагревателей-спиралей печи для обжига.

Что такое катушка индуктивности

Данный элемент ещё называют дросселем. Это свёрнутый в спираль изолированный провод. Для такой спирали характерны большие индуктивные и маленькие ёмкостные параметры.

Важно! Дроссель препятствует протеканию переменного тока, потому что обладает существенной инерционностью. Она препятствует любому изменению проходящего через витки тока

При этом нет разницы, увеличивается он или уменьшается.

В связи с этим данные элементы применяют в электротехнике для осуществления:

  • токоограничения;
  • ослабления биений;
  • помехоподавления;
  • формирования магнитного поля;
  • изготовления датчиков движения.

Дроссель входит в систему колебательного контура в цепях резонанса и применяется в линиях задержки.


Применение L в колебательном контуре

Спирали в природе

В природе встречаются приближения к логарифмическим спиралям с коэффициентом роста равным φk. Так раковины моллюсков Nautilus pompilius и окаменелых аммонитов хорошо описываются при k = 2, а раковины некоторых улиток при k = 1. Отношение длин трех витков спирали уха у человека равно φ, что соответствует спирали с k = 1. Рукава спиральных галактик, несмотря на существующие утверждения, если и описываются логарифмической, то не золотой спиралью. В данном случае, описание ею является проявлением случайной близости. Недавний анализ спиралей, встречающихся в роговичном эпителии мышей, показал, что там встречаются как золотая, так и другие логарифмические спирали.

Конструкция катушки

По конструктивному исполнению индуктивные элементы различаются:

  • видом намотки: винтоспиральная, винтовая; кольцевая;
  • количеством слоёв: однослойные или многослойные;
  • типом изолированного провода: одножильный, многожильный;
  • наличием каркаса: каркасные или бескаркасные (при небольшом количестве витков толстого провода);
  • геометрией каркаса: прямоугольный, квадратный, тороидальный;
  • наличием сердечника: ферритовый, из карбонильного железа, электротехнической стали, пермаллоевый (магнитомягкий сплав), металлический (латунный);
  • геометрией сердечника: стержневой (разомкнутый), кольцо-образный или ш-образный (замкнутый);
  • возможностью изменять L в узких интервалах (движение сердечника по отношению к обмотке).

Индуктивность проводника

Существуют плоские катушки, в печатном исполнении устанавливаемые на платах цифровых устройств.

К сведению. Намотка провода может быть как рядовой (витком к витку), так и в навал. Последний способ укладки провода снижает паразитную ёмкость.


Конструкция катушек

Как провести расчет параметров

Первый шаг – указать количество проводов и спиралей для намотки. Это может 1 провод, два койла, что актуально для создания намотки на дрипку или другого аналогичного атомайзера.

Далее фиксируется тип спирали. Наиболее распространенные: микро, когда витки прижимаются друг к другу, и клэптон, когда один провод обматывается другим по типу гитарной струны. Для проводов также указывается диаметр, а точнее – сечение соединения.

Диаметр витка – это характеристика, базируемая на диаметре основы. К примеру, для дрипки чаще всего берется 2,5 мм, что оптимально для комфортного парения. Количество витков подбирается индивидуально. Это может быть целый или половинный виток. Чем больше, тем сложнее проходит разогрев, требует больше времени. Поэтому с данным параметром большинство парильщиков экспериментирует, подбирая значение под себя.

Финальные параметры – тип провода и шкала напряжения. Для намоток чаще всего применяется Kantal A1.

С помощью онлайн калькулятора намотки проводят расчёты, необходимые для установки от 1 до 4 спиралей и определения подходящего диапазона мощности тока для их оптимальной работы. Поддерживаются расчеты для койлов, которые состоят максимум из 6-ти паралелных проводов, диаметром от 0.10 до 1.02 миллиметров. Рекомендованная калькулятором спирали мощность позволяет избегать перегрева жидкости, слишком быстрого “коксования” койлов, подгорания ваты, которое сильно влияет на вкусовые свойства намотки. Рассмотрим функционал калькулятора и ознакомимся с исходными параметрами:

  1. Количество проводов: укажите число паралельних проводов в спирали.
  2. Количество спиралей: поставьте необходимое число койлов для установки.
  3. Тип спирали: укажите вариант:
  • Normal – расположение витков отдельное.
  • Micro – плотно прилегающие друг к другу витки.
  • Clapton – у провода дополнительная оплётка из другой проволоки с меньшим поперечным сечением (внешний вид: как струна для гитары).

Диаметр провода – укажите величину диаметра.
Диаметр витка – поставьте число, равное диаметру базы для намотки.
Число витков – укажите количество витков. Доступен выбор полного витка и половины.
Если используете две сплетенные между собой проволки, то отметьте подпункт «Косичка».
Длина ножки – длина проволоки от окончания спирали до крепления.
Тип провода – смотрите маркировку на упаковке. Распространённый – Kanthal A1.
Шкала Battery – рабочее напряжение. Онлайн-калькулятор даст подсказку про подходящее значение. Всё зависит от сопротивления. Синий цвет означает, что койлы будут нагреваться плохо, зеленый – оптимальная величина, красный цвет указывает на перекал.

Нагреватели для муфельных печей: требования к материалам изготовления

Если Вы сомневаетесь, фехраль или нихром, что лучше подойдет в качестве основы для нагревателя муфельной печи, рассмотрите их характеристики. Каждый из них имеет разные показатели:

  • Электрического сопротивления. Чем оно выше, тем лучше. Сплавы с высоким показателем электросопротивления быстрее нагреваются. Использовать их можно в меньших объемах, чем остальное сырье. Это очень удобно. В таком случае появляется возможность установить нагреватель из нихромовой проволоки внутри конструкции. Большого пространства для этого не потребуется.
  • Постоянности физических свойств. Очень трудно работать с динамичными элементами, такими как неметаллы. Приходится прибегать к применению дополнительных трансформаторов. Это может усложнить процесс эксплуатации промышленного сушильного шкафа или муфельной печи.
  • Температурного коэффициента. Когда меняется уровень температур, становится другим и электрическое сопротивление элемента. Нагреватель из нихрома изменяет свои показатели минимально.
  • Жаропрочности. Предельный уровень отличается у разных материалов. Изучив технические характеристики, Вы увидите, насколько устойчив нихром или фехраль к высоким температурам.

Промышленный сушильный шкаф должен иметь очень качественную конструкцию, в том числе, обладать надежным нагревательным элементом

Примечания

  1. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1977, с. 884.
  2. Прохоров А. Золотая спираль, Квант, 1984, №9.
  3. Аракелян. Г. Математика и история золотого сечения, М.: Логос, 2014, с. 50.
  4. Albrecht Durer (1525): Unterweysung der Messung mit dem Zirkel und Richtscheyt, in Linien Ebnen und gantzen Corporen. Verlag Dr. Alfons Uhl (Reprint 2000), Nordlingen, ISBN 3 921503 65 5 (Engl. Transl.: The Painter’s Manual, Abaris Books, New York 1977).
  5. , с. 14–16.
  6. Петухов С. В. Матричная генетика, алгебры генетического кода, помехоустойчивость. — Москва: Регулярная и хаотическая динамика, 2008. — С. 107.
  7. , с. 3.
  8. , с. 22–38.

Описание

Уравнение Архимедовой спирали в полярной системе координат записывается так:

(1)  ρ=kφ,{\displaystyle \rho =k\varphi ,}

где k — смещение точки M по лучу r при повороте на угол, равный одному радиану.

Повороту прямой на 2π{\displaystyle 2\pi } соответствует смещение a = |BM| = |MA| = 2kπ{\displaystyle 2k\pi }.
Число a — называется шагом спирали. Уравнение Архимедовой спирали можно переписать так:

ρ=a2πφ.{\displaystyle \rho ={\frac {a}{2\pi }}\varphi .}

При вращении луча против часовой стрелки получается правая спираль (синяя линия) (см. Рис. 2), при вращении по часовой стрелке — левая спираль (зелёная линия).

Рис. 2

Обе ветви спирали (правая и левая) описываются одним уравнением (1). Положительным значениям φ{\displaystyle \varphi } соответствует правая спираль, отрицательным — левая спираль. Если точка M будет двигаться по прямой UV из отрицательных значений через центр вращения O и далее в положительные значения, вдоль прямой UV, то точка M опишет обе ветви спирали.

Луч OV, проведённый из начальной точки O, пересекает спираль бесконечное число раз — точки B, M, A и так далее. Расстояния между точками B и M, M и A равны шагу спирали a=2kπ{\displaystyle a=2k\pi }. При раскручивании спирали расстояние от точки O до точки M стремится к бесконечности, при этом шаг спирали остаётся постоянным (конечным), то есть чем дальше от центра, тем ближе витки спирали по форме приближаются к окружности.

Сколько стоят нихромовые или фехралевые нагреватели

Стоимость муфельной печи напрямую зависит от особенностей элементов ее сборки. Важную роль в формировании цены имеет и материал нагревателя. Ключевое отличие фехраль от нихрома в том, что обойдется соединение железа, хрома и алюминия в 3-5 раз дешевле, чем то, где есть никель.

Не стоит спешить при выборе сплава. Для начала просчитайте:

  • Максимальную температуру нагрева.
  • Время бесперебойного функционирования техники.
  • Частоту включений и выключений оборудования.

Только после этого стоит принимать решение о покупке. Не стоит гнаться за более низкой ценой. Если нагреватель будет быстро изнашиваться, его постоянные замены и перебои при эксплуатации прибора обойдутся значительно дороже.

Купить муфельные печи с качественными нагревателями, Вы всегда можете в . Мы подберем для Вас идеальное решение «под ключ», которое будет надежным и долговечным. Обращайтесь!

Ход работы

Сначала отделяем решётку кулера от вентилятора, она нам тоже пригодится. Кладём вентилятор правильной стороной (чтобы он дул наружу) в баночку, и закрепляем его на дне при помощи нескольких винтиков. Он понадобится для того чтобы гнать горячий воздух в комнату от раскалённой проволоки. Теперь сворачиваем саму проволоку спиралью — её можно намотать на толстый карандаш и снять. Это нужно для большей отдачи тепла при прохождении воздуха мимо спирали. Закрепляем спиральку внутри корпуса, концы нужно вывести наружу и подсоединить к проводам. Наш обогревать почти готов. Осталось накрыть корпус решёткой от кулера, для безопасности. Она как будто специально создана для этого — получился отличный прибор, напоминающий горячий фен.

Действия с дробями

Дробь представляет собой часть целого или, в более общем смысле, любое количество равных частей. Обычная (простая) дробь состоит из числителя, отображаемого над чертой (или перед косой чертой), и ненулевого знаменателя, отображаемого ниже (или после) черты. Действия с дробями производятся так же, как и с целыми числами.

1 ÷ 2 + 1 ÷ 4 =

Десятичные дроби

Десятичная дробь — это дробь, знаменатель которой не указан явно, но понимается как целое число, равное десяти в степени один (10), два (100), три (1000) и так далее.

. 2 + . 3 =

Нахождение обратного числа

Обратное число к x, обозначаемое 1/x или x-1, представляет собой число, которое при умножении на x дает единицу.

2 1/x =

Особенности расчёта индуктивных элементов с сердечниками

В отличие от индуктивных элементов без сердечников, при расчёте которых учитывался магнитный поток пронизывающий только проводник с током, магнитный поток индуктивных элементов с сердечниками практически полностью замыкается на сердечники. Поэтому при расчёте индуктивности таких элементов необходимо учитывать размеры сердечника и материал, из которого он изготовлен, то есть его магнитную проницаемость.

Обобщённую формулу для расчёта индуктивных элементов с сердечниками можно выразит с помощью следующего выражения

где ω – количество витков катушки,

RM – сопротивление магнитной цепи,

μа – абсолютная магнитная проницаемость вещества, из которого изготовлен сердечник,

SM – площадь поперечного сечения сердечника,

lM – длина средней магнитной силовой линии,

Таким образом, зная размеры сердечника можно достаточно просто вычислить индуктивность. Однако в связи с такой простотой выражения и разбросом магнитной проницаемости материала сердечника, погрешность в расчёте индуктивности составит 25 %.

Для сердечников, имеющих сложную конструктивную конфигурацию, вводится понятие эффективных (эквивалентных) размеров, которые учитывают особенности формы сердечников: эффективный путь магнитной линии le и эффективная площадь поперечного сечения Se сердечника. Тогда индуктивность катушки с сердечником будет вычисляться по формуле

где ω – количество витков катушки,

μ – магнитная постоянная, μ = 4π*10-7,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества,

Se – эффективная площадь поперечного сечения сердечника,

le – эффективный путь магнитной линии сердечника.

Таким образом, расчёт индуктивности индуктивных элементов с сердечниками сводится к нахождению эффективных размеров сердечника. Для упрощения нахождения данных размеров сердечника ввели вспомогательные величины, называемые постоянные сердечников:

С1 – первая постоянная сердечника, которая равна сумме отношений длины однородных по сечению участков сердечника к поперечного сечения сердечника, измеряется в мм-1;

С2 – вторая постоянная сердечника, которая равна сумме отношений длин однородных по сечению участков сердечника к квадрату своего сечения, измеряется в мм-3;

где N – количество разнородных участков сердечника,

lN – длина N – го участка сердечника,

SN – площадь N – го участка сердечника.

Тогда величины Se и le определятся из следующих выражений

Кроме индуктивности с помощью постоянных С1 и С­2 определяют эффективный объём Ve, который требуется для определения параметоров силовых индуктивных элементов – трансформаторов и дросселей. Если же есть необходимость рассчитать только индуктивность L, то используют только постоянную С1 по следующему выражению

где ω – количество витков катушки,

μ – магнитная постоянная, μ = 4π*10-7,

μr – относительная магнитная проницаемость вещества,

С1 – первая постоянная сердечника, которая равна сумме отношений длины однородных по сечению участков сердечника к поперечного сечения сердечника.

Несмотря на довольно сложные формулировки и формулы, вычисление индуктивности по ним достаточно простое.

Выпускается достаточно много типов сердечников, которые обладают различными конструктивными особенностями и свойствами, рассмотрим некоторые из них.

Плоские спирали

Окружность можно считать вырожденным частным случаем спирали (кривизна не строго монотонна, а является константой).

Некоторые из наиболее важных типов двумерных спиралей:

  • Архимедова спираль:
    r(θ)=a+bθ{\displaystyle r(\theta )=a+b\theta };
  • Спираль Феодора: приближение к архимедовой спирали, состоящее из смежных прямоугольных треугольников
  • Спираль Ферма:
    r(θ)=θ12{\displaystyle r(\theta )=\theta ^{\frac {1}{2}}}; имеет вершину при θ=1227−5{\displaystyle \theta ={\frac {1}{2}}{\sqrt {2{\sqrt {7}}-5}}}.
  • Гиперболическая спираль:
    r(θ)=aθ{\displaystyle r(\theta )={\frac {a}{\theta }}};
  • Жезл: r=θ−12{\displaystyle r=\theta ^{-1/2}}
  • Логарифмическая спираль, чья приблизительная форма встречается в природе:
    r(θ)=aebθ{\displaystyle r(\theta )=ae^{b\theta }};
  • Спираль Фибоначчи (англ. Fibonacci spiral) и золотая спираль, представляющая собой частный случай логарифмической спирали
  • Спираль Корню или эйлерова спираль, или клотоида: k(s)=±sa2{\displaystyle k(s)=\pm {\frac {s}{a^{2}}}}.

Элементы и свойства

Величину 2⋅π⋅b{\displaystyle 2\cdot \pi \cdot b} называют шагом винтовой линии, геометрически это расстояние между соседними витками линии, отсчитанное вдоль образующей цилиндра.

Все винтовые линии являются линиями откоса, то есть, касательные к ним образуют постоянный угол с некоторым постоянным направлением. Как и у всякой линии откоса, у цилиндрической винтовой линии кривизна C{\displaystyle C} и кручение S{\displaystyle S} постоянны в любой точке и равны:

C=|a|a2+b2{\displaystyle C={\frac {|a|}{a^{2}+b^{2}}}},
S=ba2+b2{\displaystyle S={\frac {b}{a^{2}+b^{2}}}}.

Элемент длины dL{\displaystyle dL}:

dL=dt⋅a2+b2{\displaystyle dL=dt\cdot {\sqrt {a^{2}+b^{2}}}}.

Угол Φ{\displaystyle \Phi } между касательной к цилиндрической винтовой линии и касательной к окружности цилиндра в этой же точке называют геликальным углом, он равен:

Φ=arctan⁡(ba){\displaystyle \Phi =\arctan({\tfrac {b}{a}})}.

Расчет сопротивления

Сопротивление намотки является ее главной характеристикой, которая зависит от следующих параметров спирали:

  • длина;
  • толщина;
  • показатель сопротивления исходного материала.

Создавая собственную намотку, следует помнить о том, что увеличение толщины спирали и количества ее витков повышает площадь нагрева. Это необходимо учитывать при выборе мода. Если спираль будет достаточно большой, то она либо не поместится в электронную сигарету, либо не нагреется до необходимого уровня.

Рассчитать сопротивление намотки довольно легко, если вспомнить школьный курс физики. Речь идет о законе Ома: R=U/I, где R – сопротивление материала, U – напряжение и I – сила тока. Также при расчете данного показателя необходимо учитывать длину спирали, количество колец и другое.

Кроме того, невозможно добиться низкого сопротивления, если используются маломощные моды. Исключением в данном случае являются титановые и никелевые намотки. Но и они могут в итоге привести к поломке всего мода.

  • тип провода;
  • количество проводов и спиралей;
  • диаметр провода и витка;
  • расстояние между отдельными витками и другое.

В итоге калькулятор показывает количество витков, которые необходимо сделать, чтобы добиться заданных параметров.

Post Views:

378

Создание индивидуальной намотки – процесс кропотливый и творческий, но подчиняющийся некоторым техническим правилам.

Вейп-калькулятор намотки спирали – это незаменимый помощник для парильщика, который предпочитает экспериментировать, а не тратиться на уже готовые решения.

Некоторые замечания

Можно усовершенствовать прибор, используя дополнительные детали:

  • гипс
  • стальная проволока
  • выключатель

Стальную скобу не придётся никак приспосабливать внутри корпуса — она нужна только в качестве удобной подставки для прибора. Выключатель позволит легко управлять прибором. Его можно установить на боку корпуса баночки, добавив туда пару винтиков. А вот гипс поможет придать прочности и сохранности нихромовой проволочке. Высыпаем сухой гипс в воду, разводим его и окунаем в раствор скрученную спиральку, после чего высушиваем под слоем гипса на воздухе, до затвердевания. Теперь нагрев будет более мягким, а прибор более долговечным и безопасным. Главное не забыть оставить на концах контакты для подсоединения проводов.

Итог: У нас получился простой и эффективный прибор для обогрева помещения. Если всё правильно выполнено — то он будет безопасен в эксплуатации и станет потреблять совсем немного мощности.

Простой самодельный панельный обогреватель: схема сборки, фото изготовления.

С наступлением холодов тема отопления жилых помещений становится актуальной, и многие задаются вопросом, как дополнительно обогреть, жилую комнату, рабочее помещение, дачу или гараж с помощью обогревателя. В этой статье мы рассмотрим, как сделать простой, дешёвый и в то же время безопасный электрообогреватель.

Расчёт магнитных цепей

Теория без практического приложения мало интересна радиолюбителям, поэтому приступим к практическому применению теории магнитных цепей. Практический расчёты магнитный цепей сводится к определению магнитодвижущей силы Em (или как вариант определению количества витков провода N при некотором токе I), которая создает заданную магнитную индукцию B (или магнитный поток Φ). Для данных расчётов необходимо знать геометрические размеры магнитной цепи и магнитную проницаемость материала.

Для начала рассчитаем неразветвлённую магнитную цепь, пример которой дан на рисунке ниже

Данная магнитная цепь состоит из трех частей l1, l2, l3 выполненных из различных материалов. Где участок l1 – литая сталь, l2 – электротехническая сталь, l3 – воздушный разрыв.

Необходимо рассчитать число витков N обмотки для создания магнитного потока Φ = 3,6 * 10-3 Вб, если сила тока протекающего по обмоткам составляет I = 2 A.

Так как магнитная цепь у нас неоднородная, то для начала необходимо рассчитать среднюю длину магнитных силовых линий l1, l2, l3, которая проходит по центру магнитной цепи, а также сечение магнитной цепи S.

Далее рассчитываем магнитную индукцию заданных участков l1, l2, l3

Найдём значение напряженности магнитного поля. Так как часть магнитопровода представлена ферромагнетиками, то магнитную индукцию для них находим с помощью графической зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля

Зависимость индукции от напряженности магнитного поля электротехнической и листовой стали.

Так l1 – литая сталь, то при В1 = 1,5 Тл, напряженность магнитного поля Н1 ≈ 7 А/см = 700 А/м;

l2 – электротехническая сталь, про В2 = 1,5 Тл, напряженность магнитного поля Н2 ≈ 30 А/см = 3000 А/м;

l3 – воздушный разрыв, напряженность магнитного поля определяется как

где μ = 4π*10-7 – магнитная постоянная,

μrB – относительная магнитная проницаемость воздуха, μrB ≈ 1.

Теперь используя закон полного тока, в котором магнитную индукцию выразим через напряженность магнитного поля, можно рассчитать количество витков провода N

В итоге получаем количество витков N = 4083,5.

Кроме неразветвленных магнитных цепей часто встречаются разветвлённые магнитные цепи, пример которой представлен на рисунке ниже

В качестве примера рассчитаем количество витков провода N, который намотан на центральном стержне, при котором в крайних стержнях создается магнитная индукция B2 = 1,2 Тл. При этом сила тока, протекающая по виткам провода I = 1 А, а материал магнитопровода – электротехническая сталь.

Первоначально разобьем контур АБВГА на два участка l1 и  l2, для который вычислим длину и поперечное сечение

Затем вычислим, какой магнитный поток необходимо создать в правом стержне

Согласно первому закону Кирхгофа для магнитных цепей магнитный поток центрального стержня Φ1 будет равен сумме потоков из крайних стержней. Ввиду того, что данная разветвлённая магнитная цепь является симметричной, то

Тогда магнитная индукция в центральном стержне составит

Теперь определим напряженность магнитного поля по графику зависимости от магнитной индукции:

при В1 = 1,6 Тл, напряженность составит Н1 = 44 А/см = 4400 А/м;

при В2 = 1,2 Тл, напряженность составит Н1 = 10 А/см = 1000 А/м;

В итоге можно рассчитать количество витков провода, необходимых по условию задачи

На сегодня всё, в следующей статье я расскажу о таком явлении как электромагнитная индукция и самоиндукция, а также важнейшем параметре электромагнитных элементов – индуктивности.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Заключение

Таким образом вы можете посчитать длину проволоки для нихромовой спирали и определить нужный диаметр по мощности, сечению и температуре

Важно при этом учитывать:

  • условия окружающей среды;
  • расположение нагревательных элементов;
  • температуру спиралей;
  • температуру, до которой должна нагреться поверхность и другие факторы.

Даже приведенный расчет, несмотря на его сложность, нельзя назвать достаточно точным. Потому что расчет нагревательных элементов — это сплошная термодинамика и можно привести еще ряд факторов, которые влияют на его результаты, например, теплоизоляцию печи и прочее.

На практике после оценочных подсчетов спирали добавляют или убирают в зависимости от полученного результата или используют температурные датчики и устройства для её регулировки.

Материалы по теме:

  • Как сделать индукционный котел своими руками
  • Расчет сечения кабеля по мощности и току
  • Как рассчитать сопротивление провода

Опубликовано:
23.02.2019
Обновлено: 23.02.2019

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации