Calculadora de temperatura de la bobina

La calculadora de temperatura de bobina es una herramienta que se utiliza para estimar la temperatura de funcionamiento de una bobina bajo carga eléctrica. Al considerar parámetros como la temperatura ambiente, industria disipación de calor, transferencia de calor y área de superficie, la calculadora ayuda a los ingenieros y diseñadores a predecir el comportamiento térmico. Esta información es fundamental para garantizar que la bobina funcione dentro de límites de temperatura seguros, evitando el sobrecalentamiento, la degradación del material y posibles fallas. Pertenece a la Categoría de herramientas de gestión térmica y diseño eléctrico., proporcionando un enfoque confiable para el análisis térmico.

Fórmula de la calculadora de temperatura de la bobina

La temperatura de la bobina se calcula utilizando:
T = Ta + (P / (h × A))

Lugar:

• T es la temperatura de la bobina (en °C o K).
• Ta es la temperatura ambiente (en las mismas unidades que T).
• P es la potencia disipada en la bobina (en vatios).
• h son los Coeficiente de transferencia de calor (en W/m²·K).
• A es el área de superficie de la bobina (en metros cuadrados).

Cálculos detallados para variables:

Potencia disipada (P):

P = I² × R
Lugar:

• I es la corriente que pasa por la bobina (en amperios).
• R es la resistencia de la bobina (en ohmios), calculada como:
  R = (ρ × L) / A_cable
  • ρ es la resistividad del material de la bobina (en ohmios·metros).
  • L es la longitud total del cable en la bobina (en metros).
  • Un cable es el área de la sección transversal del cable (en metros cuadrados).

Área de superficie (A):

A = π × d × L
Lugar:

• d es el diámetro del alambre (en metros).
• L es la longitud total del cable en la bobina (en metros).

Coeficiente de transferencia de calor (h):

El coeficiente de transferencia de calor depende del medio de enfriamiento:

• Convección natural en el aire: 5–25 W/m²·K.
• Refrigeración por aire forzado: 50–250 W/m²·K.
• Refrigeración por agua: 500–1,000 W/m²·K.

Tabla precalculada para escenarios típicos

A continuación se muestra una tabla de referencia que muestra las temperaturas típicas de la bobina en diversas condiciones:

Temperatura ambiente (Ta)	Potencia disipada (P)	Área de superficie (A)	Coeficiente de transferencia de calor (h)	Temperatura de bobina calculada (T)
25 ° C	10 W	0.01 m²	10 W/m²·K	125 ° C
25 ° C	20 W	0.015 m²	15 W/m²·K	88.33 ° C
30 ° C	50 W	0.02 m²	50 W/m²·K	31 ° C
40 ° C	100 W	0.03 m²	100 W/m²·K	40 ° C
25 ° C	200 W	0.04 m²	500 W/m²·K	25.4 ° C

Esta tabla proporciona información sobre cómo los diferentes parámetros afectan la temperatura de la bobina.

Ejemplo de calculadora de temperatura de bobina

Calculemos la temperatura de funcionamiento de una bobina con los siguientes parámetros:

• Temperatura ambiente (Ta): 25 ° C.
• Actual (yo): 5 A.
• Resistividad del material (ρ): 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m (cobre).
• Diámetro del alambre (d): 2 mm = 0.002 m.
• Número de bobinas (N): 10.
• Media diámetro de la bobina (D): 0.05 m.
• Longitud libre (p × N): 0.2 m.
• Coeficiente de transferencia de calor (h): 25 W/m²·K.

Paso 1: Calcular la potencia disipada (P)

1. Área de la sección transversal del cable (A_wire):
   A_wire = π × (d/2)² = π × (0.002/2)² ≈ 3.14 × 10⁻⁶ m².
2. Longitud del cable (L):
   L = N × √(π² × D² + p²) ≈ 10 × √(π² × (0.05)² + (0.02)²) ≈ 3.141 m.
3. Resistencia (R):
   R = (ρ × L) / A_wire ≈ (1.68 × 10⁻⁸ × 3.141) / (3.14 × 10⁻⁶) ≈ 0.0168 Ω.
4. Potencia (P):
   P = I² × R = 5² × 0.0168 ≈ 0.42 W.

Paso 2: Calcular el área de superficie (A)

A = π × d × L ≈ π × 0.002 × 3.141 ≈ 0.0197 m².

Paso 3: Calcular la temperatura de la bobina (T)

T = Ta + (P / (h × A)) ≈ 25 + (0.42 / (25 × 0.0197)) ≈ 25 + 0.85 ≈ 25.85°C.

Por lo tanto, la temperatura de la bobina es aproximadamente 25.85 ° C.

Preguntas frecuentes más comunes