Calculateur de température de bobine

Le calculateur de température de bobine est un outil utilisé pour estimer la température de fonctionnement d'une bobine sous charge électrique. En prenant en compte des paramètres tels que la température ambiante, power dissipation, transfert de chaleur et surface, le calculateur aide les ingénieurs et les concepteurs à prédire le comportement thermique. Ces informations sont essentielles pour garantir que la bobine fonctionne dans des limites de température sûres, évitant ainsi la surchauffe, la dégradation des matériaux et les pannes potentielles. Il appartient au catégorie d'outils de gestion thermique et de conception électrique, offrant une approche fiable de l'analyse thermique.

Formule de calcul de la température de la bobine

La température de la bobine est calculée à l'aide de :
T = Ta + (P / (h × A))

Où :

• T est la température de la bobine (en °C ou K).
• Ta est la température ambiante (dans les mêmes unités que T).
• P est la puissance dissipée dans la bobine (en watts).
• h est le coefficient de transfert de chaleur (en W/m²·K).
• A est la surface de la bobine (en mètres carrés).

Calculs détaillés pour les variables :

Puissance dissipée (P) :

P = I² × R
Où :

• I est le courant traversant la bobine (en ampères).
• R est la résistance de la bobine (en ohms), calculée comme :
  R = (ρ × L) / A_fil
  • ρ est la résistivité du matériau de la bobine (en ohmmètres).
  • L est la longueur totale du fil dans la bobine (en mètres).
  • Un fil est la section transversale du fil (en mètres carrés).

Superficie (A) :

A = π × d × L
Où :

• d est le diamètre du fil (en mètres).
• L est la longueur totale du fil dans la bobine (en mètres).

Coefficient de transfert de chaleur (h) :

Le coefficient de transfert de chaleur dépend du fluide de refroidissement :

• Convection naturelle dans l’air : 5–25 W/m²·K.
• Refroidissement par air forcé : 50–250 W/m²·K.
• Eau froide: 500–1,000 W/m²·K.

Tableau pré-calculé pour des scénarios typiques

Vous trouverez ci-dessous un tableau de référence indiquant les températures typiques des bobines dans diverses conditions :

Température ambiante (Ta)	Puissance dissipée (P)	Superficie (A)	Coefficient de transfert de chaleur (h)	Température de bobine calculée (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

Ce tableau donne un aperçu de la manière dont différents paramètres affectent la température de la bobine.

Exemple de calculateur de température de bobine

Calculons la température de fonctionnement d'une bobine avec les paramètres suivants :

• Température ambiante (Ta) : 25 ° C
• Courant (I): 5 A.
• Résistivité du matériau (ρ) : 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m (cuivre).
• Diamètre du fil (d) : 2 mm = 0.002 m.
• Nombre de bobines (N) : 10.
• Médian diamètre de bobine (RÉ): 0.05 m.
• Longueur libre (p × N) : 0.2 m.
• Coefficient de transfert de chaleur (h) : 25 W/m²·K.

Étape 1 : Calculer la puissance dissipée (P)

1. Section transversale du fil (A_wire) :
   A_wire = π × (d/2)² = π × (0.002/2)² ≈ 3.14 × 10⁻⁶ m².
2. Longueur du fil (L) :
   L = N × √(π² × D² + p²) ≈ 10 × √(π² × (0.05)² + (0.02)²) ≈ 3.141 m.
3. Résistance (R) :
   R = (ρ × L) / A_wire ≈ (1.68 × 10⁻⁸ × 3.141) / (3.14 × 10⁻⁶) ≈ 0.0168 Ω.
4. Puissance (P):
   P = I² × R = 5² × 0.0168 ≈ 0.42 W.

Étape 2 : Calculer la surface (A)

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

Étape 3 : Calculer la température de la bobine (T)

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

Ainsi, la température de la bobine est d'environ 25.85 ° C.

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