コイル温度計算機

コイル温度計算機は、電気負荷時のコイルの動作温度を推定するために使用されるツールです。周囲温度などのパラメータを考慮することにより、 電力 散逸、熱伝達、表面積などの情報から、計算機はエンジニアや設計者が熱挙動を予測するのに役立ちます。この情報は、コイルが安全な温度範囲内で動作し、過熱、材料の劣化、潜在的な故障を防ぐために重要です。 熱管理および電気設計ツールのカテゴリ熱分析に対する信頼性の高いアプローチを提供します。

コイル温度計算の計算式

コイルの温度は次のように計算されます。
T = Ta + (P / (h × A))

どこ：

• T コイルの温度（°C または K）です。
• Ta 周囲温度（単位は T).
• P コイルで消費される電力（ワット単位）です。
• h は 熱伝達係数 （W/m²·K）。
• A コイルの表面積（平方メートル）です。

変数の詳細な計算:

消費電力 (P):

P = I² × R
どこ：

• I コイルを流れる電流（アンペア単位）です。
• R コイルの抵抗（オーム単位）は次のように計算されます。
  R = (ρ × L) / A_ワイヤ
  • ρ コイル材料の抵抗率（オーム・メートル単位）。
  • L コイル内のワイヤの全長（メートル単位）です。
  • A_ワイヤー ワイヤの断面積（平方メートル）です。

表面積 (A):

A = π × d × L
どこ：

• d ワイヤの直径（メートル単位）です。
• L コイル内のワイヤの全長（メートル単位）です。

熱伝達係数 (h):

熱伝達係数は冷却媒体によって異なります。

• 空気中の自然対流: 5～25W/m²·K。
• 強制空冷: 50～250W/m²·K。
• 水冷: 500～1,000W/m²·K。

典型的なシナリオの事前計算表

以下は、さまざまな条件下での一般的なコイル温度を示す参照表です。

周囲温度 (Ta)	消費電力（P）	表面積 (A)	熱伝達係数(h)	計算されたコイル温度 (T)
25°C	10 W	0.01㎡	10 W/m²·K	125°C
25°C	20 W	0.015㎡	15 W/m²·K	88.33°C
30°C	50 W	0.02㎡	50 W/m²·K	31°C
40°C	100 W	0.03㎡	100 W/m²·K	40°C
25°C	200 W	0.04㎡	500 W/m²·K	25.4°C

この表は、さまざまなパラメータがコイル温度にどのように影響するかを示しています。

コイル温度計算機の例

次のパラメータを使用してコイルの動作温度を計算してみましょう。

• 周囲温度（Ta）： 25℃で
• 現在（I）： 5 A
• 材料の抵抗率（ρ）： 1.68 × 10⁻⁸ Ω·m（銅）。
• 線径（d）： 2 mm = 0.002 m。
• コイル数（N）: 10.
• 平均 コイル直径 （D）： 0.05メートル。
• 自由長（p × N）： 0.2メートル。
• 熱伝達係数（h）： 25W/m²·K。

ステップ1: 消費電力(P)を計算する

1. ワイヤの断面積（A_wire）：
   A_wire = π × (d/2)² = π × (0.002/2)² ≈ 3.14 × 10⁻⁶ m²。
2. ワイヤー長さ（L）：
   L = N × √(π 10 × D 0.05 + p 0.02) ≈ 3.141 × √(π XNUMX × (XNUMX) XNUMX + (XNUMX) XNUMX) ≈ XNUMX m。
3. 抵抗(R):
   R = (ρ × L) / A_wire ≈ (1.68 × 10⁻⁸ × 3.141) / (3.14 × 10⁻⁶) ≈ 0.0168 Ω。
4. パワー（P）：
   P = I² × R = 5² × 0.0168 ≈ 0.42 W.

ステップ2: 表面積を計算する (A)

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

ステップ3: コイル温度(T)を計算する

T = Ta + (P / (h × A)) ≈ 25 + (0.42 / (25 × 0.0197)) ≈ 25 + 0.85 ≈ 25.85℃。

したがって、コイル温度はおよそ 25.85°C.

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