Coil програма для розрахунку параметрів і магнітного поля циліндричного соленоїда

Coil: програма для розрахунку параметрів і магнітного поля циліндричного соленоїда:
активний опір, індуктивність, споживаний струм, розсіює потужність,
магнітна індукція в центрі і в заданій точці простору

На малюнку показаний циліндричний соленоїд (без сердечника) в розрізі. Навколишнє середовище немагнітна і струмонепровідними (як правило, повітря).

Початкові дані:
R1 - внутрішній радіус соленоїда, м
R2 - зовнішній радіус соленоїда, м
H - висота соленоїда, м
D - діаметр обмотувального проводу без ізоляції (для проводів прямокутного перетину проводиться перерахунок за формулою D = (4s / p) 1/2. Де s - площа поперечного перерізу проводу, м 2), м
Lambda - фактор упаковки (відношення площі, зайнятої проводом в поперечному перерізі соленоїда без урахування ізоляції, до площі поперечного перерізу соленоїда) [7]
f - частота прикладеної напруги, Гц
Ed - діюче значення прикладеної напруги, В
x - радіус точки (щодо точки (0, 0)), в якій потрібно розрахувати складові магнітної індукції, м
z - висота точки (щодо точки (0, 0)), в якій потрібно розрахувати складові магнітної індукції, м

Розрахункові дані:
R - активний опір обмотки соленоїда (умови нормальні), Ом
L - індуктивність соленоїда, Гн
ZL - реактивний опір соленоїда, Ом
N - число витків
Id - діюче значення струму через соленоїд, А
P - розсіюється в соленоїді потужність, Вт
B0d - магнітна індукція (діюче значення) в центрі соленоїда (точка (0, 0)), Тл
Bxd (x, z) - радіальна складова магнітної індукції (діюче значення) в точці з координатами (x, z) (щодо точки (0, 0)), Тл
Bzd (x, z) - аксіальна складова магнітної індукції (діюче значення) в точці з координатами (x, z) (щодо точки (0, 0)), Тл

Програма Coil дозволяє розраховувати по заданих геометричних розмірів (R1, R2, H), діаметру дроту D і фактору упаковки Lambda: активний опір R (по міді), індуктивність L, число витків N, величину струму Id в обмотці при заданій напрузі Ed заданої частоти f, що розсіюється при цьому потужність P, реактивний опір ZL, величину магнітної індукції (Bxd, Bzd) в заданій точці простору (x, z), величину магнітної індукції B0 в центрі соленоїда (0, 0). Розрахунки проводяться в системі СІ. Результати виводяться на екран монітора, а також при необхідності на принтер (в деяких версіях програми).

DOS-версія програми Coil версія 1.1

В DOS-версії програми Coil (Coil_11) проводиться розрахунок всіх вищевказаних параметрів: опір, індуктивність, число витків, магнітна індукція в заданій точці простору, а також ток через соленоїд і розсіює потужність. Результати виводяться на екран монітора або на принтер. DOS-версія призначалася для роботи з операційними системами (ОС) MS-DOS і Windows 3.1, але може працювати також з Windows 95, 98 і XP (з іншими ОС не перевірялася).

Файл Coil_11.rar необхідно розпакувати в заздалегідь створену папку. Упаковка проводилася за допомогою WinR AR 3. 6 0. Результат розпакування: Coil_11.exe - виконуваний файл програми, Coil.ico - значок, який можна прив'язати до програми і помістити на робочий стіл. Після запуску програми управління здійснюється за допомогою клавіатури (гарячі клавіші, введення цифрових даних). Вихідні дані (R1 - внутрішній радіус соленоїда, R2 - зовнішній радіус соленоїда, H - висота соленоїда, D - діаметр обмотувального проводу) необхідно вводити в метрах. Фактор упаковки Lambda може змінюватися приблизно від 0.5 для намотування круглим проводом внавал до 0.75 при намотуванні круглим проводом або шиною прямокутного перетину виток до витка. Частота джерела живлення вводиться в герцах, напруга - в вольтах. Роздільником для десяткового дробу при введенні даних служить точка, наприклад, 0.005.

Формат вихідних даних експонентний, наприклад, 1.23456789012345E-0003 = 0.00123456789012345.

Для вихідних даних:
R1 = 0.01 м (10 мм)
R2 = 0.02 м (20 мм)
H = 0.03 м (30 мм)
D = 0.001 м (1 мм)
Lambda = 0.6
f = 0 Гц
Ed = 1 В
розрахункові дані повинні бути:
N = 2.29183105468750E + 0002 витків (

229 витків)
R = 4.59282875061035E-0001 Ом (

0.46 Ом)
L = 8.03295522928238E-0004 Гн (

0.8 мГн)
Id = 2.17730736732483 А (

2.177 А)
P = 2.17730736732483 Вт (

2.177 Вт)
B0d = 1 .48447221145034 E-0002 Тл (

Windows-версія програми Coil версія 2.0

Демонстраційна Windows-версія програми Coil V2.0 Demo: Coil_20d.rar (

У демонстраційній Windows-версії програми Coil V2.0 Demo (Coil_20d) проводиться розрахунок опору, індуктивності, числа витків. Результати виводяться на екран монітора. Windows-версія призначалася для роботи з ОС Windows 3.1, Windows 95, 98 і XP (з іншими ОС не перевірялася).

Файл Coil_20d.rar необхідно розпакувати в заздалегідь створену папку. Упаковка проводилася за допомогою WinR AR 2.80. Результат розпакування: Coil_20d.exe - виконуваний файл програми. Після запуску програми можна вводити вхідні дані і проводити розрахунок натисканням відповідної кнопки. Вихідні дані (R1 - внутрішній радіус соленоїда, R2 - зовнішній радіус соленоїда, H - висота соленоїда, D - діаметр обмотувального проводу) необхідно вводити в метрах. Фактор упаковки Lambda може змінюватися приблизно від 0.5 для намотування круглим проводом внавал до 0.75 при намотуванні круглим проводом або шиною прямокутного перетину виток до витка. При введенні вхідні дані необхідно враховувати прийнятий в ОС формат роздільник для десяткового дробу - крапка або кома (наприклад, 0.005 або 0,005). Якщо в ОС формат роздільник кома, то введення проводиться з коми, в іншому випадку буде видаватися повідомлення про помилку. Зміна формату роздільник десяткового дробу в ОС: Мій комп'ютер - Панель управління - Мова і стандарти - Налаштування - Встановити роздільник цілої та дробової частини.

Для вихідних даних:
R1 = 0.01 м (10 мм)
R2 = 0.02 м (20 мм)
H = 0.03 м (30 мм)
D = 0.001 м (1 мм)
Lambda = 0.6
розрахункові дані повинні відповідати представленим вище малюнку:
N = 229.2 витків
R = 0.4593 Ом
L = 0.0008033 Гн

Windows-версія програми Coil версія 2. 1

У даній версії програми Coil додана можливість задавати питомий опір r E і щільність r матеріалу дроти, представляти джерело живлення як джерело напруги або джерело струму і розраховувати деякі додаткові параметри: щільність струму в проводі і обмотці j. коефіцієнт перетворення в центрі K0. модуль магнітної індукції Bd і кут f магнітної індукції з віссю Z в точці з координатами x і z. а також загальну масу m обмотувального дроту (по металу).

Демонстраційна Windows-версія програми Coil V2.1 Demo: Coil_2 1 d.rar (

У демонстраційній Windows-версії програми Coil V2.1 Demo (Coil_2 1 d) проводиться розрахунок всіх параметрів соленоїда, як і в повній версії. Індукція магнітного поля розраховується тільки в центрі соленоїда. Як джерело живлення може бути обраний тільки джерело напруги. Результати виводяться на екран монітора. Windows-версія розроблялася для роботи з ОС Windows XP і Windows Vista (з іншими ОС не перевірялася).

Файл Coil_2 1 d.rar необхідно розпакувати в заздалегідь створену папку. Упаковка проводилася за допомогою WinRar 3.60. Результат розпакування: Coil_21d.exe - виконуваний файл програми. Після запуску програми можна вводити вхідні дані і проводити розрахунок натисканням відповідної кнопки. Вихідні дані (R1 - внутрішній радіус соленоїда, R2 - зовнішній радіус соленоїда, H - висота соленоїда, D - діаметр обмотувального проводу) необхідно вводити в метрах. Фактор упаковки Lambda може змінюватися приблизно від 0.5 для намотування круглим проводом внавал до 0.75 при намотуванні круглим проводом або шиною прямокутного перетину виток до витка. При введенні вхідні дані необхідно враховувати прийнятий в ОС формат роздільник для десяткового дробу - крапка або кома (наприклад, 0.005 або 0,005). Якщо в ОС формат роздільник кома, то введення проводиться з коми, в іншому випадку буде видаватися повідомлення про помилку. Зміна формату роздільник десяткового дробу в ОС: Мій комп'ютер - Панель управління - Мова і стандарти - Налаштування - Встановити роздільник цілої та дробової частини. Коректність розрахунку можна оцінити за вищенаведеним малюнку.

За допомогою програми Coil можна розраховувати індукцію магнітного поля і параметри систем соленоїдів, використовуючи принцип суперпозиції [1] і різні методики [4].

Скопійовані файли можуть бути перевірені на відсутність вірусного коду в режимі on-line [6].

• Активний опір - частина повного опору контуру, пов'язана з виділенням тепла в контурі.
• Індуктивність - величина, що чисельно дорівнює потоку самоіндукції контуру при струмі одиничної сили.
• Котушка індуктивності - електричний контур (ланцюг), спеціально призначений для створення власного магнітного поля за рахунок протікає по контуру струму.
• Магнітна індукція - вектор, чисельно рівний межі відносини сили, що діє з боку магнітного поля на елемент провідника з електричним струмом, до добутку струму і довжини елемента провідника, якщо довжина цього елемента прагне до нуля, а елемент так розташований в полі, що ця межа має найбільше значення, і спрямований перпендикулярно до напрямку елемента провідника і до напрямку сили, що діє на цей елемент з боку магнітного поля, причому з його кінця обертання по найкоротшій відстані від напрямку сили до н правлінню струму в елементі провідника повинно бути видно, що відбувається проти годинникової стрілки.
• Потік самоіндукції контуру - магнітний потік, створюваний власним магнітним полем струму в контурі, крізь поверхню, обмежену контуром.
• Принцип суперпозиції магнітних полів - магнітне поле, створюване декількома рухомими зарядами або струмами, так само векторної сумі магнітних полів, створюваних кожним зарядом або струмом окремо.
• Реактивний опір - частина повного опору контуру, не пов'язана з виділенням тепла в контурі.
• Соленоїд (від грец. Solen - трубка і eidos - вид) - осесиметрична котушка індуктивності.
• Фактор упаковки (коефіцієнт заповнення) - відношення обсягу провідника до обсягу обмотки; при рівномірній намотуванні дорівнює відношенню сумарної площі провідників в поперечному перерізі обмотки (без урахування ізоляції) до площі поперечного перерізу обмотки.
• Циліндричний соленоїд - соленоїд у вигляді циліндра з центральним циліндричним отвором (якщо таке є).