Calculadora para Análise de Eletroímãs, construídos a partir de sucata de Transformadores
Calcula:
- O Número de Espiras
- A Resistência
- A Força de Atração
- O Aquecimento
Reaproveitando o núcleo de um Transformador.
Informações relevantes:
Carretel
Núcleo
Preencha os Campos em cada Passo (Atualização automática)
OBS: No Passo 1, ajuste os campos para que o resultado do “Número de Espiras”, fique por volta de 1000.
Consulte a Tabela de Fios Esmaltados AWG- Artefaktus, para escolha do Diâmetro do fio.
Passo 1 — Número de Espiras
Informe as dimensões do carretel do transformador e o diâmetro do fio esmaltado.
Modelo: Ncolunas = ⌊k · L / Øfio⌋ |
Ncamadas = ⌊k · a / Øfio⌋ |
Ne = Ncolunas × Ncamadas |
c1 = 2·w + 2·h
Fator de empacotamento k: na prática, é impossível enrolar 100% do
volume do carretel. Fios redondos deixam vazios entre si, e o enrolamento
manual nunca é perfeito. Use k = 0,90 para enrolamento apressado,
k = 0,95 para enrolamento caprichado ou k = 1 para enrolamento mecanizado
OBS: c1 é o comprimento de uma volta de fio.
O caminho magnético (ℓ) é diferente — veja o Passo 3.
Passo 2 — Comprimento, Resistência e Corrente Máxima
Meça o Ø fio, retirando o esmalte. Confira a resistividade do fio de cobre
Corrente limite (Imax): valor da tabela AWG — a maior corrente que o
fio suporta em bobina ventilada, sem degradar o esmalte a curto prazo.
Corrente recomendada: 70% do limite. Trabalhar com a corrente máxima, envelhe o esmalte e produz picos
transitórios.
Regra: projete para a recomendada.
Passo 3 — Força do Eletroímã (com entreferro)
Informe as dimensões do núcleo e a corrente. O entreferro (folga entre o núcleo e o alvo) é o fator que mais reduz a força real. Para sucata, use 0,5 mm como ponto de partida.
Dimensões do núcleo (tipo “E”)
Dados elétricos e magnéticos
Geometria (núcleo tipo “E”):
A = Soma das larguras das pernas × profundidade do pacote |
ℓ = 2 × (Lnúcleo + Wnúcleo)
Modelo magnético:
FMM = Ne·I |
ℛtot = (ℓ−2g)/(μr·μ0·A) + 2g/(μ0·A) |
B = FMM/(ℛtot·A) |
F = B²·A/(2·μ0)
Saturação: limite em B = 1,5 T; recomendado operar próximo mas abaixo de 1,2 T.
Para reduzir B: aumente A, aumente g ou reduza I.
Passo 4 — Indutância e Tempo de Resposta
Indica quanto tempo o eletroímã leva para atingir a força máxima após ser ligado. τ = L/R é a constante de tempo — em 1·τ atinge 63% da corrente, em 3·τ chega a 95%.
Passo 5 — Aquecimento e Regime de Trabalho
Define quanto tempo a bobina pode ficar ligada sem derreter o esmalte. Escolha o regime conforme o uso do seu projeto.
Modelo: J = I/Afio |
P = R20·I² |
ΔT = P/(h·Asup), com h ≈ 10 W/(m²·K)
O que é “corrente limite do regime”: é a maior corrente que o fio
suporta neste regime de uso sem que o esmalte degrade. Ela
depende do regime escolhido: quanto mais intermitente, maior o
valor permitido.
Semáforo:
✅ J ≤ 70% de Jlim (confortável) |
⚠️ 70% a 100% (no limite) |
🔥 J > Jlim (esmalte pode queimar)
Margem recomendada: trabalhe com 70% do limite em uso contínuo,
para ter folga contra temperatura ambiente alta e falta de ventilação.
Passo 6 — Perda de Força com a Temperatura
Quando a bobina esquenta, a resistência do cobre aumenta, a corrente cai e a força magnética também. Veja quanto da força inicial você perde na temperatura limite do esmalte e também na temperatura recomendada.
🔧 Dicas Makers
- Limpe e lixe as faces de contato. Ganho: 2× a 5× na força.
- Aumente a corrente até o limite térmico. Força ∝ I².
- Aumente a área de contato. Dobrar A dobra a força.
- Reduza o caminho magnético ℓ. Núcleo compacto = menos relutância.
- Não sature o núcleo. Acima de ~1,5 T você gasta corrente sem ganhar força.
- Use diodo reverso. Protege o driver do pico indutivo.