Jak vypočítat a sestavit transformátor pomocí příkladu páječky "Moment"

V sadě domácího mistra musíte mít páječka, někdy i několik různých kapacit a provedení. Průmysl vyrábí mnoho různých modelů, které není obtížné koupit. Fotografie ukazuje funkční ukázku vydání 80. let.

Mnoho řemeslníků se však zajímá o domácí designy. Jeden z nich o výkonu 80 wattů je uveden na fotografiích níže.

Tato páječka byla schopna v chladném počasí pájet měděné dráty o rozměrech 2,5 čtverce na čtverec a změnit tranzistory a další komponenty elektronických obvodů na deskách plošných spojů v laboratoři.

Pracovní princip

Páječka „Moment“ je napájena elektrickou sítí ~ 220 V, která představuje obyčejný transformátor, ve kterém je sekundární vinutí zkratováno měděnou propojkou. Když je zapnutý na několik sekund, protéká jím zkratový proud a zahřívá měděný hrot páječky na teploty, které taví pájku.

Primární vinutí je připojeno kabelem se zástrčkou do zásuvky a k napájení je použit jistič s automatickým resetováním pružiny. Když je tlačítko stisknuto a přidrženo, topný proud protéká špičkou páječky. Jakmile tlačítko uvolníte, topení se okamžitě zastaví.

V některých modelech se pro usnadnění práce za nízkého osvětlení od primárního vinutí na principu autotransformátoru vyrábí 4-voltový kohout, který vede k patroně s žárovkou z baterky. Směrové světlo shromážděného zdroje osvětluje pájecí bod.

Návrh transformátoru

Před zahájením montáže páječky byste měli určit její sílu. Obvykle stačí 60 W pro jednoduchou elektrickou a radioamatérskou práci. Aby bylo možné neustále pájet tranzistory a mikroobvody, je žádoucí snížit výkon a zvýšit jej pro zpracování masivních dílů.

K výrobě budete muset použít výkonový transformátor odpovídající kapacity, nejlépe ze starých zařízení vyrobených v SSSR, když byla veškerá elektrická ocel magnetických jader vyrobena podle požadavků GOST. Bohužel, v moderním designu existují fakta o výrobě transformátorového železa z nízké a dokonce i obyčejné oceli, zejména v levných čínských zařízeních.

Typy magnetických obvodů

Železo musí být vybráno podle výkonu přenášené energie. K tomu je přípustné použít jeden, ale několik identických transformátorů. Tvar magnetického obvodu může být obdélníkový, kulatý nebo ve tvaru W.

Můžete použít železo jakéhokoli tvaru, ale je výhodnější zvolit pancéřovou desku, protože má vyšší účinnost přenosu energie a umožňuje vám vytvářet kompozitní struktury pouhým přidáním desek.

Při výběru železa byste měli věnovat pozornost nedostatku vzduchové mezery, která se používá pouze u tlumivek k vytvoření magnetického odporu.

Zjednodušená metodika

Jak vybrat železo pro požadovaný výkon transformátoru

Okamžitě si uděláme rezervaci, že navrhovaná technika byla vyvinuta experimentálně a umožňuje nám sestavit transformátor z náhodně vybraných částí doma, který funguje normálně, ale za určitých okolností může produkovat mírně odlišné parametry od vypočtených. To lze snadno doladit jemným doladěním, které ve většině případů není nutné.

Vztah mezi objemem železa a výkonem primárního vinutí transformátoru je vyjádřen průřezem magnetického obvodu a je znázorněn na obrázku.

Síla účinnosti primárního vinutí S1 je větší než sekundární S2.

Průřezová plocha obdélníku Qc se vypočítává známým vzorcem přes jeho strany, které lze snadno měřit jednoduchým pravítkem nebo posuvným měřítkem. U obrněného transformátoru je požadované množství železa o 30% menší než u tyčového transformátoru. To je jasně vidět z uvedených empirických vzorců, kde Qc je vyjádřena v centimetrech čtverečních a S1 ve wattech.

U každého typu transformátoru se podle jeho vzorce vypočítá výkon primárního vinutí pomocí Qc a poté se pomocí účinnosti odhadne jeho hodnota v sekundárním obvodu, který zahřeje hrot páječky.

Pokud je například vybrán magnetický obvod ve tvaru W pro výkon 60 W, pak jeho průřez Qc = 0,7 ∙ ∙60 = 5,42 cm².

Jak zvolit průměr drátu pro vinutí transformátoru

Jako materiál pro drát by měla být použita měď, která je pro izolaci potažena vrstvou laku. Při navíjení cívek na cívky lak eliminuje výskyt meziobratlových poruch. Tloušťka drátu se volí podle maximálního proudu.

Pro primární vinutí známe napětí 220 V a rozhodli jsme se o primárním výkonu transformátoru a vybrali průřez pro magnetický obvod. Rozdělením wattů této energie na volty primárního napětí získáme vinutí proud v ampérech.

Například pro transformátor 60 W bude proud v primárním vinutí menší než 300 miliamps: 60 [wattů] / 220 [voltů] = 0,272727 .. [ampér].

Stejným způsobem se vypočte sekundární proud z jeho hodnot napětí a výkonu. V našem případě to není nutné: navinutí dvou závitů, napětí bude malé a proud bude velký. Průřez proudu je proto vybrán s velkým rozpětím z měděné přípojnice, což minimalizuje ztráty z elektrického odporu sekundárního vinutí.

Po stanovení proudu, například 300 mA, můžeme vypočítat průměr drátu podle empirického vzorce: d dráty [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; nebo 0,8 ∙0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.

Taková přesnost samozřejmě není nutná. Vypočítaný průměr umožní transformátoru pracovat velmi dlouho a spolehlivě bez přehřátí při maximálním zatížení. Vyrábíme páječku, která se periodicky zapíná na pár vteřin. Potom se zhasne a ochladí.

Praxe ukázala, že pro tyto účely je docela vhodný průměr 0,14 x 0,16 mm.

Jak zjistit počet závitů vinutí

Napětí na svorkách transformátoru závisí na počtu otáček a vlastnostech magnetického obvodu. Obvykle neznáme značku elektrické oceli a její vlastnosti. Pro náš účel je tento parametr jednoduše zprůměrován a celý výpočet počtu závitů je zjednodušen do tvaru: ώ = 45 / Qc, kde ώ je počet závitů na 1 volt napětí na jakémkoli vinutí transformátoru.

Například pro uvažovaný transformátor 60 W: ώ = 45 / Qc = 45 / 5,42 = 8,3026 otáček na volt.

Protože připojíme primární vinutí na 220 voltů, bude počet otáček ω1 = 220 ∙ 8,3026 = 1827 otáček.

Sekundární obvod používá 2 otáčky. Budou rozdávat napětí jen asi čtvrtinu voltu.

Vytvoření rámu pro cívku

Pro rovnoměrné rozdělení závitů drátu uvnitř magnetického obvodu je nutné vytvořit rám z elektrické lepenky, getinaksy nebo laminátu. Technologie práce je znázorněna na obrázku a velikosti se volí s ohledem na konstrukci magnetického obvodu. Vinutí izolovaná rámem jsou uspořádána ve svitku, kolem kterého jsou sestaveny desky magnetického obvodu.

Často je možné použít tovární rám, ale pokud potřebujete přidat desky pro zvýšení výkonu, budete muset zvětšit velikost. Kartonové díly mohou být šity běžnými nitěmi nebo slepeny dohromady. Tělo ze skelného vlákna s přesným nasazením dílů lze sestavit i bez lepidla.

Při výrobě cívky se musíte pokusit o co největší prostor pro umístění vinutí a při navíjení cívek je umístěte těsně a rovnoměrně. Při umístění drátu nemusí „zaostalý“ jednoduše mít dostatek místa a veškerá práce bude muset být přepracována.

Výroba sekundární páječky

V páječce znázorněné na fotografii je sekundární vinutí vyrobeno z měděné tyče s pravoúhlým průřezem. Jeho rozměry jsou 8 x 2 mm. Můžete použít jiné profily. Například bude vhodné ohnout kulatý drát pro umístění uvnitř magnetického obvodu. Musel jsem tvrdě pracovat s plochou pneumatikou, použít svěrák, kladivo, šablony a pilník pro rovnoměrné ohýbání přesně podle konfigurace rámu cívky.

Obrázek v poloze 1 ukazuje prázdnou pneumatiku. Po vytvoření rámu je třeba určit jeho délku, přičemž se vezme v úvahu vzdálenost, která bude směřovat k zatáčkám a vzdálenost ke špičce měděného drátu.

V poloze 2 je přibližně uprostřed ohýbán plynule ve svěráku s malým úderem kladiva v souladu s orientační rovinou. Když ohyb prochází pravým úhlem, je nutné použít šablonu z měkké oceli ve tvaru přesně odpovídajícím rozměrům cívkového rámu, do kterého bude vinutí umístěno.

Šablona velmi usnadňuje instalatérské práce, aby dala vinutí požadovaný tvar. Okolo ní se nejprve zabalí jedna polovina dlahy, která je znázorněna v pozicích 4, 5 a 6 a poté druhá (viz 7 a 8).

Pro usnadnění porozumění procesu je vedle obrazů pneumatiky zobrazena řada ohybů v polohách s černými čarami s mírným zkreslením.

V poloze 8 je obvykle zobrazen řez AA. V jeho blízkosti bude nutné pro snadné ovládání ohnout pneumatiku o 90 stupňů, jak je znázorněno na fotografii.

Pokud se objeví ohyby, které vám brání ve volném umístění silového vinutí uvnitř rámu cívky, mohou být odříznuty pomocí pilníku. Kovové závity by se neměly dotýkat navzájem a těla. K tomu jsou odděleny vrstvou ne tlusté izolace.

Na konci sekundárního vinutí jsou vyvrtány otvory a pro utažení šroubů M4 je vyříznuta nit. Slouží k připojení měděné špičky z 2,5 nebo 1,5 čtvercového drátu. Protože napětí na sekundárním vinutí je velmi malé, musí být sledována kvalita elektrických kontaktů špičky, udržována v čistotě, bez oxidů a pevně stlačena maticemi a podložkami.

Výroba primárního vinutí páječky

Poté, co je elektrické vinutí páječky připraveno a izolováno, je zřejmé, kolik volného místa v cívce zůstává pro tenký drát. S nedostatkem prostoru jsou tahy pevně propojeny.

Navíjecí drát se skládá z měděného jádra a jedné nebo několika vrstev laku a je označen PEV-1 (jednovrstvý lak), PEV-2 (dvě vrstvy), PETV-2 (více odolný vůči teplu než PEV-2), PEVTLK-2 (odolný vůči teplu) speciální).

Při měření průměru drátu mikrometrem by měl být výsledek snížen o tloušťku izolace. Toto obecné doporučení však není pro naši páječku rozhodující.

S ohledem na práci v podmínkách vytápění je lepší odmítnout značku PEV-1, mimochodem se také nedoporučuje její ukončení.

Drát se obvykle navíjí na cívku na provizorních strojích.

Když je na rámeček umístěno elektrické vinutí, bude nutné zatáčky provádět ručně a jejich množství zaznamenávat na papír v určitém intervalu, například sto nebo dvě stě.

Před zahájením práce je nutné pájet na začátek vinutí lanko se silnou izolací, nejlépe značkou MGTF. Vydrží odolávat opakovaným ohybům, zahřívání, mechanickému namáhání po dlouhou dobu. Konce jsou spojeny pájením, izolované. Tavivo je vybráno pouze kalafuna, kyselina není povolena.

Pružné jádro je v cívce zajištěno proti vytažení a vyvedení otvorem v boční stěně. Po vinutí je druhý konec vinutí také připájen k drátu MGTF, který je vyveden ven.

Protože bude do drátu přiváděno 220 voltů, měl by být dobře izolován od pouzdra a sekundárního vinutí.

Vylepšování designu

Po navinutí cívky je na ni pevně připevněno železo, které je upnuto klíny před vypadnutím.Před konečnou montáží skříně můžete zkontrolovat činnost páječky přivedením napětí na primární vinutí pro zahřátí špičky a vyhodnocení charakteristiky proudu a napětí.

Pokud se sestavená struktura pájí dobře, pak to nelze provést. Ale pro informaci: je vhodné uhodnout odhad pracovního bodu charakteristiky I - V v bodě sklonu křivky, když železo dosáhne svého nasycení. To se provádí změnou počtu otáček.

Metoda stanovení je založena na dodávce střídavého napětí z nastavitelného zdroje do vinutí transformátoru přes ampérmetr a voltmetr. Bylo provedeno několik měření a na základě nich byl vynesen graf znázorňující bod lomu (saturace železa). Poté se rozhodne o změně počtu tahů.

Rukojeť, pouzdro, spínač

Jako přepínač je vhodné použít libovolné tlačítko s automatickým resetem určené pro proudy do 0,5 A. Fotografie ukazuje mikrospínač ze starého magnetofonu.

Rukojeť páječky je vyrobena ze dvou polovin masivního dřeva, ve kterém jsou vyříznuty dutiny pro umístění vodičů, knoflíků a žárovek. Ve skutečnosti není podsvícení nutné, protože musíte udělat samostatný odbočovač nebo odporově-kapacitní dělič.

Poloviny držadel jsou utaženy čepy a maticemi. Také namontovali kovovou montážní svorku, která musí být izolována od železa magnetického obvodu.

Samoobslužný design otevřeného pouzdra zobrazený na fotografii poskytuje lepší chlazení, ale vyžaduje od zaměstnanců pozornost a bezpečnostní pravidla.

Statečný Alexej Semenovich