Comment calculer et assembler un transformateur en utilisant l'exemple du fer à souder "Moment"

Dans le kit du home master vous devez avoir fer à souder, parfois même plusieurs capacités et conceptions différentes. L'industrie produit de nombreux modèles différents, ils ne sont pas difficiles à acheter. La photo montre un échantillon de travail de la sortie des années 80.

Cependant, de nombreux artisans s'intéressent aux créations faites maison. L'un d'eux à 80 watts est illustré sur les photos ci-dessous.

Ce fer à souder était capable de souder des fils de cuivre de 2,5 carrés par temps froid et de changer des transistors et d'autres composants de circuits électroniques sur des cartes de circuits imprimés en laboratoire.

Principe de fonctionnement

Le fer à souder «Moment» est alimenté par un réseau électrique de ~ 220 volts, représentant un transformateur ordinaire, dans lequel l'enroulement secondaire est court-circuité par un cavalier en cuivre. Lorsqu'il est allumé pendant quelques secondes, un courant de court-circuit le traverse, chauffant la pointe en cuivre du fer à souder à des températures qui font fondre la soudure.

L'enroulement primaire est connecté par un cordon avec une fiche à une prise, et un disjoncteur avec ressort mécanique à réarmement automatique est utilisé pour fournir la tension. Lorsque le bouton est maintenu enfoncé, un courant de chauffage traverse la pointe du fer à souder. Dès que vous relâchez le bouton, le chauffage s'arrête immédiatement.

Dans certains modèles, pour la commodité de travailler en basse lumière, à partir de l'enroulement primaire par le principe d'un autotransformateur, ils font un robinet de 4 volts, ce qui conduit à une cartouche avec une ampoule d'une lampe de poche. La lumière directionnelle de la source collectée illumine le point de soudure.

Conception de transformateur

Avant de commencer l'assemblage du fer à souder, vous devez déterminer sa puissance. En règle générale, 60 watts suffisent pour un travail électrique et radio-amateur simple. Afin de souder en permanence des transistors et des microcircuits, il est souhaitable de réduire la puissance et de l'augmenter pour le traitement de pièces massives.

Pour la fabrication, vous devrez utiliser un transformateur de puissance de la capacité appropriée, de préférence à partir d'anciens appareils fabriqués en URSS, lorsque tout l'acier électrique des noyaux magnétiques a été produit conformément aux exigences de GOST. Malheureusement, dans les conceptions modernes, il existe des faits de fabrication de fer de transformateur à partir d'acier de faible qualité et même ordinaire, en particulier dans les appareils chinois bon marché.

Types de circuit magnétique

Le fer doit être sélectionné en fonction de la puissance de l'énergie transmise. Pour ce faire, il est permis d'utiliser non pas un, mais plusieurs transformateurs identiques. La forme du circuit magnétique peut être rectangulaire, ronde ou en forme de W.

Vous pouvez utiliser du fer de n'importe quelle forme, mais il est plus pratique de choisir une plaque de blindage car elle a une efficacité de transfert de puissance plus élevée et elle vous permet de créer des structures composites en ajoutant simplement des plaques.

Lors du choix du fer, vous devez faire attention au manque d'entrefer, qui n'est utilisé que dans les selfs pour créer une résistance magnétique.

Méthodologie simplifiée

Comment choisir le fer pour la puissance de transformateur requise

Nous réservons tout de suite que la technique proposée a été développée expérimentalement et nous permet d'assembler un transformateur à partir de pièces sélectionnées au hasard à la maison, ce qui fonctionne normalement, mais peut, dans certaines circonstances, produire des paramètres légèrement différents de ceux calculés. Ceci est facile à corriger avec un réglage fin qui, dans la plupart des cas, n'est pas nécessaire.

La relation entre le volume de fer et la puissance de l'enroulement primaire du transformateur est exprimée à travers la section transversale du circuit magnétique et est représentée sur la figure.

La puissance de l'enroulement primaire S1 est supérieure à celle du secondaire S2 de la quantité d'efficacité ŋ.

La section transversale du rectangle Qc est calculée par la formule bien connue à travers ses côtés, qui sont faciles à mesurer avec une simple règle ou un pied à coulisse. Pour un transformateur blindé, la quantité de fer requise est de 30% inférieure à celle d'un transformateur à tige. Cela ressort clairement des formules empiriques données, où Qc est exprimé en centimètres carrés et S1 en watts.

Pour chaque type de transformateur, selon sa formule, la puissance de l'enroulement primaire est calculée via Qc, puis, grâce au rendement, sa valeur est estimée dans le circuit secondaire, qui chauffera la pointe du fer à souder.

Par exemple, si un circuit magnétique en forme de W est sélectionné pour 60 watts de puissance, sa section efficace Qc = 0,7 ∙ √60 = 5,42 cm².

Comment choisir le diamètre du fil pour les enroulements du transformateur

Comme matériau pour le fil, du cuivre doit être utilisé, qui est recouvert d'une couche de vernis pour l'isolation. Lors du bobinage de bobines sur des bobines, le vernis élimine l'apparition de défauts entre les spires. L'épaisseur du fil est choisie en fonction du courant maximum.

Pour l'enroulement primaire, nous connaissons la tension de 220 volts et décidons de la puissance primaire du transformateur, en choisissant une section pour le circuit magnétique. En divisant les watts de cette puissance en volts de la tension primaire, nous obtenons le courant d'enroulement en ampères.

Par exemple, pour un transformateur de 60 watts, le courant dans l'enroulement primaire sera inférieur à 300 milliampères: 60 [watts] / 220 [volts] = 0,272727 .. [ampères].

De la même manière, le courant secondaire est calculé à partir de ses valeurs de tension et de puissance. Dans notre cas, cela n'est pas nécessaire: un enroulement de deux tours, la tension sera faible et le courant sera important. Par conséquent, la section transversale du conducteur de courant est sélectionnée avec une énorme marge de la barre omnibus en cuivre, ce qui minimisera la perte de la résistance électrique de l'enroulement secondaire.

Après avoir déterminé le courant, par exemple 300 mA, nous pouvons calculer le diamètre du fil selon la formule empirique: d fils [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; ou 0,8 ∙ √0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.

Une telle précision, bien sûr, n'est pas nécessaire. Le diamètre calculé permettra au transformateur de fonctionner très longtemps et de manière fiable sans surchauffe à la charge maximale. Et nous fabriquons un fer à souder, qui s'allume périodiquement pendant quelques secondes seulement. Ensuite, il s'éteint et se refroidit.

La pratique a montré qu'à ces fins, un diamètre de 0,14 ÷ 0,16 mm est tout à fait approprié.

Comment déterminer le nombre de tours de l'enroulement

La tension aux bornes du transformateur dépend du nombre de spires et des caractéristiques du circuit magnétique. Habituellement, nous ne connaissons pas la marque de l'acier électrique et ses propriétés. Pour nos besoins, ce paramètre est simplement moyenné, et le calcul complet du nombre de tours est simplifié sous la forme: ώ = 45 / Qc, où ώ est le nombre de tours par 1 volt de tension sur tout enroulement de transformateur.

Par exemple, pour le transformateur considéré de 60 watts: ώ = 45 / Qc = 45 / 5,42 = 8,3026 tours par volt.

Puisque nous connectons l'enroulement primaire à 220 volts, pour cela le nombre de tours sera ω1 = 220 ∙ 8.3026 = 1827 tours.

Le circuit secondaire utilise 2 tours. Ils donneront une tension de seulement environ un quart de volt.

Faire le cadre pour la bobine

Pour une répartition uniforme des tours de fil à l'intérieur du circuit magnétique, il est nécessaire de réaliser le cadre en carton électrique, getinaksa ou fibre de verre. La technologie du travail est représentée sur la figure, et les tailles sont choisies en tenant compte de la conception du circuit magnétique. Les enroulements isolés par le cadre sont situés dans une bobine autour de laquelle les plaques de circuit magnétique sont assemblées.

Il est souvent possible d'utiliser le cadre d'usine, mais si vous devez ajouter des plaques pour augmenter la puissance, vous devrez augmenter la taille. Les pièces en carton peuvent être cousues avec des fils ordinaires ou collées ensemble. Le corps en fibre de verre avec un ajustement précis des pièces peut être assemblé même sans colle.

Lors de la fabrication de la bobine, vous devez essayer d'allouer autant d'espace que possible pour accueillir les enroulements, et lors du bobinage des bobines, placez-les étroitement et uniformément. Lorsque vous placez le fil, «décalé» peut tout simplement ne pas avoir suffisamment d'espace et tout le travail devra être refait.

Fabrication d'un fer à souder secondaire

Dans le fer à souder montré sur la photo, l'enroulement secondaire est constitué d'une barre de cuivre de section rectangulaire. Ses dimensions sont de 8 sur 2 mm. Vous pouvez utiliser d'autres profils. Par exemple, il sera pratique de plier un fil rond pour le placer à l'intérieur du circuit magnétique. J'ai dû travailler dur avec un pneu crevé, utiliser un étau, un marteau, des gabarits et une lime pour une flexion uniforme strictement en fonction de la configuration du cadre de la bobine.

La figure en position 1 montre un pneu crevé. Après avoir fait le cadre, vous devez déterminer sa longueur, en tenant compte de la distance qui ira aux tours et de la distance à la pointe du fil de cuivre.

En position 2, il est approximativement au milieu en flexion douce dans un étau à petits coups de marteau conforme au plan d'orientation. Lorsque le coude passe à angle droit, il est nécessaire d'utiliser un gabarit en acier doux dont la forme correspond strictement aux dimensions du cadre de bobine dans lequel l'enroulement sera placé.

Le gabarit facilite grandement la plomberie pour donner au bobinage la forme souhaitée. Autour d'elle, une première moitié de l'attelle est enroulée, ce qui est illustré aux positions 4, 5 et 6, puis l'autre (voir 7 et 8).

Pour faciliter la compréhension du processus, une séquence de virages est affichée à côté des images du pneu à des positions avec des lignes noires avec une légère distorsion.

En position 8, la section AA est représentée de manière conventionnelle. À proximité, il sera nécessaire de plier le pneu à 90 degrés pour faciliter son utilisation, comme indiqué sur la photo.

Si des courbures vous empêchent de placer librement l'enroulement électrique à l'intérieur du cadre de la bobine, vous pouvez les couper avec une lime. Les spires métalliques ne doivent pas être en contact entre elles et avec le corps. Pour ce faire, ils sont séparés par une couche d'isolant peu épais.

Des trous sont percés aux extrémités de l'enroulement secondaire et un filetage est coupé pour serrer les vis M4. Ils servent à fixer une pointe de cuivre en fil carré de 2,5 ou 1,5. Étant donné que la tension sur l'enroulement secondaire est très faible, la qualité des contacts électriques de la pointe doit être surveillée, maintenue propre, exempte d'oxydes et serrée de manière fiable avec des écrous et des rondelles.

Réalisation de l'enroulement primaire d'un fer à souder

Une fois que le bobinage électrique du fer à souder est prêt et isolé, il devient clair combien d'espace libre est laissé dans la bobine pour le fil mince. Avec un manque d'espace, les virages sont étroitement interconnectés.

Le fil de bobinage se compose d'un noyau en cuivre et d'une ou plusieurs couches de vernis et est marqué avec PEV-1 (vernis monocouche), PEV-2 (deux couches), PETV-2 (plus résistant à la chaleur que PEV-2), PEVTLK-2 (résistant à la chaleur spécial).

Lors de la mesure du diamètre du fil avec un micromètre, le résultat doit être réduit de l'épaisseur de l'isolant. Mais cette recommandation générale n'est pas critique pour notre fer à souder.

Compte tenu du travail dans les conditions de chauffage, il vaut mieux refuser de la marque PEV-1, d'ailleurs, il n'est pas non plus recommandé de le remonter.

Habituellement, le fil est enroulé sur une bobine sur des machines de fortune.

Lorsqu'un enroulement électrique est mis sur le châssis, il sera nécessaire de faire les tours manuellement et d'enregistrer leur quantité sur papier à un certain intervalle, par exemple cent ou deux cents.

Avant de commencer les travaux, il est nécessaire de souder au début de l'enroulement un fil toronné en forte isolation, de préférence de marque MGTF. Il résistera longtemps aux courbures, à la chaleur et aux contraintes mécaniques répétées. Les extrémités sont reliées par soudure, isolées. Le flux est sélectionné uniquement de la colophane, l'acide n'est pas autorisé.

Le noyau flexible est fixé dans la bobine pour être retiré et ressorti par une ouverture dans la paroi latérale. Après l'enroulement, la deuxième extrémité de l'enroulement est également soudée au fil MGTF, qui est sorti.

Étant donné que 220 volts seront fournis au fil, il doit être bien isolé du boîtier et de l'enroulement secondaire.

Raffinement de conception

Après avoir enroulé la bobine, le fer est solidement monté dessus, le fixant avec des coins pour ne pas tomber.Avant l'assemblage final du boîtier, vous pouvez vérifier le fonctionnement du fer à souder en appliquant une tension à l'enroulement primaire pour chauffer la pointe et évaluer la caractéristique courant-tension.

Si la structure assemblée est bien soudée, cela ne peut pas être fait. Mais, pour information: il est conseillé de deviner le point de fonctionnement de la caractéristique I - V au point d'inflexion de la courbe lorsque le fer atteint sa saturation. Cela se fait en modifiant le nombre de tours.

La méthode de détermination est basée sur la fourniture d'une tension alternative d'une source réglable à l'enroulement du transformateur à travers un ampèremètre et un voltmètre. Plusieurs mesures sont prises et un graphique est tracé à partir de celles-ci, montrant le point de fracture (saturation en fer). Ensuite, il est décidé de modifier le nombre de tours.

Poignée, boîtier, interrupteur

En tant que commutateur, n'importe quel bouton à réinitialisation automatique, conçu pour des courants jusqu'à 0,5 A., convient.La photo montre un micro-interrupteur d'un ancien magnétophone.

La poignée du fer à souder est constituée de deux moitiés de bois massif, dans lesquelles des cavités sont coupées pour placer les fils, les boutons et les ampoules. En fait, le rétro-éclairage n'est pas nécessaire, car vous devez faire un robinet séparé ou un diviseur résistif-capacitif.

Les moitiés des poignées sont serrées avec des goujons et des écrous. Ils ont également monté une pince de montage métallique, qui doit être isolée du fer du circuit magnétique.

La conception du boîtier ouvert self-made montrée sur la photo offre un meilleur refroidissement, mais nécessite l'attention et les règles de sécurité de l'employé.

Brave Alexei Semenovich