Jak obliczyć i zmontować transformator na przykładzie lutownicy „Moment”

W zestawie mistrza domu musisz mieć lutownica, czasami nawet kilka różnych pojemności i wzorów. Przemysł produkuje wiele różnych modeli, nie są trudne do zakupu. Zdjęcie pokazuje działającą próbkę wydania lat 80.

Jednak wielu rzemieślników interesuje się domowymi projektami. Jeden z nich o mocy 80 watów pokazano na poniższych zdjęciach.

Ta lutownica zdołała przylutować na ulicy 2,5 kwadratowych drutów miedzianych w chłodne dni oraz zmienić tranzystory i inne elementy obwodów elektronicznych na płytkach drukowanych w laboratorium.

Zasada działania

Lutownica „Moment” jest zasilana z sieci elektrycznej ~ 220 woltów, reprezentującej zwykły transformator, w którym uzwojenie wtórne jest zwierane miedzianą zworką. Po włączeniu na kilka sekund przepływa przez nią prąd zwarciowy, ogrzewając miedzianą końcówkę lutownicy do temperatur, które topią lut.

Uzwojenie pierwotne jest połączone przewodem z wtyczką do gniazdka, a do zasilania napięciem służy wyłącznik automatyczny ze sprężyną mechaniczną. Po naciśnięciu i przytrzymaniu przycisku prąd grzewczy przepływa przez końcówkę lutownicy. Po zwolnieniu przycisku ogrzewanie natychmiast się zatrzymuje.

W niektórych modelach, dla wygody pracy w słabym świetle, od uzwojenia pierwotnego na zasadzie autotransformatora wykonuje się kran 4-woltowy, który prowadzi do wkładu z żarówką z latarki. Kierunkowe światło zebranego źródła oświetla miejsce lutowania.

Konstrukcja transformatora

Przed rozpoczęciem montażu lutownicy należy określić jej moc. Zazwyczaj 60 watów wystarcza do prostej pracy amatorskiej w branży elektrycznej i radiowej. Aby stale lutować tranzystory i mikroukłady, pożądane jest zmniejszenie mocy i zwiększenie jej do przetwarzania masywnych części.

Do produkcji będziesz musiał użyć transformatora mocy o odpowiedniej pojemności, najlepiej ze starych urządzeń wyprodukowanych w ZSRR, gdy cała stal elektryczna rdzeni magnetycznych została wyprodukowana zgodnie z wymogami GOST. Niestety, w nowoczesnych projektach istnieją fakty dotyczące produkcji żelaza transformatorowego z niskiej jakości, a nawet zwykłej stali, szczególnie w tanich chińskich urządzeniach.

Rodzaje obwodu magnetycznego

Żelazo musi być wybrane zgodnie z mocą przesyłanej energii. Aby to zrobić, dozwolone jest stosowanie nie jednego, ale kilku identycznych transformatorów. Kształt obwodu magnetycznego może być prostokątny, okrągły lub w kształcie litery W.

Możesz używać żelaza o dowolnym kształcie, ale wygodniej jest wybrać płytę pancerza, ponieważ ma wyższą wydajność przenoszenia mocy i pozwala tworzyć struktury kompozytowe po prostu dodając płyty.

Wybierając żelazo, należy zwrócić uwagę na brak szczeliny powietrznej, która jest używana tylko w dławikach do wytworzenia oporu magnetycznego.

Uproszczona metodologia

Jak wybrać żelazo dla wymaganej mocy transformatora

Od razu zastrzegamy, że proponowana metodologia została opracowana empirycznie i pozwala nam zmontować transformator z losowo wybranych części w domu, który działa normalnie, ale może, w pewnych okolicznościach, wytworzyć nieco inne parametry niż obliczone. Łatwo to naprawić za pomocą dostrajania, które w większości przypadków nie jest wymagane.

Zależność między objętością żelaza a mocą uzwojenia pierwotnego transformatora wyraża się w przekroju obwodu magnetycznego i pokazano na rysunku.

Moc uzwojenia pierwotnego S1 jest większa niż wtórnego S2 o wielkość sprawności ŋ.

Pole przekroju prostokąta Qc oblicza się za pomocą dobrze znanego wzoru przez jego boki, które można łatwo zmierzyć za pomocą prostej linijki lub suwmiarki. W przypadku transformatora pancernego wymagana ilość żelaza jest o 30% mniejsza niż w przypadku transformatora prętowego. Widać to wyraźnie w podanych wzorach empirycznych, w których Qc jest wyrażona w centymetrach kwadratowych, a S1 w watach.

Dla każdego typu transformatora, zgodnie ze swoim wzorem, moc uzwojenia pierwotnego jest obliczana przez Qc, a następnie na podstawie wydajności jego wartość jest szacowana w obwodzie wtórnym, który podgrzeje końcówkę lutownicy.

Na przykład, jeśli obwód magnetyczny w kształcie litery W zostanie wybrany na 60 watów mocy, wówczas jego przekrój Qc = 0,7 ∙ √60 = 5,42 cm².

Jak wybrać średnicę drutu dla uzwojeń transformatora

Jako materiał na drut należy zastosować miedź, która jest pokryta warstwą lakieru do izolacji. Podczas nawijania cewek na cewki lakier eliminuje pojawienie się zwarć między zwojami. Grubość drutu dobiera się zgodnie z maksymalnym prądem.

W przypadku uzwojenia pierwotnego znamy napięcie 220 woltów i zdecydowaliśmy o mocy pierwotnej transformatora, wybierając przekrój obwodu magnetycznego. Dzieląc waty tej mocy na wolty napięcia pierwotnego, otrzymujemy prąd uzwojenia w amperach.

Na przykład dla transformatora o mocy 60 W prąd w uzwojeniu pierwotnym wynosi mniej niż 300 miliamperów: 60 [watów] / 220 [woltów] = 0,272727 .. [amperów].

W ten sam sposób prąd wtórny jest obliczany na podstawie jego wartości napięcia i mocy. W naszym przypadku nie jest to konieczne: uzwojenie dwóch zwojów, napięcie będzie małe, a prąd będzie duży. Dlatego przekrój przewodu prądu jest wybierany z ogromnym marginesem od miedzianej szyny zbiorczej, co zminimalizuje straty wynikające z rezystancji elektrycznej uzwojenia wtórnego.

Po ustaleniu prądu, na przykład 300 mA, możemy obliczyć średnicę drutu zgodnie z wzorem empirycznym: d przewody [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; lub 0,8 ∙ .3 0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.

Taka dokładność oczywiście nie jest potrzebna. Obliczona średnica pozwoli transformatorowi działać bardzo długo i niezawodnie bez przegrzania przy maksymalnym obciążeniu. Wykonujemy lutownicę, która okresowo włącza się na kilka sekund. Następnie wyłącza się i ochładza.

Praktyka pokazała, że ​​do tych celów odpowiednia jest średnica 0,14 ÷ 0,16 mm.

Jak określić liczbę zwojów uzwojenia

Napięcie na zaciskach transformatora zależy od liczby zwojów i charakterystyki obwodu magnetycznego. Zwykle nie znamy marki stali elektrycznej i jej właściwości. Dla naszych celów ten parametr jest po prostu uśredniany, a całe obliczanie liczby zwojów jest uproszczone do postaci: ώ = 45 / Qc, gdzie ώ jest liczbą zwojów na 1 wolt napięcia na dowolnym uzwojeniu transformatora.

Na przykład dla rozważanego transformatora o mocy 60 watów: ώ = 45 / Qc = 45 / 5,42 = 8,3026 zwojów na wolt.

Ponieważ łączymy uzwojenie pierwotne z napięciem 220 woltów, liczba zwojów wyniesie ω1 = 220 ∙ 8,3026 = 1827 zwojów.

Obwód wtórny wykorzystuje 2 zwoje. Wydzielą napięcie tylko około jednej czwartej wolta.

Wykonanie ramy dla cewki

Aby uzyskać równomierny rozkład zwojów drutu w obwodzie magnetycznym, konieczne jest wykonanie ramy z tektury elektrycznej, getinaksa lub włókna szklanego. Technologia pracy pokazano na rysunku, a rozmiary dobierane są z uwzględnieniem projektu obwodu magnetycznego. Uzwojenia izolowane przez ramę są umieszczone w cewce, wokół której montowane są płytki obwodu magnetycznego.

Często można użyć fabrycznej ramy, ale jeśli musisz dodać płyty, aby zwiększyć moc, musisz zwiększyć rozmiar. Części tekturowe można zszyć zwykłymi nićmi lub skleić ze sobą. Korpus z włókna szklanego z dokładnym dopasowaniem części można zmontować nawet bez kleju.

Przy wytwarzaniu cewki musisz starać się przeznaczyć jak najwięcej miejsca, aby pomieścić uzwojenia, a podczas nawijania cewek umieść je blisko i równomiernie. Podczas umieszczania drutu „opóźniony” może po prostu nie mieć wystarczającej ilości miejsca i cała praca będzie musiała zostać powtórzona.

Wykonanie wtórnej lutownicy

W lutownicy pokazanej na zdjęciu uzwojenie wtórne jest wykonane z pręta miedzianego o prostokątnym przekroju. Jego wymiary wynoszą 8 na 2 mm. Możesz użyć innych profili. Na przykład wygodnie będzie zgiąć okrągły drut, aby umieścić go w obwodzie magnetycznym. Musiałem ciężko pracować z płaską oponą, użyć imadła, młotka, szablonów i pilnika do równomiernego zginania ściśle według konfiguracji ramy cewki.

Liczba w pozycji 1 pokazuje zepsutą oponę. Po wykonaniu ramy musisz określić jej długość, biorąc pod uwagę odległość, która pójdzie do zwojów i odległość do końcówki drutu miedzianego.

W pozycji 2 znajduje się w przybliżeniu w środkowym gięciu płynnie w imadle z małymi uderzeniami młotka zgodnie z płaszczyzną orientacji. Kiedy zagięcie przechodzi pod kątem prostym, konieczne jest zastosowanie szablonu ze stali miękkiej o kształcie ściśle odpowiadającym wymiarom ramy cewki, w której zostanie umieszczone uzwojenie.

Szablon znacznie ułatwia hydrauliczne nadanie uzwojeniu pożądanego kształtu. Wokół niego owinięta jest najpierw połowa szyny, która jest pokazana w pozycjach 4, 5 i 6, a następnie druga (patrz 7 i 8).

Aby ułatwić zrozumienie procesu, obok zdjęć opony pokazana jest sekwencja gięć w pozycjach z czarnymi liniami z niewielkimi zniekształceniami.

W pozycji 8 sekcja AA jest konwencjonalnie pokazana. W pobliżu konieczne będzie zgięcie opony o 90 stopni, aby ułatwić obsługę, jak pokazano na zdjęciu.

Jeśli wystąpią zagięcia, które uniemożliwiają swobodne umieszczenie uzwojenia mocy wewnątrz ramy cewki, można je odciąć pilnikiem. Zwoje metalu nie powinny stykać się ze sobą i ciałem. Aby to zrobić, są one oddzielone warstwą nie grubej izolacji.

Otwory są wiercone na końcach uzwojenia wtórnego i nacinany jest gwint w celu dokręcenia śrub M4. Służą do przymocowania miedzianej końcówki wykonanej z drutu kwadratowego 2,5 lub 1,5. Ponieważ napięcie na uzwojeniu wtórnym jest bardzo małe, jakość styków elektrycznych końcówki musi być monitorowana, utrzymywana w czystości, oczyszczona z tlenków i mocno ściśnięta za pomocą nakrętek i podkładek.

Wykonanie uzwojenia pierwotnego lutownicy

Gdy uzwojenie mocy lutownicy jest gotowe i izolowane, staje się jasne, ile wolnej przestrzeni pozostało w cewce na cienki drut. Przy braku miejsca zwoje są ściśle ze sobą powiązane.

Drut nawijający składa się z rdzenia miedzianego i jednej lub kilku warstw lakieru i jest oznaczony PEV-1 (lakier jednowarstwowy), PEV-2 (dwie warstwy), PETV-2 (bardziej odporny na ciepło niż PEV-2), PEVTLK-2 (odporny na ciepło specjalne).

Podczas pomiaru średnicy drutu za pomocą mikrometru wynik należy zmniejszyć o grubość izolacji. Ale to ogólne zalecenie nie ma decydującego znaczenia dla naszej lutownicy.

Biorąc pod uwagę pracę w warunkach ogrzewania, lepiej odmówić od marki PEV-1, nawiasem mówiąc, nie zaleca się również jej zwijania.

Zwykle drut jest nawijany na szpulę w prowizorycznych maszynach.

Po umieszczeniu uzwojenia mocy na ramie konieczne będzie ręczne wykonanie zwojów i zapisanie ich ilości na papierze w określonym odstępie czasu, na przykład sto lub dwieście.

Przed rozpoczęciem pracy należy przylutować do początku uzwojenia drutem splotowym w mocnej izolacji, najlepiej marki MGTF. Przez długi czas wytrzyma powtarzające się zgięcia, ciepło, obciążenia mechaniczne. Końce są połączone lutowaniem, izolowane. Topnik jest wybrany tylko kalafonia, kwas jest niedozwolony.

Elastyczny rdzeń jest zabezpieczony w cewce przed wyciągnięciem i wyprowadzeniem przez otwór w ściance bocznej. Po uzwojeniu drugi koniec uzwojenia jest również przylutowany do wyprowadzonego drutu MGTF.

Ponieważ do drutu zostanie doprowadzonych 220 woltów, powinien on być dobrze izolowany od obudowy i uzwojenia wtórnego.

Udoskonalenie projektu

Po uzwojeniu cewki żelazko jest mocno przymocowane do niej, mocowane za pomocą klinów przed wypadnięciem.Przed końcowym montażem obudowy można sprawdzić działanie lutownicy, przykładając napięcie do uzwojenia pierwotnego w celu podgrzania grotu i oceny charakterystyki prądowo-napięciowej.

Jeśli zmontowana konstrukcja dobrze się lutuje, nie można tego zrobić. Ale dla informacji: wskazane jest odgadnięcie punktu pracy charakterystyki I - V w punkcie przegięcia krzywej, gdy żelazo osiągnie nasycenie. Odbywa się to poprzez zmianę liczby zwojów.

Metoda określania polega na dostarczeniu napięcia przemiennego z regulowanego źródła do uzwojenia transformatora przez amperomierz i woltomierz. Wykonano kilka pomiarów i na ich podstawie wykreślono wykres pokazujący punkt złamania (nasycenie żelaza). Następnie podejmowana jest decyzja o zmianie liczby zwojów.

Uchwyt, obudowa, włącznik

Każdy przycisk samoresetujący przeznaczony dla prądów do 0,5 A. nadaje się jako przełącznik. Zdjęcie pokazuje mikroprzełącznik ze starego magnetofonu.

Uchwyt lutownicy wykonany jest z dwóch połówek litego drewna, w których wycinane są wnęki do umieszczenia drutów, guzików i żarówek. W rzeczywistości podświetlenie nie jest konieczne, ponieważ musisz wykonać osobny kran lub dzielnik rezystancyjno-pojemnościowy.

Połówki uchwytów są dokręcone za pomocą kołków i nakrętek. Zamontowali również metalowy zacisk mocujący, który należy odizolować od żelazka obwodu magnetycznego.

Wykonana samodzielnie konstrukcja otwartej obudowy pokazana na zdjęciu zapewnia lepsze chłodzenie, ale wymaga uwagi i zasad bezpieczeństwa od pracownika.

Odważny Aleksiej Semenowicz