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Come calcolare e assemblare un trasformatore usando l'esempio del saldatore "Moment"
Nel kit del padrone di casa devi avere saldatore, a volte anche diverse capacità e design. L'industria produce molti modelli diversi, non sono difficili da acquistare. La foto mostra un esempio funzionante del rilascio degli anni '80.
Tuttavia, molti artigiani sono interessati ai design fatti in casa. Uno di questi a 80 watt è mostrato nelle foto sottostanti.
Questo saldatore è riuscito a saldare 2,5 fili quadrati di rame per strada nella stagione fredda e a cambiare i transistor e altri componenti dei circuiti elettronici su circuiti stampati in laboratorio.
Principio di funzionamento
Il saldatore "Moment" è alimentato da una rete elettrica di ~ 220 volt, che rappresenta un normale trasformatore, in cui l'avvolgimento secondario è cortocircuitato da un ponticello di rame. Se acceso per alcuni secondi, una corrente di cortocircuito scorre attraverso di esso, riscaldando la punta di rame del saldatore a temperature che fondono la saldatura.
L'avvolgimento primario è collegato da un cavo con una spina in una presa e viene utilizzato un interruttore automatico con auto-reset a molla meccanica per fornire tensione. Quando si tiene premuto il pulsante, una corrente di riscaldamento scorre attraverso la punta del saldatore. Non appena si rilascia il pulsante, il riscaldamento si interrompe immediatamente.
In alcuni modelli, per la comodità di lavorare in condizioni di scarsa illuminazione, dall'avvolgimento primario secondo il principio di un autotrasformatore, viene realizzato un rubinetto da 4 volt, che porta a una cartuccia con una lampadina da una torcia. La luce direzionale della sorgente raccolta illumina il punto di saldatura.
Design del trasformatore
Prima di iniziare il montaggio del saldatore, è necessario determinarne la potenza. In genere, 60 watt sono sufficienti per un semplice lavoro elettrico e radioamatoriale. Al fine di saldare costantemente transistor e microcircuiti, è desiderabile ridurre la potenza e aumentarla per l'elaborazione di parti voluminose.
Per la produzione, sarà necessario utilizzare un trasformatore di potenza della capacità appropriata, preferibilmente da vecchi dispositivi fabbricati in URSS, quando tutto l'acciaio elettrico dei nuclei magnetici è stato prodotto secondo i requisiti di GOST. Sfortunatamente, nei design moderni ci sono fatti sulla produzione di ferro per trasformatori da acciaio di bassa qualità e persino ordinario, specialmente in dispositivi cinesi a basso costo.
Tipi di circuito magnetico
Il ferro deve essere selezionato in base alla potenza dell'energia trasmessa. Per fare ciò, è consentito utilizzare non uno, ma diversi trasformatori identici. La forma del circuito magnetico può essere rettangolare, rotonda o a forma di W.
Puoi usare ferro di qualsiasi forma, ma è più comodo scegliere la piastra dell'armatura perché ha una maggiore efficienza di trasferimento di potenza e ti consente di realizzare strutture composite semplicemente aggiungendo piastre.
Quando si sceglie il ferro, è necessario prestare attenzione alla mancanza di intercapedine, che viene utilizzata solo negli strozzatori per creare resistenza magnetica.
Metodologia semplificata
Come scegliere il ferro per la potenza del trasformatore richiesta
Faremo subito una prenotazione che la tecnica proposta è stata sviluppata empiricamente e ci consente di assemblare un trasformatore da parti selezionate casualmente a casa, che funziona normalmente, ma può, in determinate circostanze, produrre parametri leggermente diversi da quelli calcolati. Questo è facile da risolvere con una messa a punto che nella maggior parte dei casi non è richiesta.
La relazione tra il volume di ferro e la potenza dell'avvolgimento primario del trasformatore è espressa attraverso la sezione trasversale del circuito magnetico ed è mostrata in figura.
La potenza dell'avvolgimento primario S1 è maggiore dell'S2 secondario per la quantità di efficienza ŋ.
L'area della sezione trasversale del rettangolo Qc è calcolata dalla nota formula attraverso i suoi lati, che sono facili da misurare con un semplice righello o un calibro a corsoio. Per un trasformatore corazzato, la quantità di ferro richiesta è inferiore del 30% rispetto a un trasformatore a barra. Ciò è chiaramente visto dalle formule empiriche fornite, in cui Qc è espresso in centimetri quadrati e S1 in watt.
Per ogni tipo di trasformatore, secondo la sua formula, la potenza dell'avvolgimento primario viene calcolata attraverso Qc, quindi, attraverso l'efficienza, il suo valore viene stimato nel circuito secondario, che riscalda la punta del saldatore.
Ad esempio, se viene selezionato un circuito magnetico a forma di W per 60 watt di potenza, la sua sezione trasversale Qc = 0,7 ∙ √60 = 5,42 cm2.
Come scegliere il diametro del filo per gli avvolgimenti del trasformatore
Come materiale per il filo, dovrebbe essere usato il rame, che è rivestito con uno strato di vernice per l'isolamento. Quando si avvolgono bobine su bobine, la vernice elimina la comparsa di guasti tra le svolte. Lo spessore del filo viene selezionato in base alla corrente massima.
Per l'avvolgimento primario, conosciamo la tensione di 220 volt e abbiamo deciso la potenza primaria del trasformatore, scegliendo una sezione trasversale per il circuito magnetico. Dividendo i watt di questa potenza in volt della tensione primaria, otteniamo la corrente di avvolgimento in ampere.
Ad esempio, per un trasformatore da 60 watt, la corrente nell'avvolgimento primario risulterà essere inferiore a 300 milliampere: 60 [watt] / 220 [volt] = 0,272727 .. [ampere].
Allo stesso modo, la corrente secondaria viene calcolata dai suoi valori di tensione e potenza. Nel nostro caso, questo non è necessario: un avvolgimento di due giri, la tensione sarà piccola e la corrente sarà grande. Pertanto, la sezione trasversale del conduttore di corrente viene selezionata con un enorme margine dalla barra del bus di rame, che minimizzerà la perdita dalla resistenza elettrica dell'avvolgimento secondario.
Dopo aver determinato la corrente, ad esempio 300 mA, possiamo calcolare il diametro del filo secondo la formula empirica: fili d [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; o 0,8 ∙ √0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.
Tale precisione, ovviamente, non è necessaria. Il diametro calcolato consentirà al trasformatore di funzionare molto a lungo e in modo affidabile senza surriscaldarsi al massimo carico. E produciamo un saldatore, che si accende periodicamente solo per un paio di secondi. Quindi si spegne e si raffredda.
La pratica ha dimostrato che per questi scopi, un diametro di 0,14 ÷ 0,16 mm è abbastanza adatto.
Come determinare il numero di giri dell'avvolgimento
La tensione ai terminali del trasformatore dipende dal numero di giri e dalle caratteristiche del circuito magnetico. Di solito non conosciamo il marchio dell'acciaio elettrico e le sue proprietà. Per i nostri scopi, questo parametro è semplicemente mediato e l'intero calcolo del numero di giri è semplificato nella forma: ώ = 45 / Qc, dove ώ è il numero di giri per 1 volt di tensione su qualsiasi avvolgimento del trasformatore.
Ad esempio, per il trasformatore considerato di 60 watt: ώ = 45 / Qc = 45 / 5.42 = 8.3026 giri per volt.
Poiché colleghiamo l'avvolgimento primario a 220 volt, per esso il numero di giri sarà ω1 = 220 ∙ 8,3026 = 1827 giri.
Il circuito secondario utilizza 2 turni. Daranno una tensione di solo circa un quarto di volt.
Realizzare il telaio per la bobina
Per una distribuzione uniforme dei giri del filo all'interno del circuito magnetico, è necessario realizzare il telaio di cartone elettrico, getinaksa o fibra di vetro. La tecnologia del lavoro è mostrata nella figura e le dimensioni sono scelte tenendo conto del design del circuito magnetico. Gli avvolgimenti isolati dal telaio sono disposti in una bobina attorno alla quale sono assemblate le piastre del circuito magnetico.
Spesso è possibile utilizzare un telaio di fabbrica, ma se è necessario aggiungere piastre per aumentare la potenza, è necessario aumentare le dimensioni. Le parti di cartone possono essere cucite con fili ordinari o incollate insieme. Il corpo in fibra di vetro con un accurato montaggio delle parti può essere assemblato anche senza colla.
Nella fabbricazione della bobina, è necessario cercare di allocare il maggior spazio possibile per accogliere gli avvolgimenti e, quando si avvolgono le bobine, posizionarle in modo stretto e uniforme. Quando si posiziona il filo, "ritardato" potrebbe semplicemente non avere abbastanza spazio e tutto il lavoro dovrà essere rifatto.
Fare un saldatore secondario
Nel saldatore mostrato nella fotografia, l'avvolgimento secondario è costituito da una barra di rame con una sezione trasversale rettangolare. Le sue dimensioni sono 8 per 2 mm. Puoi usare altri profili. Ad esempio, sarà conveniente piegare un filo tondo per il posizionamento all'interno del circuito magnetico. Ho dovuto lavorare sodo con una gomma a terra, usare una morsa, un martello, modelli e un file per piegare uniformemente in base alla configurazione del telaio della bobina.
La figura in posizione 1 mostra una gomma a terra. Dopo aver realizzato il telaio, è necessario determinarne la lunghezza, tenendo conto della distanza che andrà alle curve e della distanza dalla punta di un filo di rame.
Nella posizione 2, si trova approssimativamente nel mezzo, piegandosi uniformemente in una morsa con piccoli colpi di martello in conformità con il piano di orientamento. Quando la curva attraversa un angolo retto, è necessario utilizzare una mascherina in acciaio dolce con una forma strettamente corrispondente alle dimensioni del telaio della bobina in cui verrà inserito l'avvolgimento.
Il modello facilita notevolmente l'impianto idraulico per dare all'avvolgimento la forma desiderata. Attorno ad esso, viene inizialmente avvolta una metà della stecca, che viene mostrata nelle posizioni 4, 5 e 6, e poi l'altra (vedere 7 e 8).
Per facilitare la comprensione del processo, accanto alle immagini dello pneumatico viene mostrata una sequenza di curve in posizioni con linee nere con leggera distorsione.
Nella posizione 8, la sezione AA è mostrata convenzionalmente. Accanto ad esso, sarà necessario piegare lo pneumatico di 90 gradi per facilitare le operazioni, come mostrato nella foto.
Se si verificano curve che impediscono di posizionare liberamente l'avvolgimento di potenza all'interno del telaio della bobina, possono essere tagliati con un file. I giri di metallo non devono essere in contatto tra loro e con il corpo. Per fare ciò, sono separati da uno strato di isolamento non spesso.
I fori sono praticati alle estremità dell'avvolgimento secondario e un filo viene tagliato per serrare le viti M4. Servono per collegare una punta di rame fatta di filo quadrato 2,5 o 1,5. Poiché la tensione sull'avvolgimento secondario è molto piccola, la qualità dei contatti elettrici della punta deve essere monitorata, mantenuta pulita, pulita dagli ossidi e schiacciata in modo affidabile con dadi e rondelle.
Realizzare l'avvolgimento primario di un saldatore
Dopo che l'avvolgimento di potenza del saldatore è pronto e isolato, diventa chiaro quanto spazio libero rimane nella bobina per il filo sottile. Con un deficit di spazio, le curve sono strettamente interconnesse.
Il filo per avvolgimento è costituito da un nucleo di rame e uno o più strati di vernice ed è contrassegnato con PEV-1 (vernice a strato singolo), PEV-2 (due strati), PETV-2 (più resistente al calore di PEV-2), PEVTLK-2 (resistente al calore speciale).
Quando si misura il diametro del filo con un micrometro, il risultato deve essere ridotto dello spessore dell'isolante. Ma questa raccomandazione generale non è fondamentale per il nostro saldatore.
Considerando il lavoro nelle condizioni di riscaldamento, è meglio rifiutarsi del marchio PEV-1, a proposito, non è anche consigliabile liquidarlo.
Di solito il filo viene avvolto su una bobina su macchine improvvisate.
Quando viene inserito un avvolgimento di potenza sul telaio, sarà necessario eseguire manualmente i turni e registrarne la quantità su carta a un determinato intervallo, ad esempio cento o duecento.
Prima di iniziare i lavori, è necessario saldare all'inizio dell'avvolgimento un filo a trefoli in un forte isolamento, preferibilmente del marchio MGTF. Resisterà a lungo a curve, calore e sollecitazioni meccaniche ripetute. Le estremità sono collegate mediante saldatura, isolate. Il flusso è selezionato solo colofonia, l'acido non è consentito.
L'anima flessibile è fissata nella bobina dall'essere estratta e portata fuori attraverso un'apertura nella parete laterale. Dopo l'avvolgimento, anche la seconda estremità dell'avvolgimento viene saldata al filo MGTF, che viene messo in evidenza.
Dal momento che verranno alimentati 220 volt al filo, questo dovrebbe essere ben isolato dall'alloggiamento e dall'avvolgimento secondario.
Raffinatezza del design
Dopo aver avvolto la bobina, il ferro viene montato saldamente su di essa, fissandolo con zeppe che cadono.Prima dell'assemblaggio finale della custodia, è possibile verificare il funzionamento del saldatore applicando la tensione all'avvolgimento primario per riscaldare la punta e valutare la caratteristica corrente-tensione.
Se la struttura assemblata salda bene, non è possibile farlo. Ma per informazione: è consigliabile indovinare il punto di lavoro della caratteristica I - V nel punto di flesso della curva quando il ferro raggiunge la sua saturazione. Questo viene fatto modificando il numero di giri.
Il metodo di determinazione si basa sull'alimentazione di una tensione alternata da una sorgente regolabile all'avvolgimento del trasformatore attraverso un amperometro e un voltmetro. Vengono eseguite diverse misurazioni e un grafico viene tracciato sulla base di esse, mostrando il punto di frattura (saturazione del ferro). Quindi viene presa la decisione di modificare il numero di turni.
Maniglia, alloggiamento, interruttore
Qualsiasi pulsante autoripristinante progettato per correnti fino a 0,5 A. è adatto come interruttore La foto mostra un microinterruttore di un vecchio registratore.
L'impugnatura del saldatore è composta da due metà di legno massiccio, in cui vengono ricavate delle cavità per posizionare fili, pulsanti e lampadine. In effetti, la retroilluminazione non è necessaria, poiché è necessario eseguire un tocco separato o un divisore resistivo-capacitivo.
Le metà delle maniglie sono serrate con prigionieri e dadi. Hanno anche montato un morsetto di montaggio in metallo, che deve essere isolato dal ferro del circuito magnetico.
Il design aperto dell'alloggiamento fatto in casa mostrato nella foto offre un migliore raffreddamento, ma richiede attenzione e regole di sicurezza da parte del dipendente.
Coraggioso Alexei Semenovich
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