Jak vypočítat a sestavit transformátor na příkladu páječky Moment » Informace pro elektrikáře

Součástí výbavy domácího řemeslníka nesmí být páječka, někdy i několik různých kapacit a provedení. Průmysl vyrábí mnoho různých modelů, které není těžké sehnat. Fotografie ukazuje funkční model z 80. let.

Mnoho řemeslníků se však zajímá o domácí návrhy. Jeden z nich pro 80 wattů je zobrazen na fotografiích níže.

Tato páječka byla použita k pájení 2,5 čtverečních měděných drátů venku v mrazivých teplotách a k výměně tranzistorů a dalších součástek elektronických obvodů na deskách plošných spojů v laboratorních podmínkách.

Princip činnosti

Páječka Moment je napájena z elektrické sítě ~220 voltů, což představuje běžný transformátor, jehož sekundární vinutí je zkratováno měděnou propojkou. Po zapnutí pod napětím jím několik sekund protéká zkratový proud, který zahřívá měděný hrot páječky na teploty, které roztaví pájku.

Primární vinutí je připojeno k zásuvce pomocí šňůry a zástrčky a k napájení napětí slouží spínač s mechanickým pružinovým samovratným mechanismem. Po stisknutí a podržení tlačítka protéká hrotem páječky topný proud. Jakmile je tlačítko uvolněno, topení se okamžitě zastaví.

U některých modelů je pro snadnější ovládání za slabého osvětlení z primárního vinutí vyrobena 4voltová odbočka na principu autotransformátoru, která je přivedena do objímky s žárovkou baterky. Směrové světlo sestaveného zdroje osvětluje oblast pájení.

Konstrukce transformátoru

Než začnete sestavovat páječku, měli byste se rozhodnout pro její výkon. Obvykle stačí 60 wattů pro provedení jednoduché elektroinstalace a amatérských rádiových prací. Pro neustálé pájení tranzistorů a mikroobvodů je vhodné výkon snížit a pro zpracování masivních součástí jej zvýšit.

Pro výrobu je nutné použít výkonový transformátor s odpovídajícím výkonem, nejlépe ze starých zařízení vyrobených v SSSR, kdy se veškerá elektrotechnická ocel magnetických obvodů vyráběla podle požadavků GOST. Bohužel v moderních konstrukcích existují případy výroby transformátorového železa z nekvalitní a dokonce i běžné oceli, zejména v levných čínských zařízeních.

Typy magnetických obvodů

Železo musí být vybráno podle výkonu přenášené energie. Pro tento účel je přípustné použít ne jeden, ale několik identických transformátorů. Tvar magnetického obvodu může být obdélníkový, kulatý nebo ve tvaru písmene „Ш“.

Můžete použít železo jakéhokoli tvaru, ale je pohodlnější zvolit plátové pancéřování, protože má vyšší účinnost přenosu energie a umožňuje vytvářet kompozitní struktury pouhým přidáním plátů.

Při výběru železa byste měli věnovat pozornost absenci vzduchové mezery, která se používá pouze v tlumivkách k vytvoření magnetického odporu.

Zjednodušená metoda výpočtu

Jak vybrat hardware pro požadovaný výkon transformátoru

Hned uveďme, že navrhovaná metoda byla vyvinuta empiricky a umožňuje sestavit transformátor doma z náhodně vybraných dílů, který funguje normálně, ale za určitých okolností může produkovat mírně odlišné parametry od vypočítaných. To lze snadno opravit 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.

Výkon primárního vinutí S1 je o hodnotu účinnosti ŋ větší než výkon sekundárního vinutí S2.

Plocha průřezu obdélníku Qc se vypočítá pomocí známého vzorce přes jeho strany, které lze snadno změřit jednoduchým pravítkem nebo posuvným měřítkem. Pro pancéřovaný transformátor je potřebný objem železa o 30 % menší než pro tyčový transformátor. To je jasně patrné z uvedených empirických vzorců, kde Qc je vyjádřeno v centimetrech čtverečních a S1 ve wattech.

Pro každý typ transformátoru se výkon primárního vinutí vypočítá pomocí vlastního vzorce prostřednictvím Qc a poté se jeho hodnota v sekundárním obvodu, který bude ohřívat hrot páječky, odhadne pomocí účinnosti.

Například pokud je pro výkon 60 wattů zvolen magnetický obvod ve tvaru E, pak jeho průřez Qc = 0,7∙√60 = 5,42 cm².

Jak vybrat průměr drátu pro vinutí transformátoru

Materiálem pro drát by měla být měď, která je pokryta vrstvou laku pro izolaci. Při navíjení závitů na cívky lak eliminuje vznik mezizávitových zkratů. Tloušťka drátu se volí na základě maximálního proudu.

Pro primární vinutí známe napětí 220 voltů a určili jsme primární výkon transformátoru výběrem průřezu magnetického obvodu. Vydělením watty tohoto výkonu volty primárního napětí získáme proud vinutí v ampérech.

Například pro transformátor s výkonem 60 wattů bude proud v primárním vinutí menší než 300 miliampérů: 60 [wattů] / 220 [voltů] = 0,272727 [ampérů].

Proud sekundárního vinutí se vypočítá stejným způsobem z jeho hodnot napětí a výkonu. V našem případě to není nutné: vinutí je vyrobeno ze dvou závitů, napětí bude malé a proud bude velký. Proto je průřez proudového přívodu zvolen s velkou rezervou z měděné sběrnice, což minimalizuje ztráty způsobené elektrickým odporem sekundárního vinutí.

Po určení proudu, například 300 mA, můžete vypočítat průměr drátu pomocí empirického vzorce: d drátu [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. A vyrobíme páječku, která se periodicky zapíná jen na pár sekund. Pak se vypne a ochladí.

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

Jak určit počet závitů vinutí

Napětí na svorkách transformátoru závisí na počtu závitů a charakteristikách magnetického obvodu. Obvykle neznáme jakost elektrotechnické oceli a její vlastnosti. Pro naše účely se tento parametr jednoduše zprůměruje a celý výpočet počtu závitů se zjednoduší do tvaru: ώ = 45 / Qc, kde ώ je počet závitů na 1 volt napětí na libovolném vinutí transformátoru.

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

Protože primární vinutí připojujeme k napětí 220 voltů, počet jeho závitů bude ω1=220∙8,3026=1827 závitů.

Sekundární obvod používá 2 závity. Ty budou produkovat pouze asi čtvrt voltu.

Výroba rámu pro cívku

Pro rovnoměrné rozložení závitů drátu uvnitř magnetického obvodu je nutné vyrobit rám z elektrotechnické lepenky, getinaxu nebo sklolaminátu. Technologie práce je znázorněna na obrázku a rozměry jsou voleny s ohledem na konstrukci magnetického obvodu. Vinutí izolovaná rámem jsou umístěna v cívce, kolem které jsou sestaveny desky magnetického obvodu.

Často je možné použít tovární rám, ale pokud je nutné přidat desky pro zvýšení výkonu, bude nutné rozměry zvětšit. Kartonové díly lze sešívat běžnými nitěmi nebo lepit. Tělo ze skelných vláken lze sestavit i bez lepidla, pokud jsou díly přesně seřízeny.

Při výrobě cívky se musíte pokusit vyhradit co nejvíce prostoru pro umístění vinutí a při navíjení závitů je uspořádat pevně a rovnoměrně. Při umístění drátu „ve velkém“ může být jednoduše nedostatek místa a celá práce bude muset být přepracována.

Výroba sekundárního vinutí pro páječku

V páječce zobrazené na fotografii je sekundární vinutí vyrobeno z měděné přípojnice s obdélníkovým průřezem. Její rozměry jsou 8 x 2 mm. Lze použít i jiné profily. Například bude vhodné ohnout kulatý drát pro umístění uvnitř magnetického obvodu. S plochou přípojnicí jsme museli hodně experimentovat, použít svěrák, kladivo, šablony a pilník pro rovnoměrné ohýbání přesně podle konfigurace rámu cívky.

Obrázek znázorňuje plochou přípojnici v poloze 1. Po vytvoření rámu je třeba určit její délku s přihlédnutím ke vzdálenosti, která půjde k závitům, a ke vzdálenosti ke špičce měděného drátu.

V poloze 2 se ve svěráku hladce ohýbá přibližně uprostřed malými údery kladiva, přičemž se zachovává orientační rovina. Při průchodu ohybu pravým úhlem je nutné použít šablonu z měkké oceli s tvarem, který přesně odpovídá rozměrům rámu cívky, ve kterém bude vinutí umístěno.

Šablona značně zjednodušuje kovoobráběcí práci, při které se vinutí dodává požadovaný tvar. Nejprve se kolem něj navine jedna polovina přípojnice, jak je znázorněno na pozicích 4, 5 a 6, a poté druhá (viz 7 a 8).

Pro snazší pochopení procesu je sled ohybů zobrazen černými čarami s mírným zkreslením vedle obrázků dříku v daných pozicích.

V pozici 8 je podmíněně znázorněn řez A-A. V jeho blízkosti bude nutné pro snadnější práci ohnout lištu o 90 stupňů, jak je znázorněno na fotografii.

Pokud se vyskytnou ohyby, které brání volnému umístění napájecího vinutí uvnitř rámu cívky, lze je zapilovat. Kovové závity by se neměly dotýkat navzájem ani těla cívky. Za tímto účelem jsou odděleny vrstvou tenké izolace.

Na koncích sekundárního vinutí se vyvrtají otvory a vyříznou se závity pro zašroubování šroubů M4. Používají se k upevnění měděného hrotu vyrobeného z drátu o průřezu 2,5 nebo 1,5 čtverečního. Vzhledem k tomu, že napětí na sekundárním vinutí je velmi malé, je nutné sledovat kvalitu elektrických kontaktů hrotu, udržovat je v čistotě, zbavovat je oxidů a bezpečně je dotahovat maticemi a podložkami.

Výroba primárního vinutí páječky

Po přípravě a izolaci vinutí páječky bude zřejmé, kolik volného místa v cívce zbývá pro tenký drát. Pokud je nedostatek místa, závity se umístí těsně k sobě.

Navíjecí drát se skládá z měděného jádra a jedné nebo více vrstev laku a je označen značkou PEV-1 (jednovrstvý lak), PEV-2 (dvouvrstvý), PETV-2 (tepelně odolnější než PEV-2), PEVTLC-2 (speciální tepelně odolný).

Při měření průměru drátu mikrometrem by se výsledná hodnota měla snížit o tloušťku izolace. Toto obecné doporučení však pro naši páječku není zásadní.

Vzhledem k práci za podmínek vytápění je lepší odmítnout značku PEV-1, mimochodem, navíjení „ve velkém“ se také nedoporučuje.

Drát se obvykle navíjí na cívku pomocí domácích strojů.

Když je napájecí vinutí umístěno na rámu, budete muset ručně provádět závity a v určitém intervalu, například sto nebo dvě stě, zapsat jejich počet na papír.

Před zahájením práce připájejte na začátek vinutí vícežilový drát v silné izolaci, nejlépe MGTF. Ten bude dlouhodobě odolávat opakovanému ohýbání, zahřívání a mechanickým nárazům. Konce se spojí pájením a izolují. Jako tavidlo se volí pouze kalafuna, kyselina není povolena.

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

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

Finalizace návrhu

Po navinutí cívky je páječka pevně nainstalována na cívku a zajištěna klíny, aby se zabránilo jejímu vypadnutí. Před konečnou montáží pouzdra můžete zkontrolovat funkci páječky přivedením napětí na primární vinutí, aby se hrot zahřál a vyhodnotila se voltampérová charakteristika.

Pokud se sestavená konstrukce dobře pájí, nemusíte to dělat. Pro informaci: je vhodné odhadnout pracovní bod charakteristiky proud-napětí v ohybu křivky, kdy železo dosáhne nasycení. To se provádí změnou počtu závitů.

Metoda stanovení je založena na dodávání střídavého napětí z nastavitelného zdroje do vinutí transformátoru pomocí ampérmetru a voltmetru. Provede se několik měření a vykreslí se graf znázorňující bod zlomu (nasycení železa). Poté se rozhodne o změně počtu závitů.

Rukojeť, tělo, spínač

Jako spínač bude fungovat jakékoli tlačítko se samočinným návratem, určené pro proudy do 0,5 A. Fotografie ukazuje mikrospínač ze starého magnetofonu.

Rukojeť páječky je vyrobena ze dvou polovin tvrdého dřeva, ve kterých jsou vyříznuty dutiny pro dráty, tlačítka a žárovku. Podsvícení ve skutečnosti není nutné, pro něj je třeba vyrobit samostatné pájení nebo odporově-kapacitní dělič.

Poloviny rukojetí jsou k sobě přitaženy pomocí svorníků a matic. Na ně je namontována kovová upevňovací svorka, která musí být izolována od železa magnetického obvodu.

Otevřený, domácí design pouzdra zobrazený na fotografii poskytuje lepší chlazení, ale vyžaduje pozornost a bezpečnostní opatření od pracovníka.

Statečný Alexej Semenovič

• O zkratových proudech a jejich definici
• Takový známý ohřívač, ale kolik nebezpečí: jak se chránit před ohněm
• Jak ušetřit energii v bytě a soukromém domě

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Sdílení zkušeností

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: