Cómo calcular y ensamblar un transformador usando el ejemplo del soldador "Moment"

En el kit del maestro de casa debes tener soldador, a veces incluso varias capacidades y diseños diferentes. La industria produce muchos modelos diferentes, no son difíciles de comprar. La foto muestra una muestra funcional del lanzamiento de los años 80.

Sin embargo, muchos artesanos están interesados ​​en diseños caseros. Uno de ellos a 80 vatios se muestra en las fotos a continuación.

Este soldador fue capaz de soldar alambres de cobre de 2.5 cuadrados en el clima frío y de cambiar los transistores y otros componentes de los circuitos electrónicos en las placas de circuito impreso en el laboratorio.

Principio de funcionamiento

El soldador "Momento" está alimentado por una red eléctrica de ~ 220 voltios, que representa un transformador ordinario, en el cual el devanado secundario está en cortocircuito por un puente de cobre. Cuando se enciende durante unos segundos, una corriente de cortocircuito fluye a través de él, calentando la punta de cobre del soldador a temperaturas que funden la soldadura.

El devanado primario está conectado por un cable con un enchufe a una toma de corriente, y se usa un interruptor automático con resorte mecánico de restablecimiento automático para suministrar voltaje. Cuando se mantiene presionado el botón, fluye una corriente de calentamiento a través de la punta del soldador. Tan pronto como suelta el botón, el calentamiento se detiene inmediatamente.

En algunos modelos, para la conveniencia de trabajar con poca luz, desde el devanado primario por el principio de un autotransformador, se realiza una derivación de 4 voltios que conduce a un cartucho con una bombilla desde una linterna. La luz direccional de la fuente recolectada ilumina el punto de soldadura.

Diseño del transformador

Antes de comenzar el montaje del soldador, debe determinar su potencia. Por lo general, 60 vatios son suficientes para un simple trabajo eléctrico y de radioaficionado. Para soldar constantemente transistores y microcircuitos, es deseable reducir la potencia y aumentarla para procesar piezas masivas.

Para la fabricación, deberá utilizar un transformador de potencia de la capacidad adecuada, preferiblemente de dispositivos antiguos fabricados en la URSS, cuando todo el acero eléctrico de los núcleos magnéticos se haya producido de acuerdo con los requisitos de GOST. Desafortunadamente, en los diseños modernos hay hechos de fabricación de transformadores de hierro de acero de baja calidad e incluso de acero común, especialmente en dispositivos chinos baratos.

Tipos de circuito magnético

El hierro debe seleccionarse de acuerdo con el poder de la energía transmitida. Para hacer esto, está permitido usar no uno, sino varios transformadores idénticos. La forma del circuito magnético puede ser rectangular, redonda o en forma de W.

Puede usar hierro de cualquier forma, pero es más conveniente elegir una placa de armadura porque tiene una mayor eficiencia de transferencia de potencia y le permite hacer estructuras compuestas simplemente agregando placas.

Al elegir el hierro, debe prestar atención a la falta de espacio de aire, que se usa solo en estranguladores para crear resistencia magnética.

Metodología Simplificada

Cómo elegir el hierro para la potencia del transformador requerida

Haremos una reserva de inmediato de que la metodología propuesta se ha desarrollado empíricamente y nos permite ensamblar un transformador a partir de partes seleccionadas al azar en el hogar, que funciona normalmente, pero que, en ciertas circunstancias, puede producir parámetros ligeramente diferentes de los calculados. Esto es fácil de solucionar con un ajuste fino que en la mayoría de los casos no es necesario.

La relación entre el volumen de hierro y la potencia del devanado primario del transformador se expresa a través de la sección transversal del circuito magnético y se muestra en la figura.

La potencia del devanado primario S1 es mayor que la secundaria S2 por la cantidad de eficiencia ŋ.

El área de sección transversal del rectángulo Qc se calcula mediante la fórmula conocida a través de sus lados, que son fáciles de medir con una regla simple o un calibrador a vernier. Para un transformador blindado, la cantidad de hierro requerida es 30% menor que para un transformador de varilla. Esto se ve claramente en las fórmulas empíricas dadas, donde Qc se expresa en centímetros cuadrados y S1 en vatios.

Para cada tipo de transformador, de acuerdo con su fórmula, la potencia del devanado primario se calcula a través de Qc, y luego, a través de la eficiencia, su valor se estima en el circuito secundario, que calentará la punta del soldador.

Por ejemplo, si se selecciona un circuito magnético en forma de W para 60 vatios de potencia, entonces su sección transversal Qc = 0.7 ∙ √60 = 5.42 cm².

Cómo elegir el diámetro del cable para los devanados del transformador

Como material para el alambre, se debe usar cobre, que está recubierto con una capa de barniz para aislamiento. Al enrollar bobinas en bobinas, el barniz elimina la apariencia de fallas entre vueltas. El grosor del cable se selecciona de acuerdo con la corriente máxima.

Para el devanado primario, conocemos el voltaje de 220 voltios y decidimos la potencia primaria del transformador, eligiendo una sección transversal para el circuito magnético. Al dividir los vatios de esta potencia en voltios del voltaje primario, obtenemos la corriente del devanado en amperios.

Por ejemplo, para un transformador de 60 vatios, la corriente en el devanado primario será inferior a 300 miliamperios: 60 [vatios] / 220 [voltios] = 0.272727 .. [amperios].

Del mismo modo, la corriente secundaria se calcula a partir de sus valores de voltaje y potencia. En nuestro caso, esto no es necesario: un devanado de dos vueltas, el voltaje será pequeño y la corriente será grande. Por lo tanto, la sección transversal del cable de corriente se selecciona con un gran margen de la barra de distribución de cobre, lo que minimizará la pérdida por la resistencia eléctrica del devanado secundario.

Habiendo determinado la corriente, por ejemplo, 300 mA, podemos calcular el diámetro del cable de acuerdo con la fórmula empírica: d cables [mm] = 0.8 ∙ √I [A]; o 0.8 ∙ √0.3 = 0.8 0.547722557505 = 0.4382 mm.

Tal precisión, por supuesto, no es necesaria. El diámetro calculado permitirá que el transformador opere de manera muy larga y confiable sin sobrecalentarse a la carga máxima. Y hacemos un soldador, que se enciende periódicamente por solo unos segundos. Luego se apaga y se enfría.

La práctica ha demostrado que para estos propósitos, un diámetro de 0.14 ÷ 0.16 mm es bastante adecuado.

Cómo determinar el número de vueltas del devanado

El voltaje en los terminales del transformador depende del número de vueltas y las características del circuito magnético. Por lo general, no conocemos la marca de acero eléctrico y sus propiedades. Para nuestros propósitos, este parámetro simplemente se promedia, y todo el cálculo del número de vueltas se simplifica de la siguiente manera: ώ = 45 / Qc, donde ώ es el número de vueltas por 1 voltio de voltaje en cualquier devanado de transformador.

Por ejemplo, para el transformador considerado de 60 vatios: ώ = 45 / Qc = 45 / 5.42 = 8.3026 vueltas por voltio.

Como conectamos el devanado primario a 220 voltios, el número de vueltas será ω1 = 220 ∙ 8.3026 = 1827 vueltas.

El circuito secundario usa 2 vueltas. Darán un voltaje de solo alrededor de un cuarto de voltio.

Hacer el marco para la bobina

Para una distribución uniforme de las vueltas de alambre dentro del circuito magnético, es necesario hacer el marco de cartón eléctrico, getinaksa o fibra de vidrio. La tecnología de trabajo se muestra en la figura, y los tamaños se eligen teniendo en cuenta el diseño del circuito magnético. Los devanados aislados por el marco están dispuestos en una bobina alrededor de la cual se ensamblan las placas del circuito magnético.

A menudo es posible usar un marco de fábrica, pero si necesita agregar placas para aumentar la potencia, tendrá que aumentar el tamaño. Las piezas de cartón pueden coserse con hilos comunes o pegarse entre sí. El cuerpo de fibra de vidrio con un ajuste preciso de las piezas se puede ensamblar incluso sin pegamento.

En la fabricación de la bobina, debe tratar de asignar la mayor cantidad de espacio posible para acomodar los devanados, y al enrollar las bobinas, colóquelas cerca y de manera uniforme. Al colocar el cable, "rezagado" puede simplemente no tener suficiente espacio y todo el trabajo tendrá que rehacerse.

Hacer un soldador secundario

En el soldador que se muestra en la fotografía, el devanado secundario está hecho de una barra de cobre con una sección transversal rectangular. Sus dimensiones son de 8 por 2 mm. Puedes usar otros perfiles. Por ejemplo, será conveniente doblar un cable redondo para colocarlo dentro del circuito magnético. Tuve que trabajar duro con una rueda pinchada, usar un tornillo de banco, un martillo, plantillas y una lima para doblar uniformemente estrictamente de acuerdo con la configuración del marco de la bobina.

La figura en la posición 1 muestra una rueda pinchada. Después de hacer el marco, debe determinar su longitud, teniendo en cuenta la distancia que irá a las curvas y la distancia a la punta de un cable de cobre.

En la posición 2, se dobla aproximadamente en el centro suavemente en una prensa con pequeños golpes de martillo de acuerdo con el plano de orientación. Cuando la curva pasa a través de un ángulo recto, es necesario usar una plantilla de acero dulce con una forma estrictamente correspondiente a las dimensiones del marco de la bobina en el que se colocará el devanado.

La plantilla facilita enormemente la plomería para darle al devanado la forma deseada. A su alrededor, al principio se envuelve la mitad de la férula, que se muestra en las posiciones 4, 5 y 6, y luego la otra (ver 7 y 8).

Para facilitar la comprensión del proceso, se muestra una secuencia de curvas junto a las imágenes del neumático en posiciones con líneas negras con ligera distorsión.

En la posición 8, la sección AA se muestra convencionalmente. Cerca de él, será necesario doblar el neumático 90 grados para facilitar la operación, como se muestra en la foto.

Si se producen dobleces que le impiden colocar libremente el devanado eléctrico dentro del marco de la bobina, se pueden cortar con una lima. Las vueltas de metal no deben estar en contacto entre sí y con el cuerpo. Para hacer esto, están separados por una capa de aislamiento no grueso.

Se taladran agujeros en los extremos del devanado secundario y se corta una rosca para apretar los tornillos M4. Sirven para unir una punta de cobre hecha de alambre cuadrado de 2.5 o 1.5. Dado que el voltaje en el devanado secundario es muy pequeño, se debe controlar la calidad de los contactos eléctricos de la punta, mantenerlos limpios, limpios de óxidos y apretarlos firmemente con tuercas y arandelas.

Hacer el devanado primario de un soldador

Después de que el devanado eléctrico del soldador está listo y aislado, queda claro cuánto espacio libre queda en la bobina para el cable delgado. Con un déficit de espacio, los giros están estrechamente interconectados.

El alambre de bobinado consiste en un núcleo de cobre y una o varias capas de barniz y está marcado con PEV-1 (barniz de una capa), PEV-2 (dos capas), PETV-2 (más resistente al calor que PEV-2), PEVTLK-2 (resistente al calor especial).

Al medir el diámetro del cable con un micrómetro, el resultado debe reducirse por el grosor del aislamiento. Pero esta recomendación general no es crítica para nuestro soldador.

Teniendo en cuenta el trabajo en las condiciones de calentamiento, es mejor rechazar la marca PEV-1, por cierto, tampoco se recomienda terminarlo.

Por lo general, el cable se enrolla en un carrete en máquinas improvisadas.

Cuando se coloca un devanado eléctrico en el marco, será necesario hacer los giros manualmente y registrar su cantidad en papel en un intervalo determinado, por ejemplo, cien o doscientos.

Antes de comenzar a trabajar, es necesario soldar al comienzo del devanado un cable trenzado con un fuerte aislamiento, preferiblemente de la marca MGTF. Resistirá las curvas repetidas, el calor, las tensiones mecánicas durante mucho tiempo. Los extremos están conectados por soldadura, aislados. El flujo se selecciona solo colofonia, el ácido no está permitido.

El núcleo flexible está asegurado en la bobina para que no se extraiga y se saque a través de una abertura en la pared lateral. Después del devanado, el segundo extremo del devanado también se suelda al cable MGTF, que se saca.

Dado que se suministrarán 220 voltios al cable, debe estar bien aislado de la carcasa y el devanado secundario.

Refinamiento del diseño

Después de enrollar la bobina, el hierro se monta firmemente sobre ella, fijándola con cuñas para que no se caiga.Antes del montaje final de la caja, puede verificar el funcionamiento del soldador aplicando voltaje al devanado primario para calentar la punta y evaluar la característica de voltaje de corriente.

Si la estructura ensamblada se suelda bien, entonces esto no se puede hacer. Pero, para información: es aconsejable adivinar el punto de trabajo de la característica I - V en el punto de inflexión de la curva cuando el hierro alcanza su saturación. Esto se hace cambiando el número de vueltas.

El método de determinación se basa en el suministro de un voltaje alterno desde una fuente ajustable al devanado del transformador a través de un amperímetro y un voltímetro. Se toman varias medidas y se traza un gráfico basado en ellas, que muestra el punto de fractura (saturación de hierro). Luego se toma la decisión de cambiar el número de turnos.

Manija, carcasa, interruptor

Cualquier botón de reinicio automático diseñado para corrientes de hasta 0.5 A es adecuado como interruptor. La foto muestra un micro interruptor de una vieja grabadora.

El mango del soldador está hecho de dos mitades de madera maciza, en las que se cortan cavidades para colocar cables, botones y bombillas. De hecho, la retroiluminación no es necesaria, para ello debe hacer un grifo separado o un divisor resistivo-capacitivo.

Las mitades de los mangos se aprietan con espárragos y tuercas. También montaron una abrazadera de montaje de metal, que debe aislarse del hierro del circuito magnético.

El diseño de carcasa abierta hecho a sí mismo que se muestra en la foto proporciona una mejor refrigeración, pero requiere atención y reglas de seguridad por parte del empleado.

Valiente Alexei Semenovich