Berechnung und Montage eines Transformators am Beispiel des Lötkolbens "Moment"

Im Kit des Heimmeisters müssen Sie haben Lötkolben, manchmal sogar mehrere verschiedene Kapazitäten und Designs. Die Industrie produziert viele verschiedene Modelle, sie sind nicht schwer zu kaufen. Das Foto zeigt ein Arbeitsbeispiel der Veröffentlichung der 80er Jahre.

Viele Handwerker interessieren sich jedoch für hausgemachte Designs. Eine davon mit 80 Watt ist auf den Fotos unten dargestellt.

Dieser Lötkolben konnte bei kaltem Wetter 2,5-Quadrat-Quadrat-Kupferdrähte löten und im Labor Transistoren und andere Komponenten elektronischer Schaltungen auf Leiterplatten austauschen.

Arbeitsprinzip

Der "Moment" -Lötkolben wird von einem ~ 220-Volt-Stromnetz gespeist, das einen gewöhnlichen Transformator darstellt, bei dem die Sekundärwicklung durch eine Kupferbrücke kurzgeschlossen wird. Wenn es für einige Sekunden eingeschaltet wird, fließt ein Kurzschlussstrom durch es und erwärmt die Kupferspitze des Lötkolbens auf Temperaturen, die das Lot schmelzen.

Die Primärwicklung ist über ein Kabel mit einem Stecker an eine Steckdose angeschlossen, und ein Leistungsschalter mit mechanischer Federselbstrückstellung dient zur Spannungsversorgung. Wenn der Knopf gedrückt und gehalten wird, fließt ein Heizstrom durch die Spitze des Lötkolbens. Sobald Sie die Taste loslassen, stoppt die Heizung sofort.

Bei einigen Modellen wird für die Arbeit bei schlechten Lichtverhältnissen von der Primärwicklung nach dem Prinzip eines Spartransformators ein 4-Volt-Abgriff hergestellt, der zu einer Patrone mit einer Glühlampe einer Taschenlampe führt. Das Richtungslicht der gesammelten Quelle beleuchtet den Lötpunkt.

Transformator Design

Bevor Sie mit der Montage des Lötkolbens beginnen, sollten Sie dessen Leistung bestimmen. In der Regel reichen 60 Watt für einfache Elektro- und Funkamateurarbeiten aus. Um Transistoren und Mikroschaltungen ständig zu löten, ist es wünschenswert, die Leistung zu reduzieren und für die Verarbeitung massereicher Teile zu erhöhen.

Für die Herstellung müssen Sie einen Leistungstransformator mit der entsprechenden Kapazität verwenden, vorzugsweise aus alten Geräten, die in der UdSSR hergestellt wurden, als der gesamte Elektrostahl der Magnetkerne gemäß den Anforderungen von GOST hergestellt wurde. Leider gibt es in modernen Konstruktionen Fakten zur Herstellung von Transformatoreisen aus minderwertigem und sogar gewöhnlichem Stahl, insbesondere in billigen chinesischen Geräten.

Arten von Magnetkreisen

Eisen muss entsprechend der Leistung der übertragenen Energie ausgewählt werden. Zu diesem Zweck dürfen nicht nur ein, sondern mehrere identische Transformatoren verwendet werden. Die Form des Magnetkreises kann rechteckig, rund oder W-förmig sein.

Sie können Eisen jeder Form verwenden, aber es ist bequemer, eine Panzerplatte zu wählen, da es eine höhere Kraftübertragungseffizienz aufweist und es Ihnen ermöglicht, Verbundstrukturen durch einfaches Hinzufügen von Platten herzustellen.

Bei der Auswahl von Eisen sollten Sie auf den fehlenden Luftspalt achten, der nur bei Drosseln verwendet wird, um einen magnetischen Widerstand zu erzeugen.

Vereinfachte Methodik

So wählen Sie Eisen für die erforderliche Transformatorleistung

Wir werden sofort reservieren, dass die vorgeschlagene Methodik empirisch entwickelt wurde und es uns ermöglicht, einen Transformator aus zufällig ausgewählten Teilen zu Hause zusammenzubauen, der normal funktioniert, aber unter bestimmten Umständen geringfügig andere Parameter als die berechneten erzeugen kann. Dies lässt sich leicht mit einer Feinabstimmung beheben, die in den meisten Fällen nicht erforderlich ist.

Die Beziehung zwischen dem Eisenvolumen und der Leistung der Primärwicklung des Transformators wird durch den Querschnitt des Magnetkreises ausgedrückt und ist in der Figur gezeigt.

Die Leistung der Primärwicklung S1 ist um den Wirkungsgrad ŋ größer als die der Sekundärwicklung S2.

Die Querschnittsfläche des Rechtecks ​​Qc wird nach der bekannten Formel durch seine Seiten berechnet, die mit einem einfachen Lineal oder Messschieber leicht zu messen sind. Bei einem gepanzerten Transformator ist 30% weniger Eisen erforderlich als bei einem Stabtransformator. Dies ist deutlich aus den angegebenen empirischen Formeln ersichtlich, in denen Qc in Quadratzentimetern und S1 in Watt ausgedrückt wird.

Für jeden Transformatortyp wird gemäß seiner Formel die Leistung der Primärwicklung durch Qc berechnet, und dann wird durch den Wirkungsgrad ihr Wert im Sekundärkreis geschätzt, der die Lötkolbenspitze erwärmt.

Wenn beispielsweise ein W-förmiger Magnetkreis für eine Leistung von 60 Watt ausgewählt wird, ist sein Querschnitt Qc = 0,7 60 √ 60 = 5,42 cm².

So wählen Sie den Drahtdurchmesser für die Transformatorwicklungen

Als Material für den Draht sollte Kupfer verwendet werden, das zur Isolierung mit einer Lackschicht beschichtet ist. Beim Wickeln von Spulen auf Spulen verhindert der Lack das Auftreten von Fehlern zwischen den Windungen. Die Dicke des Drahtes wird entsprechend dem maximalen Strom ausgewählt.

Für die Primärwicklung kennen wir die Spannung von 220 Volt und haben uns für die Primärleistung des Transformators entschieden und einen Querschnitt für den Magnetkreis gewählt. Wenn wir die Watt dieser Leistung in Volt der Primärspannung teilen, erhalten wir den Wicklungsstrom in Ampere.

Bei einem 60-Watt-Transformator beträgt der Strom in der Primärwicklung beispielsweise weniger als 300 Milliampere: 60 [Watt] / 220 [Volt] = 0,272727 .. [Ampere].

In gleicher Weise wird der Sekundärstrom aus seinen Spannungs- und Leistungswerten berechnet. In unserem Fall ist dies nicht erforderlich: Bei einer Wicklung von zwei Windungen ist die Spannung klein und der Strom groß. Daher wird der Querschnitt der Stromleitung mit einem großen Abstand von der Kupfersammelschiene ausgewählt, wodurch der Verlust des elektrischen Widerstands der Sekundärwicklung minimiert wird.

Nachdem wir den Strom von beispielsweise 300 mA bestimmt haben, können wir den Durchmesser des Drahtes nach der empirischen Formel berechnen: d Drähte [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; oder 0,8 ≤ 0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.

Eine solche Genauigkeit ist natürlich nicht erforderlich. Der berechnete Durchmesser ermöglicht es dem Transformator, sehr lange und zuverlässig zu arbeiten, ohne bei maximaler Last überhitzt zu werden. Und wir stellen einen Lötkolben her, der sich regelmäßig für ein paar Sekunden einschaltet. Dann schaltet es sich aus und kühlt ab.

Die Praxis hat gezeigt, dass für diese Zwecke ein Durchmesser von 0,14 ÷ 0,16 mm durchaus geeignet ist.

So bestimmen Sie die Anzahl der Windungen der Wicklung

Die Spannung an den Klemmen des Transformators hängt von der Anzahl der Windungen und den Eigenschaften des Magnetkreises ab. Normalerweise kennen wir die Marke des Elektrostahls und seine Eigenschaften nicht. Für unsere Zwecke wird dieser Parameter einfach gemittelt und die gesamte Berechnung der Windungszahl auf die folgende Form vereinfacht: ώ = 45 / Qc, wobei ώ die Windungszahl pro 1 Volt Spannung an einer Transformatorwicklung ist.

Zum Beispiel für den betrachteten Transformator von 60 Watt: ώ = 45 / Qc = 45 / 5,42 = 8,3026 Windungen pro Volt.

Da wir die Primärwicklung mit 220 Volt verbinden, beträgt die Anzahl der Windungen ω1 = 220 ∙ 8.3026 = 1827 Windungen.

Der Sekundärkreis verwendet 2 Windungen. Sie geben eine Spannung von nur etwa einem Viertel Volt ab.

Den Rahmen für die Spule herstellen

Für eine gleichmäßige Verteilung der Drahtwindungen innerhalb des Magnetkreises ist es erforderlich, den Rahmen aus elektrischem Karton, Getinaksa oder Glasfaser herzustellen. Die Arbeitstechnologie ist in der Abbildung dargestellt, und die Größen werden unter Berücksichtigung des Aufbaus des Magnetkreises ausgewählt. Die vom Rahmen isolierten Wicklungen befinden sich in einer Spule, um die Magnetkreisplatten montiert sind.

Oft ist es möglich, den Werksrahmen zu verwenden. Wenn Sie jedoch Platten hinzufügen müssen, um die Leistung zu erhöhen, müssen Sie die Größe erhöhen. Kartonteile können mit gewöhnlichen Fäden genäht oder zusammengeklebt werden. Der Glasfaserkörper mit genauer Montage der Teile kann auch ohne Klebstoff zusammengebaut werden.

Bei der Herstellung der Spule müssen Sie versuchen, so viel Platz wie möglich für die Wicklungen bereitzustellen. Platzieren Sie die Spulen beim Wickeln eng und gleichmäßig. Beim Verlegen des Kabels hat „verzögert“ möglicherweise nicht genügend Platz und alle Arbeiten müssen wiederholt werden.

Herstellung eines sekundären Lötkolbens

Bei dem auf dem Foto gezeigten Lötkolben besteht die Sekundärwicklung aus einem Kupferstab mit rechteckigem Querschnitt. Seine Abmessungen betragen 8 x 2 mm. Sie können andere Profile verwenden. Zum Beispiel ist es zweckmäßig, einen runden Draht zur Platzierung innerhalb des Magnetkreises zu biegen. Ich musste hart mit einem platten Reifen arbeiten, einen Schraubstock, einen Hammer, Schablonen und eine Feile verwenden, um eine gleichmäßige Biegung zu erreichen, die genau der Konfiguration des Spulenrahmens entsprach.

Die Abbildung in Position 1 zeigt einen platten Reifen. Nachdem Sie den Rahmen hergestellt haben, müssen Sie seine Länge unter Berücksichtigung des Abstands zu den Windungen und des Abstands zur Spitze eines Kupferdrahtes bestimmen.

In Position 2 ist es ungefähr in der Mitte, die sich in einem Schraubstock mit kleinen Hammerschlägen in Übereinstimmung mit der Orientierungsebene sanft biegt. Wenn das Biegen durch einen rechten Winkel verläuft, muss eine Weichstahlschablone mit einer Form verwendet werden, die genau den Abmessungen des Spulenrahmens entspricht, in den die Wicklung eingesetzt wird.

Die Schablone erleichtert die Installation erheblich, um der Wicklung die gewünschte Form zu geben. Um ihn herum wird zunächst eine Hälfte der Schiene gewickelt, die an den Positionen 4, 5 und 6 und dann die andere gezeigt wird (siehe 7 und 8).

Um das Verständnis des Prozesses zu erleichtern, wird neben den Bildern des Reifens eine Abfolge von Biegungen an Positionen mit schwarzen Linien mit leichter Verzerrung angezeigt.

An Position 8 ist herkömmlicherweise Abschnitt AA gezeigt. In der Nähe muss der Reifen zur Erleichterung der Bedienung um 90 Grad gebogen werden, wie auf dem Foto gezeigt.

Wenn Biegungen auftreten, die Sie daran hindern, die Kraftwicklung frei im Spulenrahmen zu platzieren, können sie mit einer Feile abgeschnitten werden. Die Metallwindungen sollten nicht miteinander und mit dem Körper in Kontakt stehen. Dazu werden sie durch eine nicht dicke Isolierschicht getrennt.

An den Enden der Sekundärwicklung werden Löcher gebohrt und ein Gewinde geschnitten, um die M4-Schrauben festzuziehen. Sie dienen zur Befestigung einer Kupferspitze aus 2,5- oder 1,5-Quadratdraht. Da die Spannung an der Sekundärwicklung sehr gering ist, muss die Qualität der elektrischen Kontakte der Spitze überwacht, sauber und oxidfrei gehalten und mit Muttern und Unterlegscheiben fest zusammengedrückt werden.

Herstellung der Primärwicklung eines Lötkolbens

Nachdem die Wicklung des Lötkolbens fertig und isoliert ist, wird klar, wie viel freier Platz in der Spule für dünne Drähte verbleibt. Bei Platzmangel sind die Kurven eng miteinander verbunden.

Der Wickeldraht besteht aus einem Kupferkern und einer oder mehreren Lackschichten und ist mit PEV-1 (Einschichtlack), PEV-2 (zwei Schichten), PETV-2 (hitzebeständiger als PEV-2) und PEVTLK-2 (hitzebeständig) gekennzeichnet speziell).

Bei der Messung des Drahtdurchmessers mit einem Mikrometer sollte das Ergebnis um die Dicke der Isolierung reduziert werden. Diese allgemeine Empfehlung ist jedoch für unseren Lötkolben nicht kritisch.

In Anbetracht der Arbeit unter den Heizbedingungen ist es besser, die Marke PEV-1 abzulehnen, es wird übrigens auch nicht empfohlen, sie aufzuziehen.

Normalerweise wird der Draht auf einer Rolle auf provisorischen Maschinen gewickelt.

Wenn eine Kraftwicklung auf den Rahmen gelegt wird, müssen die Windungen manuell durchgeführt und ihre Menge in einem bestimmten Intervall, z. B. einhundert oder zweihundert, auf Papier aufgezeichnet werden.

Vor Beginn der Arbeiten ist es erforderlich, an den Beginn der Wicklung einen Litzendraht mit starker Isolierung, vorzugsweise der Marke MGTF, anzulöten. Es hält wiederholten Biegungen, Hitze und mechanischen Beanspruchungen lange stand. Die Enden werden durch Löten isoliert isoliert. Flussmittel wird nur Kolophonium gewählt, Säure ist nicht erlaubt.

Der flexible Kern ist in der Spule gegen Herausziehen und Herausführen durch eine Öffnung in der Seitenwand gesichert. Nach dem Wickeln wird auch das zweite Ende der Wicklung mit dem herausgezogenen MGTF-Draht verlötet.

Da das Kabel mit 220 Volt versorgt wird, sollte es gut vom Gehäuse und der Sekundärwicklung isoliert sein.

Design-Verfeinerung

Nach dem Aufwickeln der Spule wird das Eisen fest darauf montiert und mit herausfallenden Keilen fixiert.Vor der Endmontage des Gehäuses können Sie den Betrieb des Lötkolbens überprüfen, indem Sie an die Primärwicklung Spannung anlegen, um die Spitze zu erwärmen und die Strom-Spannungs-Kennlinie zu bewerten.

Wenn die zusammengebaute Struktur gut verlötet, kann dies nicht durchgeführt werden. Zur Information: Es ist ratsam, den Arbeitspunkt der I - V - Kennlinie am Wendepunkt der Kurve zu erraten, wenn das Eisen seine Sättigung erreicht. Dies erfolgt durch Ändern der Anzahl der Windungen.

Das Bestimmungsverfahren basiert auf der Zufuhr einer Wechselspannung von einer einstellbaren Quelle zur Transformatorwicklung über ein Amperemeter und ein Voltmeter. Es werden mehrere Messungen durchgeführt und darauf basierend ein Diagramm erstellt, das den Bruchpunkt (Eisensättigung) zeigt. Dann wird eine Entscheidung getroffen, die Anzahl der Windungen zu ändern.

Griff, Gehäuse, Schalter

Als Schalter eignet sich jede selbstrückstellende Taste, die für Ströme bis zu 0,5 A ausgelegt ist. Das Foto zeigt einen Mikroschalter eines alten Tonbandgeräts.

Der Griff des Lötkolbens besteht aus zwei Hälften aus massivem Holz, in denen Hohlräume für Drähte, Knöpfe und Glühbirnen ausgeschnitten sind. Tatsächlich ist keine Hintergrundbeleuchtung erforderlich, da Sie einen separaten Abgriff oder einen resistiv-kapazitiven Teiler ausführen müssen.

Die Hälften der Griffe werden mit Stehbolzen und Muttern festgezogen. Sie montierten auch eine Metallklemme, die vom Eisen des Magnetkreises isoliert sein muss.

Das auf dem Foto gezeigte selbstgemachte offene Gehäusedesign sorgt für eine bessere Kühlung, erfordert jedoch vom Mitarbeiter Aufmerksamkeits- und Sicherheitsregeln.

Tapferer Alexei Semenovich