Como calcular e montar um transformador usando o exemplo do ferro de soldar "Moment"

No kit do mestre doméstico, você deve ter ferro de solda, às vezes até várias capacidades e designs diferentes. A indústria produz muitos modelos diferentes, eles não são difíceis de comprar. A foto mostra uma amostra de trabalho do lançamento dos anos 80.

No entanto, muitos artesãos estão interessados ​​em projetos caseiros. Um deles a 80 watts é mostrado nas fotos abaixo.

Esse ferro de solda foi capaz de soldar fios de cobre de 2,5 quadrados quadrados no tempo frio e trocar transistores e outros componentes de circuitos eletrônicos em placas de circuito impresso em laboratório.

Princípio de funcionamento

O ferro de soldar “Moment” é alimentado por uma rede elétrica de ~ 220 volts, representando um transformador comum, no qual o enrolamento secundário é curto-circuito por um jumper de cobre. Quando ligada por alguns segundos, uma corrente de curto-circuito flui através dela, aquecendo a ponta de cobre do ferro de solda a temperaturas que derretem a solda.

O enrolamento primário é conectado por um cabo com um plugue a uma tomada e um disjuntor com auto-redefinição de mola mecânica é usado para fornecer tensão. Quando o botão é pressionado e mantido pressionado, uma corrente de aquecimento flui através da ponta do ferro de soldar. Assim que soltar o botão, o aquecimento pára imediatamente.

Em alguns modelos, para a conveniência de trabalhar com pouca luz, desde o enrolamento primário pelo princípio de um autotransformador, é feita uma torneira de 4 volts que leva a um cartucho com uma lâmpada de uma lanterna. A luz direcional da fonte coletada ilumina o ponto de solda.

Projeto do transformador

Antes de iniciar a montagem do ferro de solda, você deve determinar sua potência. Normalmente, 60 watts são suficientes para um trabalho amador elétrico e de rádio simples. Para soldar constantemente transistores e microcircuitos, é desejável reduzir a potência e aumentá-la para o processamento de peças maciças.

Para a fabricação, você precisará usar um transformador de potência com a capacidade adequada, de preferência a partir de dispositivos antigos fabricados na URSS, quando todo o aço elétrico dos núcleos magnéticos foi produzido de acordo com os requisitos do GOST. Infelizmente, em projetos modernos, há fatos sobre a fabricação de ferro transformador a partir de aço de baixa qualidade e até comum, especialmente em dispositivos chineses baratos.

Tipos de circuito magnético

O ferro deve ser selecionado de acordo com a potência da energia transmitida. Para fazer isso, é permitido usar não um, mas vários transformadores idênticos. A forma do circuito magnético pode ser retangular, redonda ou em forma de W.

Você pode usar ferro de qualquer forma, mas é mais conveniente escolher placas de blindagem, pois possui uma maior eficiência de transferência de energia e permite a criação de estruturas compostas simplesmente adicionando placas.

Ao escolher o ferro, você deve prestar atenção à falta de espaço de ar, que é usado apenas em bobinas para criar resistência magnética.

Metodologia Simplificada

Como escolher o ferro para a potência necessária do transformador

Faremos uma reserva imediatamente de que a metodologia proposta foi desenvolvida empiricamente e nos permite montar um transformador a partir de peças selecionadas aleatoriamente em casa, o que funciona normalmente, mas pode, em determinadas circunstâncias, produzir parâmetros ligeiramente diferentes dos calculados. Isso é fácil de corrigir com um ajuste fino que, na maioria dos casos, não é necessário.

A relação entre o volume de ferro e a potência do enrolamento primário do transformador é expressa através da seção transversal do circuito magnético e é mostrada na figura.

A potência do enrolamento primário S1 é maior que o secundário S2 pela quantidade de eficiência ŋ.

A área da seção transversal do retângulo Qc é calculada pela fórmula conhecida através de seus lados, que são fáceis de medir com uma régua simples ou paquímetro. Para um transformador blindado, a quantidade de ferro necessária é 30% menor do que para um transformador de barra. Isso é claramente visto pelas fórmulas empíricas fornecidas, onde Qc é expresso em centímetros quadrados e S1 em watts.

Para cada tipo de transformador, de acordo com sua fórmula, a potência do enrolamento primário é calculada por meio de Qc e, em seguida, pela eficiência, seu valor é estimado no circuito secundário, que aquece a ponta do ferro de solda.

Por exemplo, se um circuito magnético em forma de W for selecionado para 60 watts de potência, sua seção transversal Qc = 0,7 ∙ √60 = 5,42 cm².

Como escolher o diâmetro do fio para os enrolamentos do transformador

Como material para o fio, deve-se usar cobre, que é revestido com uma camada de verniz para isolamento. Ao enrolar bobinas em bobinas, o verniz elimina a aparência de falhas entre as curvas. A espessura do fio é selecionada de acordo com a corrente máxima.

Para o enrolamento primário, conhecemos a tensão de 220 volts e decidimos a potência primária do transformador, escolhendo uma seção transversal para o circuito magnético. Dividindo os watts dessa potência em volts da tensão primária, obtemos a corrente do enrolamento em amperes.

Por exemplo, para um transformador de 60 watts, a corrente no enrolamento primário será inferior a 300 miliamperes: 60 [watts] / 220 [volts] = 0,272727 .. [amperes].

Da mesma forma, a corrente secundária é calculada a partir dos seus valores de tensão e potência. No nosso caso, isso não é necessário: um enrolamento de duas voltas, a tensão será pequena e a corrente será grande. Portanto, a seção transversal do condutor de corrente é selecionada com uma margem enorme da barra de cobre, o que minimiza a perda da resistência elétrica do enrolamento secundário.

Tendo determinado a corrente, por exemplo, 300 mA, podemos calcular o diâmetro do fio de acordo com a fórmula empírica: d fios [mm] = 0,8 ∙ √I [A]; ou 0,8 √0,3 = 0,8 0,547722557505 = 0,4382 mm.

Essa precisão, é claro, não é necessária. O diâmetro calculado permitirá que o transformador opere por muito tempo e de forma confiável sem superaquecer com a carga máxima. E fabricamos um ferro de solda, que liga periodicamente por apenas alguns segundos. Então ele desliga e esfria.

A prática demonstrou que, para esses fins, é adequado um diâmetro de 0,14 ± 0,16 mm.

Como determinar o número de voltas do enrolamento

A tensão nos terminais do transformador depende do número de voltas e das características do circuito magnético. Normalmente, não conhecemos a marca do aço elétrico e suas propriedades. Para nossos propósitos, esse parâmetro é simplesmente calculado como média e todo o cálculo do número de voltas é simplificado para a forma: ώ = 45 / Qc, onde ώ é o número de voltas por 1 volt de tensão em qualquer enrolamento do transformador.

Por exemplo, para o transformador considerado de 60 watts: ώ = 45 / Qc = 45 / 5.42 = 8.3026 voltas por volt.

Como conectamos o enrolamento primário a 220 volts, para ele o número de voltas será ω1 = 220 ∙ 8,3026 = 1827 voltas.

O circuito secundário usa 2 voltas. Eles fornecerão uma voltagem de apenas cerca de um quarto de volt.

Fazendo o quadro para a bobina

Para uma distribuição uniforme das voltas do fio no interior do circuito magnético, é necessário fazer a armação de papelão elétrico, getinaksa ou fibra de vidro. A tecnologia do trabalho é mostrada na figura e os tamanhos são escolhidos levando em consideração o design do circuito magnético. Os enrolamentos isolados pela estrutura são dispostos em uma bobina em torno da qual as placas de circuito magnético são montadas.

Muitas vezes, é possível usar uma estrutura de fábrica, mas se você precisar adicionar placas para aumentar a potência, precisará aumentar o tamanho. As peças de papelão podem ser costuradas com fios comuns ou coladas. O corpo de fibra de vidro com ajuste preciso das peças pode ser montado mesmo sem cola.

Na fabricação da bobina, você deve tentar alocar o máximo de espaço possível para acomodar os enrolamentos e, ao enrolar as bobinas, coloque-as de maneira próxima e uniforme. Ao colocar o fio, o “defasado” pode simplesmente não ter espaço suficiente e todo o trabalho terá que ser refeito.

Fazendo um ferro de solda secundário

No ferro de solda mostrado na fotografia, o enrolamento secundário é feito de uma barra de cobre com seção transversal retangular. Suas dimensões são 8 por 2 mm. Você pode usar outros perfis. Por exemplo, será conveniente dobrar um fio redondo para colocação no interior do circuito magnético. Eu tive que trabalhar duro com um pneu furado, usar um torno, um martelo, modelos e uma lima para dobrar uniformes estritamente de acordo com a configuração da estrutura da bobina.

A figura na posição 1 mostra um pneu furado. Depois de fazer a estrutura, é necessário determinar seu comprimento, levando em consideração a distância que vai para as curvas e a distância até a ponta de um fio de cobre.

Na posição 2, ela está aproximadamente no meio dobrando suavemente em um torno com pequenos golpes de martelo, de acordo com o plano de orientação. Quando a dobra passa em ângulo reto, é necessário usar um gabarito de aço macio com uma forma estritamente correspondente às dimensões da estrutura da bobina na qual o enrolamento será colocado.

O modelo facilita muito o encanamento para dar ao enrolamento a forma desejada. Ao redor, a primeira metade da tala é enrolada, mostrada nas posições 4, 5 e 6 e depois na outra (veja 7 e 8).

Para facilitar a compreensão do processo, uma sequência de curvas é mostrada ao lado das imagens do pneu em posições com linhas pretas com ligeira distorção.

Na posição 8, a seção AA é mostrada convencionalmente. Próximo a ele, será necessário dobrar o pneu 90 graus para facilitar a operação, como mostra a foto.

Se ocorrerem curvas que o impeçam de colocar livremente o enrolamento de força dentro da estrutura da bobina, elas poderão ser cortadas com um arquivo. As voltas do metal não devem entrar em contato entre si e com o corpo. Para fazer isso, eles são separados por uma camada de isolamento não espesso.

Os furos são perfurados nas extremidades do enrolamento secundário e uma linha é cortada para apertar os parafusos M4. Eles servem para prender uma ponta de cobre feita de 2,5 ou 1,5 fios quadrados. Como a tensão no enrolamento secundário é muito pequena, a qualidade dos contatos elétricos da ponta deve ser monitorada, mantida limpa, limpa de óxidos e apertada firmemente com porcas e arruelas.

Fazendo o enrolamento primário de um ferro de solda

Depois que o enrolamento de força do ferro de solda estiver pronto e isolado, fica claro quanto espaço livre resta na bobina para o fio fino. Com um déficit de espaço, as curvas estão fortemente interconectadas.

O fio do enrolamento consiste em um núcleo de cobre e uma ou várias camadas de verniz e é marcado com PEV-1 (verniz de camada única), PEV-2 (duas camadas), PETV-2 (mais resistente ao calor que o PEV-2), PEVTLK-2 (resistente ao calor especial).

Ao medir o diâmetro do fio com um micrômetro, o resultado deve ser reduzido pela espessura do isolamento. Mas esta recomendação geral não é crítica para o nosso ferro de solda.

Considerando o trabalho nas condições de aquecimento, é melhor recusar da marca PEV-1, a propósito, também não é recomendável encerrá-lo.

Normalmente, o fio é enrolado em um carretel em máquinas improvisadas.

Quando um enrolamento de força é colocado no quadro, será necessário fazer as curvas manualmente e registrar sua quantidade no papel em um determinado intervalo, por exemplo, cem ou duzentos.

Antes de iniciar o trabalho, é necessário soldar, no início do enrolamento, um fio trançado com forte isolamento, preferencialmente da marca MGTF. Ele suporta curvas repetidas, calor, tensões mecânicas por um longo tempo. As extremidades são conectadas por solda, isoladas. Fluxo é selecionado apenas resina, ácido não é permitido.

O núcleo flexível é protegido na bobina de ser puxado e trazido através de uma abertura na parede lateral. Após o enrolamento, a segunda extremidade do enrolamento também é soldada ao fio MGTF, que é retirado.

Como 220 volts serão fornecidos ao fio, ele deve estar bem isolado da carcaça e do enrolamento secundário.

Refinamento de design

Depois de enrolar a bobina, o ferro é montado firmemente nela, fixando-o com fatias.Antes da montagem final do gabinete, você pode verificar o funcionamento do ferro de solda aplicando tensão no enrolamento primário para aquecer a ponta e avaliar a característica de tensão de corrente.

Se a estrutura montada soldar bem, isso não poderá ser feito. Mas, para obter informações: é aconselhável adivinhar o ponto de trabalho da característica I - V no ponto de inflexão da curva quando o ferro atingir sua saturação. Isso é feito alterando o número de turnos.

O método de determinação é baseado no fornecimento de uma tensão alternada de uma fonte ajustável ao enrolamento do transformador através de um amperímetro e um voltímetro. Várias medidas são tomadas e um gráfico é plotado com base nelas, mostrando o ponto de fratura (saturação de ferro). Em seguida, é tomada uma decisão para alterar o número de turnos.

Punho, alojamento, interruptor

Como opção, é adequado qualquer botão de redefinição automática, projetado para correntes de até 0,5 A. A foto mostra um microinterruptor de um gravador antigo.

A alça do ferro de solda é feita de duas metades de madeira maciça, nas quais são cortadas cavidades para acomodar fios, botões e lâmpadas. De fato, a luz de fundo não é necessária, pois você precisa fazer um toque separado ou um divisor resistivo-capacitivo.

As metades das alças são apertadas com pregos e porcas. Eles também montaram um grampo de montagem de metal, que deve ser isolado do ferro do circuito magnético.

O design do invólucro aberto de fabricação própria, mostrado na foto, proporciona um melhor resfriamento, mas requer regras de atenção e segurança do funcionário.

Admirável Alexei Semenovich