Máy hàn điểm: Lợi thế hiện tại cao so với điện áp cao

Tôi đã xem một số video "Thợ hàn tại chỗ" này trên Youtube, chẳng hạn như:

https://www.youtube.com/watch?v=hTaGa93lOGU .

Chúng tôi có số lượt quay lớn hơn nhiều so với trên chính. Sau đó, chúng tôi kết nối sơ cấp với điện áp xoay chiều, giả sử 240V và tải điện trở nhỏ trên điện áp thứ cấp (hoặc chúng tôi rút ngắn nó).

Tôi đã tìm thấy một số lời giải thích cho những gì xảy ra và tất cả họ đều nói rằng khi điện áp được giảm xuống trên thứ cấp, dòng điện được tăng lên tương ứng. Điện áp trên thứ cấp bây giờ chỉ vài volt, nhưng dòng điện có thể lên đến kiloamp. Dòng điện cao này tạo ra nhiệt cao làm nóng chảy kim loại (tải thứ cấp).

Nhưng không phải sức mạnh là như nhau? Sức mạnh là sản phẩm của dòng điện và điện áp. Do bảo tồn năng lượng, khi dòng điện được tăng cường, điện áp được giảm xuống khi sản phẩm giữ nguyên.

Trong trường hợp ngược lại khi chúng ta tăng điện áp, tôi có thể hiểu chuyện gì đang xảy ra bằng cách nhìn vào mô hình máy biến áp:

Nếu số cuộn thứ cấp cao hơn, dòng tới nhánh R_s sẽ cao hơn. Vì vậy, mặc dù dòng điện bị giảm xuống, năng lượng được sử dụng trở nên cao hơn khi chúng ta "kéo" thêm dòng điện từ nguồn cung cấp.

Nhưng điều gì xảy ra khi hiện tại được đẩy mạnh? Nếu chính có nhiều lượt, có vẻ như tỷ lệ N_p / N_s cao hơn và dòng điện cho nhánh R_s thấp hơn.

Ai đó có thể giải thích cho tôi những gì tôi đang hiểu lầm? Tại sao tốt hơn là tăng cường cường độ dòng điện, thay vì chỉ sử dụng điện áp xoay chiều đầu vào hoặc tăng điện áp thay vì dòng điện?

EDIT: Rất nhiều câu trả lời cho biết mối quan hệ giữa hiện tại, sức đề kháng và sức mạnh:

Nhưng chúng ta cũng biết rằng điện áp trên một tải cũng là một chức năng của dòng điện, theo định luật Ohm:

Vì vậy, nếu chúng ta có một dòng điện cao, chúng ta cũng nên có một điện áp cao. Bây giờ luật và máy biến áp của Ohm dường như không đồng ý!

Lý do chúng tôi làm điều này là bởi vì có hai thành phần điện trở trong hệ thống: hồ quang nơi chúng tôi đang hàn và chính máy biến áp. Chúng tôi đang tìm kiếm không chỉ để tối đa hóa sức mạnh trong mối hàn, mà còn giảm thiểu chất thải. Nếu điện trở của bộ biến đổi cao hơn so với thợ hàn, thì phần lớn năng lượng thực sự bị tiêu tán trong máy biến áp, và máy biến áp nóng lên như điên. Nếu chúng ta giảm số lượng cuộn dây để giảm điện trở đó, thì chúng ta sẽ cải thiện việc truyền điện, nhưng giảm điện áp của máy biến áp.

Có một điểm ngọt ngào cho mỗi hệ thống. Đó là nơi họ đang cố gắng nhắm tới. Trong trường hợp của một thợ hàn, điểm ngọt đó bao gồm một bước xuống điện áp thấp và cường độ cao.

Ngoài ra, nếu bạn có bất kỳ mạch điều khiển nào, việc kiểm soát cường độ dòng điện tốt hơn là kiểm soát điện áp ở đây. Sự sụt giảm điện áp của hệ thống đến từ tất cả các loại dây và kết nối. Điện trở của hệ thống, ví dụ, có thể giảm nếu bạn kết nối nhiều bề mặt kim loại với nhau bằng các mối hàn rắn tốt. Điều này có nghĩa là, nếu bạn điều khiển điện áp, bạn phải chú ý đến tất cả các chi tiết này, khi tất cả những gì bạn thực sự quan tâm là "sức mạnh trong mối hàn". Nếu bạn kiểm soát cường độ thay thế, thì công suất tiêu tán của bạn trong mối hàn luôn là , và nó bỏ qua tất cả những chi tiết khác. Vì vậy, rất hữu ích để suy nghĩ trong điều khoản hiện tại.$P=i^2R_{weld}$

Khi nói đến hàn, trở kháng khí cao cho đến khi hồ quang HV thấp bắt đầu thì nguồn điện cao áp thấp cung cấp dòng điện tiếp theo vào Z thấp.

Z là nghịch đảo mật độ hiện tại mà là cần thiết để nhiệt tăng trong doanh từ .$Pd=I^2R$

Vì vậy, bạn không thể hàn với điện áp cao hiện tại thấp, vì điện trở hồ quang trở nên rất thấp. HV chỉ là kích hoạt như một SCR. Cả hai đều có sự gia tăng tiêu cực.

Đánh giá bằng cuộc trò chuyện của chúng tôi trong các bình luận, bit bạn đang thiếu là việc giảm điện áp thực hiện hai chức năng:

1. Nó làm cho "quản lý" hiện tại. Nếu chúng ta có thể có được, giả sử, 100 A chỉ ở một vài volt thì chúng ta sẽ có dòng điện không thể điều khiển được ở điện áp cao hơn.
2. Nó làm tăng dòng điện đến một mức lớn hơn mức cung cấp năng lượng có thể cung cấp mà không cần máy biến áp.

Hình 1. Mạch hàn hồ quang cơ bản. Nguồn: Lincoln Electric .

Hãy nhớ rằng điện trở của mạch là cực kỳ thấp. Nếu R = 0,05 và bạn kết nối nguồn cung cấp 5 V, bạn nhận được 100 A. Nếu bạn kết nối với nguồn cung cấp 120 V, bạn nhận được 2400 A và đèn flash hồ quang 288 kW có khả năng giết chết thợ hàn. Thông thường, bạn không có nhiều năng lượng có sẵn và không thể kiểm soát nó nếu bạn đã làm.

$100 \frac {5}{120} = 4.2 \ \mathrm A$

Điều này ngược lại với các đường truyền tải điện, nơi bạn muốn mất ít nhất có thể trong đường dây, và do đó bước lên một điện áp cao và dòng điện thấp.

Thợ hàn làm việc bằng cách nấu chảy kim loại. Nhiệt sinh ra là một hàm của điện trở lần bình phương hiện tại (I ^ 2 * R). "R" được cố định (vật liệu hàn / điện cực hàn), do đó tăng dòng điện sẽ làm tăng nhiệt sinh ra.

Bạn đang thiếu một điểm quan trọng với lý thuyết của bạn ở đây. Để đạt được nhiệt độ cần thiết, bạn cần tiêm đủ năng lượng để làm như vậy.

$P = IV$

$I = V/R$

$<10m\Omega$

Vì điểm hàn có điện trở thấp như vậy, bạn không cần phải đặt nhiều điện áp trên nó để dẫn dòng điện rất lớn. Nếu bạn sử dụng điện áp cao hơn, phép nối sẽ dẫn dòng điện theo tỷ lệ cao hơn. Nhân đôi điện áp, dòng điện tăng gấp đôi và công suất bạn tăng lên gấp bốn lần.

(Thực ra, sức mạnh tăng thêm mà bạn thêm vào sẽ thay đổi điện trở để nó không chính xác gấp đôi hiện tại.)

Vấn đề là, bạn cần có khả năng cung cấp dòng điện nối sẽ tiêu thụ cho dù bạn sử dụng điện áp nào. Tăng điện áp làm cho nhu cầu hiện tại lớn hơn, không nhỏ hơn.

$P = IV$

$500W$$5m\Omega$

$V = \surd(500 * 0.005) \approx 1.6V$

$1.6 / 0.005 \approx 320A$

$V$$I$

Đây là một bài báo thú vị về hàn điểm.

Vì chúng ta đang nói hàn điểm và không hàn hồ quang, tất cả là về I ^ 2R (năng lượng) được truyền tới tải. Nếu bạn cắm máy hàn tại chỗ vào (ví dụ) ổ cắm thông thường của Hoa Kỳ bằng bộ ngắt 20A và bạn không giảm điện áp bằng máy biến áp, dòng điện tối đa bạn có thể nhận được trước khi ngắt cầu dao là 20A. (Đừng làm điều này, nó không an toàn.)

Bằng cách giảm điện áp xuống, ví dụ 100, bạn có thể nhận được 2kA. Đó là 10.000 lần năng lượng được cung cấp cho các mối hàn.

Tất nhiên có những tổn thất quanh co và lõi, v.v., nhưng đó là ý tưởng chính đằng sau hàn điểm cao áp thấp.

Ý tưởng cơ bản của máy hàn hồ quang là bạn không chỉ nung chảy (ít nhất là bề mặt) các chi tiết gia công, mà còn làm tan chảy phần cuối của que hàn và đặt kim loại nóng chảy từ que hàn lên các chi tiết gia công bạn có được một khớp mạnh mẽ. Để điều đó xảy ra, que hàn rõ ràng phải rất gần với (các) chi tiết gia công.

Nếu điện áp rất cao, bạn sẽ nhận được một vòng cung khi que hàn vẫn còn cách các chi tiết gia công khá xa. Phần cuối của thanh sẽ (có thể) tan chảy, và phần công việc có thể tan chảy khi hồ quang tiếp xúc với nó - nhưng chúng sẽ không đủ gần nhau để thanh hàn nóng chảy được đặt trên chi tiết gia công, vì vậy bạn kết thúc với một mối hàn yếu nhất (và hoàn toàn có thể không có gì cả).

Một vấn đề khác với vòng cung dài là nó không được dự đoán trước - nếu bạn đã từng xem một bộ phim về cơn bão sấm sét, bạn sẽ nhận thấy rằng sét có xu hướng tấn công thứ cao nhất trong vùng lân cận - nhưng không phải lúc nào cũng vậy . Đôi khi, nó tấn công một nơi, sau đó là cuộc đình công, thay vào đó, nó đánh vào một nơi khác.

Ngay cả với một vòng cung thực sự ngắn, điều này vẫn xảy ra ở một mức độ nào đó, nhưng khoảng cách mà vòng cung di chuyển sẽ có xu hướng rất nhỏ, do đó bạn vẫn nhận được nhiệt tập trung ngay xung quanh một khu vực, do đó bạn có thể có được một mối hàn tốt.

Điểm mấu chốt: Tôi hoàn toàn không chắc chắn điều này thực sự có liên quan nhiều đến điện tử; đó là về cách hàn hồ quang hoạt động.

Đối với những gì nó có giá trị, khi tôi còn trẻ hơn nhiều, tôi tình cờ có mặt khi một người bạn quyết định móc đầu ra từ một thợ hàn AC lên đến một cuộn dây từ một chiếc xe hơi. Nó tạo ra tia lửa dài khoảng 3 hoặc 4 feet - nhưng tôi khá chắc chắn rằng không ai có thể thực sự hàn bất cứ thứ gì với nó.

Vấn đề ở đây là, trong thực tế, có một giới hạn đối với dòng điện mà nguồn cung có thể cung cấp. Điều cũng quan trọng để phân biệt giữa nguyên nhân và tác động là gì, hay nói cách khác là xác định các biến phụ thuộc và độc lập - đối với một điều, điều này sẽ làm rõ vấn đề được nêu trong phụ lục của bạn.

$Vp$$N1/N2$$Vs=Vp.N2/N1$$Rs$$Is=Vs/Rs$$Ip=Is.N2/N1$

Hãy xem xét tuyên bố của bạn Nếu số cuộn thứ cấp tăng cao hơn, dòng tới nhánh R_s sẽ cao hơn. Vì vậy, mặc dù dòng điện bị giảm xuống, năng lượng được sử dụng trở nên cao hơn khi chúng ta 'kéo' thêm dòng điện từ nguồn cung cấp.

$N2$$N2$$Vs$$Is$$Ip=Is.N2/N1$$Is$$N2$

Vì vậy, bạn đã đúng khi nói rằng việc tăng lượt thứ cấp sẽ tăng công suất được cung cấp cho phôi, nhưng chỉ đến mức bạn bắt đầu quá tải nguồn. Trong thực tế, nếu bạn áp trực tiếp điện áp nguồn 240V vào phôi, bạn gần như chắc chắn sẽ làm quá tải nguồn cung cấp, trong trường hợp đó bạn sẽ cần một máy biến áp bước xuống đơn giản để ở trong giới hạn đó. Để cung cấp năng lượng hàn nhiều nhất, bạn cần một máy biến áp giảm điện áp ít nhất trong khi vẫn giữ dòng điện chính trong giới hạn của nó.

$Iplimit$$Iplmit.N1/N2$

Một vấn đề khác là sự an toàn - bạn có thể hàn với điện áp cao hơn, nhưng bạn cũng tăng đáng kể nguy cơ làm tổn thương thợ hàn.