Текст книги "Пионер-электротехник"
Автор книги: Петр Стрелков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 14 страниц)
Принцип работы станка состоит в следующем (см. рисунок 74, а). Условимся считать, что электрический ток от отрицательного зажима источника поступает на электрод-инструмент, а затем через заполненный керосином промежуток (зазор) к поверхности детали и от детали течет по столику, кронштейну, соединительной шине к плюсу источника и снова к отрицательному зажиму, и т. д.
Когда электрод-инструмент приблизится к детали так, что зазор станет очень маленьким, между электродом-инструментом и деталью проскочит искра. При этом произойдет эрозия детали – небольшой кусочек металла будет вырван из ее поверхности. При вибрации электрода-инструмента все время будет возникать электрическая искра, увеличивая углубление в детали, а вырванные мельчайшие частички металла будут оседать на дно ванны в виде мути. Так будет происходить до тех пор, пока в детали не получится сквозное отверстие. Жидкость, находящаяся в ванне, препятствует образованию электрической дуги и как бы вымывает частички металла из отверстия во время работы станка.
Электрод-инструмент должен иметь профиль, подобный профилю прошиваемого отверстия.
Для прошивки отверстий очень малого размера пользуются медной проволокой соответствующего диаметра. Чтобы тонкая проволока не изгибалась, ее помещают в стеклянную трубку с соответствующим отверстием. В этом случае стеклянная трубка выполняет роль кондуктора. Для отверстий фасонного профиля электроды изготавливают из латунных листов толщиной от 0,4 миллиметра и больше. Если диаметр отверстия больше 6 миллиметров, электрод лучше делать пустотелым, в виде трубки. Пустотелыми электродами можно не только прошивать отверстия, но и вырезать из листового материала детали сложной конструкции, как показано на рисунке 74, з.
Вы тоже можете сделать фасонный электрод для вырезания деталей из листового материала.
Электроискровая пила
В настоящее время резка металлов очень широко применяется в заготовительных цехах машиностроительных и приборостроительных заводов.
Внешний вид простейшей электроискровой пилы и ее части показаны на рисунке 75, а. Она состоит из электрода-инструмента / в виде диска: электрода-держателя заготовки 2, прикрепленного к стенке ванны 3, изолированно от нее; электродвигателя 4, связанного передачей 5 с осью 12 диска электрода-инструмента; защитного козырька 6) конденсаторных батарей 7; проволочного реостата 8, источника постоянного тока 9; соединительных проводов 10. Ванна заполнена рабочей жидкостью (суспензией) – водой со взмученной в ней огнеупорной глиной (каолином).
Принцип работы электроискровой пилы основан на свойстве электроэрозии. К электроду-инструменту присоединяется толстый проводник, идущий от минуса конденсаторной батареи, как показано на рисунке 75, б. А к электроду-держателю заготовки присоединен второй проводник, идущий от плюса конденсаторной батареи. Сначала надо включить электродвигатель – он приведет во вращение диск инструмента, – а затем подвести заготовку к вращающемуся диску на такое расстояние, при котором возникает искра между диском и заготовкой.
Рис. 75. Простейшая электроискровая пила и ее части.
Диск при этом постепенно углубляется в металл. Скорость резания регулируется изменением емкости конденсаторной батареи, силы тока и скорости вращения диска.
На листе кровельного железа начертите окружность и вырежьте диск. Просверлите в центре круга отверстие. Из стального прутка выточите ось На выступающей части оси нарежьте резьбу под стягивающие гайки. Из бронзовой заготовки выточите подшипники 11, как показано на рисунке 75, в.
Ванну можно сделать из кровельного железа. Размеры ее зависят от размеров разрезаемых заготовок. Вдоль боковых стенок надо укрепить направляющие рейки 16 для перемещения рамки 17 (рис. 75, г). В качестве ванны можно использовать также готовый металлический тазик или кастрюлю. К задней стенке ванны или к основанию пилы прикрепите электродвигатель при помощи хомутиков 13. Из толстой фанеры выточите два шкива 14 и 15. Шкив меньшего диаметра туго закрепите на оси диска при помощи клея БФ-2 или БФ-4 и гайки, а шкив большего диаметра закрепите на валу электродвигателя, причем шкивы должны находиться в одной плоскости, чтобы ремень не спадал.
Электрод-держатель сделайте по рисунку 75, г. Рамку 17 с зажимами 18 надо изготовить из листовой латуни, а направляющие рейки 16 сделайте из пластмассы или из другого изоляционного материала. Ось 19 держателя изготовьте из латунного или бронзового прутка и нарежьте резьбу по всей ее длине под направляющую гайку 20, которую прочно закрепите в отверстии изоляционной прокладки 21. Прокладку укрепите на передней стенке ванны так, чтобы гайка была в центре окна.
После изготовления всех частей электроискровой пилы приступайте к ее сборке. Установите на ванне электрод-диск 1 и соедините ременной передачей его шкив со шкивом электродвигателя. В качестве электродвигателя можно взять любой электродвигатель на 6—12 вольт мощностью от 3 до 10 ватт. В крайнем случае можно использовать электродвигатель от швейной машины или вентилятора.
Соберите электрод-держатель и прикрепите его к передней стенке ванны. Этот электрод должен иметь поперечную подачу заготовки к диску, что обеспечивается вращением оси 19 держателя по часовой стрелке. Конец этой оси свободно вращается в зажимах рамки 17 и толкает рамку с зажимами вперед поступательно. К оси держателя плотно прижимается латунная щетка соединенная с зажимом 23 на изоляционной прокладке 21.
Вторая такая же щетка 24 прижимается к оси диска. Она соединена с зажимом, укрепленным на боковой стенке ванны. Защитный козырек 6 сделайте из топкой жести и прикрепите его к задней стенке при помощи пластинки шарнирно, чтобы козырек легко откидывался назад (рис. 75, д).
Сбоку возле ванны на деревянном основании укрепите конденсаторную батарею и реостат, соберите электрическую схему по рисунку 75, б. Наполните ванну рабочей жидкостью – и пила готова к работе.
Для нормального рабочего режима электроискровой пилы необходимо установить следующие величины: скорость вращения диска 15–20 метров в секунду, напряжение 20–28 вольт, емкость выбирается от 20 до 100 микрофарад.
Величина тока выбирается в зависимости от диаметра разрезаемой заготовки. При диаметре заготовки до 10 миллиметров величина тока должна быть от 5 до 15 ампер, а при диаметре 10–20 миллиметров – 20–40 ампер.
Следует учесть, что для электроискровой резки металлов требуются постоянные токи большой величины. Поэтому необходимо изготовить выпрямитель, обладающий большой мощностью, то есть выпрямитель должен отдавать в цепь ток до 50—100 ампер. Такой выпрямитель нужно собирать из селеновых шайб с большой рабочей площадью. Для включения постоянного тока в разрядный контур укрепите двухполюсный рубильник.
Электроискровая пила может работать и от переменного тока, но качество ее работы будет несколько хуже и быстрее изнашивается электрод-диск.
Вы можете сами придумать конструкцию и построить электроискровую пилу по своим чертежам. При этом следите за тем, чтобы диск был с ровной поверхностью и не имел бы изогнутых краев. Электрод-держатель надо тщательно изолировать от корпуса ванны, а диск не должен перемещаться в осевом направлении.
Самодельный сварочный трансформатор
При изготовлении большинства приборов и моделей их части или отдельные детали соединяются пайкой. Однако в некоторых случаях такое соединение деталей не обладает достаточной прочностью. Гораздо прочнее получается соединение частей с помощью сварки, которая значительно ускоряет процесс работы. Кроме того, сварка может успешно заменять резьбовые соединения, клепку и проч.
Юные пионеры-электротехники могут сами изготовить простейший сварочный трансформатор, при помощи которого можно быстро и очень прочно соединять небольшие металлические части.
Порядок изготовления сварочного трансформатора, его упрощенный расчет можно производить тем же методом, который был применен нами при изготовлении понижающего трансформатора. Поэтому мы рассмотрим здесь только конструктивную особенность сварочного трансформатора и способы намотки его обмоток.
Рис. 76. Сварочный трансформатор и его детали.
Сварочный трансформатор отличается от понижающего главным образом мощностью и величиной напряжения, снимаемого со вторичной обмотки. Если понижающий трансформатор для питания приборов и моделей потребляет от сети электрическую мощность около 200 ватт, то сварочный трансформатор потребляет от сети напряжением 220 вольт мощность приблизительно 5 киловатт. А с обмотки низкого напряжения можно снимать от 100 до 25 вольт: ступенями через каждые 5 вольт – от 25 до 50 вольт и через каждые 10 вольт – от 50 до 100 вольт, то есть 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30 и 25 вольт.
Для сварочного трансформатора надо взять железо от старого дросселя. Трансформаторные пластинки имеют прямоугольную форму и собираются в пакет магнитопровода, как показано на рисунке 76, а. Те части сердечника, на которые надеваются катушки с обмоткой, называются кернами, части сердечника, замыкающие магнитопровод, называются ярмами. Наш магнитопровод содержит два керна А и А1 и два ярма Б и Б1 (рис. 76, б).
Мы рассмотрим изготовление сварочного трансформатора, магнитопровод которого показан на рисунке 76, а.
Предположим, что вы располагаете подобным магнитопроводом. Вам предстоит изготовить два одинаковых каркаса для катушки. Гильзы изготовьте из фанеры толщиной 3 миллиметра, а щечки – из фанеры толщиной 5 миллиметров по размерам, показанным на рисунке 76, в. Каркасы склейте столярным или казеиновым клеем, просушите их и приступайте к намотке катушек. Сначала определите, сколько витков надо намотать на первичную и вторичную обмотки.
Расчеты показывают, что один виток дает напряжение 1,01 вольта. Тогда на всю вторичную обмотку, рассчитанную на 50 вольт, надо уложить примерно 50 витков. А для первичной обмотки на 220 вольт надо намотать на каркас 218 витков.
При сварке необходимо регулировать ток и напряжение. Для этой цели в первичной обмотке надо предусмотреть отводы от соответствующих витков, чтобы получить во вторичной обмотке указанные выше значения напряжения.
Из расчета известно, что величина тока, проходящего по первичной обмотке, равна 7 амперам, а по вторичной обмотке при напряжении в 50 вольт – 30 амперам. Поэтому первичную обмотку надо наматывать обмоточным проводом, сечение которого равно 1,4 кв. миллиметра (этому сечению соответствует диаметр провода 1,35 миллиметра), а вторичную – 7,6 кв. миллиметра (этому сечению провода соответствует диаметр 3 миллиметра).
Если провода с таким сечением не окажется, можно взять обмоточный провод меньшего диаметра, сложить его вдвое или втрое и более, то есть сделать многожильным, и производить намотку как одножильным проводом.
Возьмем конкретный пример. Предположим, что мы имеем обмоточный провод марки ПЭЛ сечением 0,7 кв. миллиметра, что соответствует диаметру 0,98 миллиметра с изоляцией и 0,93 миллиметра без изоляции. Чтобы получить нужное сечение провода для вторичной обмотки, надо взять 7:0,7 = 10 проводов (жил).
У нас обмотка низкого напряжения расположена на двух катушках, соединенных параллельно. Поэтому на каждую катушку надо намотать по 50 витков обмоточного провода, состоящего из пяти проволок. На каждой катушке уложится два слоя. Сначала надо наматывать вторичную обмотку. На первой катушке укладывайте витки по часовой стрелке. Вывод от начала обмотки обозначьте через Н21 (что означает: Н – начало, 2 – вторичной обмотки, 1 – на первой катушке), а конец обмотки обозначьте через К21 (К – конец, 2 – вторичной обмотки, 1 – на первой катушке).
На вторую катушку наматывайте вторичную обмотку, укладывая витки против часовой стрелки, и выводы соответственно обозначьте: Н22 – от начала обмотки и – от конца обмотки. Пропустите выводы сквозь отверстия в щечках катушек, как показано на рисунке 76, г, к. Закройте вторичную обмотку двумя-тремя слоями плотной бумаги или одним слоем картона и приступайте к намотке первичной обмотки.
Сначала намотайте первичную обмотку на первую катушку, укладывая витки по часовой стрелке. Вывод от начала обмотки пропустите через отверстие в щечке катушки и обозначьте его цифрой 1, как показано на рисунке 76, д. Затем уложите 68 витков, сделайте петлеобразный вывод, пометьте его цифрой 5 и продолжайте обмотку в том же направлении до 77-го витка от начала обмотки; снова сделайте петлеобразный вывод, пометив его цифрой 6. Продолжайте намотку до 83-го витка от начала обмотки, сделайте третий петлеобразный вывод, обозначьте его цифрой 7 и далее наматывайте до 102-го витка, снова сделайте петлеобразный вывод, обозначьте его цифрой 8 и производите намотку до конца, то есть до 218-го витка. Вывод от конца обмотки обозначьте цифрой 3. Причем намотку производите одним проводом марки ПЭЛ диаметром 0,98 миллиметра.
Точно таким же способом наматывайте первичную обмотку на вторую катушку, делая отводы от 68. 77, 88 и 102-го витков от начала обмотки. Вывод от начала обмотки обозначьте цифрой 4 и пропустите его сквозь отверстие на щечке катушки. Вывод от конца обмотки пропустите через отверстие в щечке катушки и обозначьте его цифрой 2. Для крепления магнитопровода сделайте четыре бруска из сухого дерева по форме и размерам, показанным на рисунке 76, е.
Из железной полоски сделайте скобы (рис. 76, ж) для крепления клеммной колодки. Изготовьте из сухой доски клеммную колодку (рис. 76, з) и пропитайте ее олифой. Подберите 16 одинаковых клеммных зажимов или болтов с гайками и приступайте к сборке трансформатора.
Сначала соберите магнитопровод. Возьмите пластину А (для керна) и вставьте ее в отверстие первой катушки, а к ней приложите в стык пластину Б (для ярма). Затем к пластине Б приложите пластину А, пропустив ее через отверстие во второй катушке. При этом расположите катушки так, чтобы их выводы были с одной стороны. К пластине А1 приложите в стык пластину Б1, и вы получите замкнутый магнитопровод. Следующие четыре пластины собирайте в обратном порядке, а именно: пластину А1 пропустите через отверстие во второй катушке, наложите ее сверху на пластину Б и приложите в стык с пластиной Б1. Пластину же Б1 наложите на пластину А, и т. д., пока не соберете полностью пакет магнитопровода. После сборки магнитопровода скрепите его пластины деревянными брусками, поджимая под гайки верхнего ярма скобы, как показано на рисунке 76, и.
Заделайте все выводы от обмоток петельками и присоедините их зажимами клеммной колодки снизу, туго зажимая между металлическими шайбами. Прикрепите клеммную колодку к скобам и сверху возле каждого зажима сделайте соответствующие надписи, как показано на рисунке 76, з, л.
Сделайте из медной пластинки перемычки, закорачивающие соответствующие зажимы. На листе чертежной бумаги аккуратно вычертите тушью таблицу, приведенную ниже.
В данной таблице обозначение 2–3 или а1—х указывает на зажимы, которые надо соединить накоротко, а обозначение, например 1–2 или аа1, указывает на то, что эти закороченные зажимы присоединяются к осветительной сети или к сети низкого напряжения.
Эта таблица поможет вам правильно регулировать напряжение, снимаемое с зажимов вторичной обмотки. В первой графе этой таблицы приведено напряжение, подводимое к зажимам первичной обмотки. Во второй графе указаны напряжения, снимаемые со вторичной обмотки при соответствующих закороченных зажимах в первичной и вторичной обмотках. В третьей графе показано, какие зажимы надо присоединять к осветительной сети. В четвертой графе указано, какие зажимы первичной обмотки надо соединить накоротко. В пятой графе показано, какие зажимы надо включать в сеть низкого напряжения, а в шестой графе приведены зажимы, которые надо соединить накоротко.
Если вам потребуется напряжение для сварки, например 25 вольт, то соедините накоротко зажимы 2–3, а – а1 и х – х1, зажимы 1 и 4 присоедините к сети в 220 вольт, а к зажимам аа1 и хх1 присоедините электроды для сварки.
Трансформатор можно использовать не только для сварки различных деталей, но и для питания электроискровых станков. В этом случае вторичную обмотку трансформатора надо включить в цепь выпрямителя и снимать с него постоянное напряжение и ток. Однако сварочный трансформатор невыгодно применять для питания различных моделей, так как он потребляет большую мощность от осветительной сети.
Самодельный электропаяльник
Внешний вид и детали электропаяльника показаны на рисунке 77. Он имеет сердечник 1, изготовленный из прутка красной меди, кожух, состоящий из двух крышек 2, металлическую трубку 3, в которую вставляется сердечник. Один ее конец закрепляется в деревянной ручке 4, а на свободном конце укреплен нагревательный элемент, состоящий из нихромовой спирали 5, изолированной от трубки и от кожуха слюдяными прокладками. Крышки кожуха скрепляются с торцов стяжными кольцами 6. Выводы от спирали присоединяются к свободным концам соединительного шнура 9, пропущенного сквозь отверстие в ручке и заделанного в вилку. Спираль намотана в два слоя 7 и 8.
Мы рассмотрим изготовление электропаяльника на низкое напряжение (24 вольта).
Рис. 77. Устройство электропаяльника.
Отрежьте от прутка красной меди диаметром 7—10 миллиметров кусок весом 35–50 граммов. Один его конец запилите напильником, как показано на рисунке 77. По внешнему диаметру сердечника подберите железную или алюминиевую трубку длиной 12–15 сантиметров. Отступите от одного конца на 6 сантиметров и сделайте сквозное отверстие, через которое будут пропущены концы соединительного шнура. Удалите заусенцы с краев отверстий, чтобы не повредить изоляцию проводов.
Из сухого дерева сделайте ручку и просверлите по ее центру сквозное отверстие диаметром 10–12 миллиметров, чтобы трубка туго входила в него. Закрепите свободный конец трубки в отверстии ручки и проденьте через нее концы соединительного шнура. На свободный конец трубки намотайте два слоя тонкой листовой слюды и закрепите ее нитками, чтобы не раскручивалась.
Возьмите кусок проволоки длиной около 1 метра от перегоревшей спирали для электроплитки на 220 вольт и намотайте спираль на паяльник. Сначала сделайте один-два витка из толстой медной проволоки на слюдяной изоляции около отверстий в трубке. Это будет первый отвод. Присоедините к нему два конца – один от соединительного шнура, а другой от нихромовой проволоки – и прочно скрепите их, чтобы они не касались трубки. Намотайте один слой нихромовой обмотки с принудительным шагом, то есть располагая виток от витка на некотором расстоянии. Для этого возьмите обмоточный провод такого же диаметра и длины, как нихромовая проволока, сложите их вместе и произведите намотку, укладывая виток к витку. После того как намотаете слой, размотайте обмоточный провод, а нихромовую обмотку оберните двумя слоями листовой слюды и закрепите тонкими нитками, чтобы не раскручивалась. Затем намотайте второй слой нихромовой обмотки и вывод ее соедините с другим концом соединительного шнура, закрепляя их на второй слюдяной прокладке возле отверстий трубки двумя-тремя витками толстой Медной проволоки. Верхний слой обмотки оберните несколькими слоями слюды или веревочным асбестом и закройте обмотку кожухом от старого паяльника. Простейший кожух вы можете сделать сами из жести от консервной банки. Теперь можно испытать работу паяльника.
Если паяльник будет быстро нагреваться, надо включать его на меньшее напряжение, например на 20 или 18 вольт, или взять более длинную нихромовую проволоку. Медленное и слабое нагревание паяльника говорит о том, что надо увеличить напряжение или уменьшить длину нихромовой проволоки.
Можно практически подобрать такую длину и диаметр нихромовой проволоки, при которой паяльник нормально нагревается и продолжительно работает. Вы можете сами изготовить электропаяльник на любое низкое напряжение.
Нередко приходится ремонтировать перегоревшие паяльники, приобретенные в магазинах.
Чаще всего паяльник портится от сильного перегревания, особенно когда его долго держат включенным без употребления.
От перегревания сгорают концы соединительных проводов возле выводов от нагревательной проволоки или же перегорает проволока.
Иногда паяльник не работает из-за неисправности соединительного шнура. Перед тем как приступить к ремонту паяльника, надо проверить, нет ли обрыва в шнуре, а также заделку концов в штепсельной вилке. Убедившись в их исправности, приступают к разборке паяльника для определения повреждения и ремонта.
Разборка производится в следующем порядке.
Сначала снимают крепительные кольца с кожуха. Затем отнимают обе половины кожуха и осторожно снимают асбестовый и слюдяной слои изоляции. Особенно осторожно снимают слюду, так как она очень хрупкая и легко ломается на мелкие части. После этого осматривают надежность соединения выводов от проволоки с проводами соединительного шнура. Нарушенное соединение восстанавливают и снова собирают паяльник.
Если окажется, что перегорела проволока в верхнем слое, в месте неисправности снимают один виток и скручивают плоскогубцами концы перегоревшей проволоки, отрезают лишние концы после соединения и снова собирают паяльник. Если же обрыв произошел в первом слое, конец верхнего слоя отсоединяют от вывода и сматывают проволоку на деревянную палочку.
После того как кончится первый слой, осторожно снимают слюдяную изоляцию и продолжают размотку до места обрыва. Потом концы разорванной проволоки скручивают и производят вновь намотку, укладывая виток от витка на расстоянии около 1–1,5 миллиметра.
Для предохранения слюды от поломки на нее накладывают небольшой листочек папиросной бумаги и затем вместе с бумагой покрывают слюдой намотанный слой. Чтобы слюда не раскручивалась, ее в нескольких местах перевязывают тонкой ниткой, а затем наматывают второй слой. По окончании намотки конец проволоки снова присоединяют к выводу.
Всю намотку покрывают слюдой и асбестом и производят сборку, то есть закрывают нагревательный элемент крышками и скрепляют их кольцами. После сборки паяльника с помощью контрольной лампочки проверяют, не замкнулись ли провода на корпус паяльника.
