Forum Elektroniczne

Jeden mądrala wykładowca zażył mnie i moich kolegów pytaniem:
Ile prądu płynie przez grot typowej 75-100W transformatorowej lutownicy i dlaczego czubek grota (zrobiony z drutu) grzeje się najbardziej?
Nie wiem jak zmierzyć dokładnie ten prąd (mam tylko Metexa) i dlaczego ciepło spływa do czubka grotu! Kto wie? Podpowiedzcie! Proszę!

Wg. mnie czubek grota grzeje sie najbardziej bo jest wykonany z o wiele cienszego drutu niz te grube miedziane doprowadzenia Wiec wystepuje na nim wiekszy spadek napiecia niz na tych doprowadzeniach (ma wieksza rezystancje). A z pomiarem pradu to chyba nie bedzie tak prosto bo chyba nie uda Ci sie zmierzyc tego pradu podlaczajac szeregowo z grotem miernik cyfrowy. U mnie przy takim podlaczeniu grot w ogole sie nie grzeje a prad nie przegracza 1A

hehe może zmierzyć napięcie i z prostego wzoru P=U*I (po przekształceniu) wyliczyć

200A(po rozgrzaniu) do 250A(w pierwszej sekundzie po załączeniu) w zależności od temperatury (miedź ma rosnącą rezystancję przy wzroście temperatury czyli prąd maleje).
Pomiar dokonujemy bezpośrednio przy pomocy amperomierza cęgowego.
Najwyższa temperatura jest na czubku grota ponieważ jest on najbardziej odległy od działających jak radiator(czyli obniżających temperaturę) grubych doprowadzeń uzwojenia pierwotnego.
Kolejnym problemem jest więc zadbanie o prawidłowy kontakt na miejscu styku grot-płaskownik miedziany(którym najczęściej nawinięto uzwojenie) tak, żeby rezystancja przejścia wynosiła zdecydowanie poniżej 1/1000 ohma. Ale tego nie było w pytaniu kolegi więc nie nudzę. Nie było też nic na temat bardzo niszczącego delikatne elementy półprzewodnikowe potężnego pola magnetycznego (największego w miejscu zgięcia grota - tam gdzie najcieplej) i jego wpływu na kształt kropli cyny (potoczne określenie lutowia). Nic nie było również na temat optymalizacji długości grota i jego średnicy (tj. drutu z którego go wyginamy) w funkcji temperatury.
Lutownica transformatorowa - takie niby proste urządzenie a kryje tak wiele zagadek i niespodzianek!
Proponuje nie wykorzystywać żadnego miernika uniwersalnego do pomiaru takich prądów bo to może oznaczać jego zniszczenie.
Podany przez poprzedniego dyskutanta pomysł pomiaru napięcia jest w 100% poprawny - towarzyszyć mu musi jednak w praktycznych zastosowaniach pomiar mocy pobieranej z sieci energetycznej 230V. Mierzymy po prostu napięcie i prąd od strony sieciowej. Dlaczego? Ponieważ napis na lutownicy np. 100W w dzisiejszych czasach nie znaczy nic. Nikt nie odpowiada za jego prawdziwość a producenci prześcigają się w ogłupianiu nieświadomych elektroników ciekawymi napisami (np. moc lub pasmo przenoszenia w głośnikach do komputerów). Ale podejrzewam, że wszyscy o tym wiedzą więc kończę!
Wykładowcę proszę pozdrowić i podziękować za tak dydaktyczne i praktyczne pytanie!

Poprzednik zapomniał o stratach na przekładni transformatora i o stratach na prądach wirowych przy tak dużym prądzie i jeszcze kilku innych ale w sumie jest to drobiazg , czyli do wzoru teoretycznej mocy zamiast 100W po wtórnej można użyć około 90W.
a grzeje się czubek bo to jest punkt zwarcia prądu i jest to najcięższy przewód - drut zagięty.

To bardzo dobrze, że kolega Dwaserwis zwraca uwagę na szczegóły -zmienne pole magnetyczne rozproszone wokół lutownicy też można zmierzyć i uwzględnić.
Przypominam, że temat pytania kolegi SN miał charakter ogólny i poglądowy!
Prądy wirowe występują owszem ale tak jak w każdym transformatorze o określonej mocy i obciążonym odpowiednim obciążeniem - celowo użyłem tu słowa obciążenie a nie np. prąd bo bezwzględna wartość prądu nie ma nic do rzeczy - liczy się strumień magnetyczny w rdzeniu - prąd może być mały lub duży lecz moc przenoszona jest najistotniejsza.
Miejsce zgięcia nie jest najciężejsze (skąd pomysł o wpływie masy?) i niekoniecznie o najmniejszej średnicy. Teoretycznie w nowym grocie średnica drutu na całej długości jest taka sama.
Rzeczywiście, z powodu działania wysokiej temperatury i przepływającego dużego prądu cząsteczki miedzi (z której na ogoł jest zrobiony grot) dyfundują do topnika i z czasem grot staje się coraz cieńszy aż w końcu się przepala. I to w takim granicznym przypadku jest to miejsce o największej rezystancji (a dokładniej impedancji) na milimetr długości grotu. Ale to nie przypadek zawarty w pytaniu kolegi SN a rzeczywiste powody grzania się najbardziej czubka typowego grotu są dokładnie takie jak podałem w poprzedniej odpowiedzi.
Niedowiarkom proponuje prosty eksperyment: użyć grotów o różnym kształcie (niekoniecznie praktycznym ze względu na lutowanie) i za pomocą np. zgiętego kawałka cienkiej cyny (lutowia) umieszczonego w różnych miejscach zmierzyć czas potrzebny na stopienie naszej próbki od momentu załączenia lutownicy - tam gdzie będzie ten czas najkrótszy tam temperatura wzrasta najszybciej i jest największa. I to właśnie miejsce jednakowo odległe od miejsc zamocowania grotu. Zgięcie nie ma nic do rzeczy -może to równie dobrze być odcinek prostej (grot w kształcie np. odwróconego trójkąta równobocznego).

P.S. Do kolegi Dwaserwis: Co to jest "punkt zwarcia prądu"? W żadnym podręczniku akademickim nie spotkałem się z tym określeniem! Rozumiem intuicyjne znaczenie ale ono nie ma nic do rzeczy! W lutownicy jest grot o długości kilku centymetrów a nie jakiś punkt!

Można to wyznaczyć jeszcze inaczej. Trzeba wziąć pojemnik z płynem o znanym cieple właściwym np. wodą odizolowany od otoczenia i podgrzeać płyn grotem lutownicy przez określony okres czasu. Oczywiście zmierzyć temperaturę płynu przed i po tym zabiegu. Następnie z bilansu cieplnego obliczyć dostarczoną energię, znamy czas, więc możemy sobie obliczyć co trzeba. Trochę matematyki i voila...
Ale na poważnie to prąd zależy głównie od mocy lutownicy i grubości grota, ale okolice 200A jak najbardziej prawidłowe.

Podzieliłam się tym pytaniem z moimi przyjaciółmi ze szkoły. W pracowni mamy dostęp do kamery termowizyjnej.
Wynik był zaskakujący: najwyższą temperaturę miał punkt równo oddalony od miejsc mocowań grotu i temperatura równomiernie malała przy zbliżaniu się do miejsca zamocowania! Nawet przy grocie w kształcie koła o średnicy 3cm.
Całusy dla dyskutantów!

Ale dobrze trafiłem!
Nigdzie indziej nie dostałbym tak wyczerpującej odpowiedzi w tak krótkim czasie! Jakie budy kończyliście jeśli dysponujecie taką wiedzą? Ja jestem na czwartym roku elektroniki na polibudzie w W-wie.
A już szczytem szybkości jest test laboratoryjny koleżanki Magdaleny! , Dziewczyna i takie podejście! Brawo!
Dziękuje wszystkim!

Poruszany temat nie sprawił by problemu każdemu szanującemu się studentowi Wydziału Elektrycznego.
Ale napewno jakiś ewidentny przykład z ogródka elektroników nie byłby tak oczywisty dla elektryków

Łatwo się mądrzyć gdy zna się odpowiedź
Niech żyją wszyscy elektrycy!
Może więc "elektryk" pomoże koleżance Magdalenie!
Politechnika słynie ze swoich najzdolniejszych słuchaczy a problem Magdaleny jest banalnie prosty do rozwiązania

Jestem znowu w dołku!
Dostaliśmy od tego samego nawiedzonego wykładowcy pytanie:
"Dlaczego w transformatorze toroidalnym szczytowy prąd płynący przez jego uzwojenie pierwotne w momencie włączenia do sieci przekracza średnio 1000 razy jego znamionową wartość. Zakładamy, że transformator pracuje bez obciążenia. I jaka jest róznica w stosunku do zwykłego transformatora przez który nie płyną takie szczytowe prądy."

Liczę na odpowiedź zgodnie z deklaracją: dowolnego szanującemu się studenta Wydziału Elektrycznego bo w mojej grupie nikt nie wie a szanujemy się

Prąd płynie duży bo widać jest niska impedancja! A różnica jest w kształcie blach - w transformatorach toroidalnych jest jest to TOROID, w zwykłych kształtki EI. Ot i cała tajemnica!

czubek nagrzewa się ponieważ jest zgięty i naruszoną ma przy zginaniu strukturę wewnętrzna zwiększa się rezystancja w miejscu zgięcia i dlatego nagrzewa się najszybciej.

A prąd w Twojej lutownicy jest obdarzony inteligencją bo rozróżnia kształty w przeciwieństwie do naruszonej struktury Twojego racjonalnego myślenia

Marcin, zrób prosty eksperyment- dłuższy kawałek drutu na grot uformuj w kształcie "korony" czyli będą trzy zgięcia, i trzy naruszenia struktury, no i no próbuj przyłożyć taki "trójząb" do kawałka cienkiego tinolu obserwując, które "naruszenie" stopi cynę najszybciej.

Najlepsze na groty są rurki z rtęcią bo rtęć jest płynna i lepiej przewodzi ciepło. Takie same rurki użyte do anteny telewizyjnej zapewniają super odbiór!

A dziury w ścianie najlepiej robić haubicą... Tylko trzeba uważać żeby sobie krzywdy jakowej nie poczynić...