業余條件下點焊機變壓器的設計

■文/余俊杰

業余條件下點焊機變壓器的設計

■文/余俊杰

在業余條件下通過計算對鋰電池組裝時的焊接電流大小的確定，以及按照所得參數對點焊機變壓器的電氣參數的計算。

點焊機 變壓器 設計

隨著科學的發展，社會的進步，電池在日常生活中扮演著越來越重要的地位。從隨身的數碼產品、到兒童玩具、出行代步的車輛，都能發現電池的身影。從生活中出現得最早的水銀干電池、堿性電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鎳氫電池、磷酸鐵鋰電池到現在最為廣泛應用的鋰電池，從一次性到可充電式的反復使用。電池已經經歷過很“長”的發展歷史。尤其鋰電池的出現，使得電池的應用更為廣泛。從當初的小電流低電壓（單個電芯）到現在相對的大電流高電壓。

但無論是小電流低電壓還是大電流高電壓都離不開電池的組合：最基本的組合就是串、并聯，電芯串聯能夠翻倍輸出電壓，并聯能夠雙倍輸出的電流。連接兩個以上的電芯，一般人都會想到使用電烙鐵和銅導線焊接，但300℃以上的焊接溫度會使鋰電池的安全閥自動打開而報廢甚至使電池爆炸，所以就必須采取更為妥善的方法，工業上就是采用了碰觸焊，利用焊機輸出的電流將連接件和電池的電極的表面熔焊而連接的。但作為普通的業余愛好者或者DIYer，要實現碰觸焊就必需有用一部點焊機。工業用的點焊機功率比較大，體積大，能耗也大，經濟上的投入大，不適合個人業余使用和擁有。所以一臺相對功率小，體積小，能耗小，經濟投入小的小型點焊機更是眾多DIYer的夢寐以求之物。

一臺多大的功率焊機才合適業余使用呢？首先，先搞清楚焊接的對象。導體材料有銅、鋁、金、銀、鐵、不銹鋼、鎳等等，在這些金屬材料中，銅的電導率僅次于銀而位列第二，但是銅有個缺點，在空氣中容易氧化。實際上你看到的所謂“鎳片”只是鍍鎳的銅片而已，鍍鎳就是為了防止銅片氧化。但銅又有個缺點，作為電池負極極片時，長時間會受到腐蝕而損壞。電池當然可以用銅連接，銅的導電性能肯定是優于鎳的，但一般鋰電池PACK是一般采用0.15mm～0.4mm厚度的N6鎳合金帶焊接，鎳是一種銀白色的鐵磁性金屬，密度8.89g/mm3，熔點1435～1446℃，比熱容434.72 J/（Kg·K），20℃時的電阻率9.5·cm。鎳還具有良好的抗氧化性，在空氣中，鎳表面形成NiO薄膜，可阻止進一步氧化。那么需要多大的電流才能夠使鎳片熔焊呢？也就是焊接鎳片時需要多大的電流。

一、鎳片焊接電流的計算

假設厚度為0.4mm的N6鎳片焊接面積為1mm2，則該鎳片在2秒鐘內完成焊接的熔接電流可由下列式子計算得到。（密度8.89g/mm3，熔點1435～1446℃，比熱容455.838 J/（Kg·K），常溫20℃時的電阻率9.5·cm）。

1、焊點的質量

2、焊接的能量

3、焊接的阻抗

假設導線電阻、銅電極與鎳片的接觸電阻等的總和為：0.2 Ohm。

4、焊接的電流

二、變壓器的計算

1、變壓器容量計算

變壓器副邊繞組可以是單個繞組，或是多個繞組，每個繞組的電壓、電流分別是21、21、22、22、23、23…則輸出功率為：2=2121+2222+2323。

業余條件下，輸入電壓為220V50Hz，而輸出電壓一般不超過10V～12V，設定只有一個輸出為5V，則：

2、鐵芯的計算：變壓器功率與鐵芯截面積的數值有以下關系（經驗公式）