业余条件下点焊机变压器的设计

■文/余俊杰

业余条件下点焊机变压器的设计

■文/余俊杰

在业余条件下通过计算对锂电池组装时的焊接电流大小的确定，以及按照所得参数对点焊机变压器的电气参数的计算。

点焊机 变压器 设计

随着科学的发展，社会的进步，电池在日常生活中扮演着越来越重要的地位。从随身的数码产品、到儿童玩具、出行代步的车辆，都能发现电池的身影。从生活中出现得最早的水银干电池、碱性电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、磷酸铁锂电池到现在最为广泛应用的锂电池，从一次性到可充电式的反复使用。电池已经经历过很“长”的发展历史。尤其锂电池的出现，使得电池的应用更为广泛。从当初的小电流低电压（单个电芯）到现在相对的大电流高电压。

但无论是小电流低电压还是大电流高电压都离不开电池的组合：最基本的组合就是串、并联，电芯串联能够翻倍输出电压，并联能够双倍输出的电流。连接两个以上的电芯，一般人都会想到使用电烙铁和铜导线焊接，但300℃以上的焊接温度会使锂电池的安全阀自动打开而报废甚至使电池爆炸，所以就必须采取更为妥善的方法，工业上就是采用了碰触焊，利用焊机输出的电流将连接件和电池的电极的表面熔焊而连接的。但作为普通的业余爱好者或者DIYer，要实现碰触焊就必需有用一部点焊机。工业用的点焊机功率比较大，体积大，能耗也大，经济上的投入大，不适合个人业余使用和拥有。所以一台相对功率小，体积小，能耗小，经济投入小的小型点焊机更是众多DIYer的梦寐以求之物。

一台多大的功率焊机才合适业余使用呢？首先，先搞清楚焊接的对象。导体材料有铜、铝、金、银、铁、不锈钢、镍等等，在这些金属材料中，铜的电导率仅次于银而位列第二，但是铜有个缺点，在空气中容易氧化。实际上你看到的所谓“镍片”只是镀镍的铜片而已，镀镍就是为了防止铜片氧化。但铜又有个缺点，作为电池负极极片时，长时间会受到腐蚀而损坏。电池当然可以用铜连接，铜的导电性能肯定是优于镍的，但一般锂电池PACK是一般采用0.15mm～0.4mm厚度的N6镍合金带焊接，镍是一种银白色的铁磁性金属，密度8.89g/mm3，熔点1435～1446℃，比热容434.72 J/（Kg·K），20℃时的电阻率9.5·cm。镍还具有良好的抗氧化性，在空气中，镍表面形成NiO薄膜，可阻止进一步氧化。那么需要多大的电流才能够使镍片熔焊呢？也就是焊接镍片时需要多大的电流。

一、镍片焊接电流的计算

假设厚度为0.4mm的N6镍片焊接面积为1mm2，则该镍片在2秒钟内完成焊接的熔接电流可由下列式子计算得到。（密度8.89g/mm3，熔点1435～1446℃，比热容455.838 J/（Kg·K），常温20℃时的电阻率9.5·cm）。

1、焊点的质量

2、焊接的能量

3、焊接的阻抗

假设导线电阻、铜电极与镍片的接触电阻等的总和为：0.2 Ohm。

4、焊接的电流

二、变压器的计算

1、变压器容量计算

变压器副边绕组可以是单个绕组，或是多个绕组，每个绕组的电压、电流分别是21、21、22、22、23、23…则输出功率为：2=2121+2222+2323。

业余条件下，输入电压为220V50Hz，而输出电压一般不超过10V～12V，设定只有一个输出为5V，则：

2、铁芯的计算：变压器功率与铁芯截面积的数值有以下关系（经验公式）