電磁感應(yīng)電烙鐵

韓善強(qiáng) 韋玉平

[摘 要] 電烙鐵是電工電子制作和電器維修的必備工具，主要用途是焊接元件及導(dǎo)線，按機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)熱式電烙鐵和外熱式電烙鐵;按功能可分為無(wú)吸錫電烙鐵和吸錫式電烙鐵;根據(jù)用途不同又分為大功率電烙鐵和小功率電烙鐵。現(xiàn)在市面上最常見(jiàn)的電烙鐵都是用電阻絲作為發(fā)熱元件，結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，可是也存在著電線容易燙壞漏電，發(fā)熱元件漏電等安全隱患，尤其是在學(xué)生實(shí)習(xí)過(guò)程中，可能出現(xiàn)觸電的安全事故，所以設(shè)計(jì)這款電磁感應(yīng)電烙鐵，解決了一般電烙鐵存在的安全隱患。

[關(guān)鍵詞] 電磁感應(yīng);發(fā)熱元件;用電安全;高頻振蕩電路

一、研究背景

學(xué)校在安排電子實(shí)習(xí)過(guò)程中，電烙鐵是必不可少的工具，而在實(shí)習(xí)期間，學(xué)生常常因?yàn)榇中拇笠猓瑢㈦娋€燙壞引起短路，又或在使用中不注意檢查電烙鐵的狀況，引起觸電現(xiàn)象。安全小事故常有發(fā)生，鑒于此種情況，設(shè)計(jì)這款電磁感應(yīng)電烙鐵，將電烙鐵的電壓降低到安全電壓之下，從而避免了觸電情況發(fā)生。

二、電磁感應(yīng)加熱的原理

1.漩渦現(xiàn)象：在金屬導(dǎo)體外面繞上線圈，再讓線圈通入交變電流，那么線圈中就產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。作用于金屬導(dǎo)體上，在金屬導(dǎo)體的圓周方向會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，電流的方向沿導(dǎo)體的圓周方向轉(zhuǎn)圈，就像一圈圈的漩渦。

在金屬塊中形成閉合回路的感應(yīng)電流叫作渦電流，簡(jiǎn)稱渦流，由于金屬導(dǎo)電性強(qiáng)，產(chǎn)生的電流很大。

2.渦流說(shuō)白了就是電磁感應(yīng)的一種情況，而有兩種情況可以產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象：

a.閉合電路中的一部分導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

b.穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化。

3.利用渦流現(xiàn)象，可以很好地為人類服務(wù)，其中由于渦流電流很大，在導(dǎo)體中可以瞬間產(chǎn)生熱量，在工業(yè)中可以用來(lái)制熱。

4.電磁感應(yīng)發(fā)熱原理：使用電子控制技術(shù)，在線圈上加上高頻電壓，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而在線圈中的金屬中產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，產(chǎn)生高效率的清潔熱能。

三、電磁感應(yīng)電烙鐵結(jié)構(gòu)（如圖所示）

四、控制器

主要由四個(gè)部分組成，分別是整流降壓電路、濾波電路、高頻輸出電路、高頻信號(hào)發(fā)生電路。

1.整流降壓電路

作用：將220V交流電壓轉(zhuǎn)換成15V的直流電壓。

電路說(shuō)明：主要由四個(gè)晶閘管組成橋式整流電路，通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)整流降壓的效果。在輸入電路中，要加上保護(hù)保險(xiǎn)，以防止短路等現(xiàn)象發(fā)生。

2.濾波電路

作用：主要是將整流降壓電路過(guò)來(lái)的波動(dòng)電壓，變成平穩(wěn)的直流電。

結(jié)構(gòu)：由電容和電感組成П型濾波電路，其中電感線圈的功率跟烙鐵的功率成正比。

3.高頻信號(hào)電路

作用：產(chǎn)生高頻觸發(fā)信號(hào)，給整流降壓電路的晶閘管提供需要的觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)給高頻輸出電路的大功率三極管提供開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)。

結(jié)構(gòu)：信號(hào)電路主要使用555集成電路組成的振蕩電路，這種電路性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，電路設(shè)計(jì)成熟，可以拿來(lái)使用，只要調(diào)整一下信號(hào)的頻率就可以。

4.高頻輸出電路

作用：向電磁線圈提供穩(wěn)定可靠的高頻電流，使得電磁線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，從而在線圈內(nèi)的烙鐵頭上產(chǎn)生漩渦現(xiàn)象發(fā)熱。

組成：主要由大功率開(kāi)關(guān)三極管組成，其中還要加上限流電阻，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。

5.烙鐵頭

由于是使用電磁感應(yīng)原理，線圈作用于鐵才能更好地產(chǎn)生熱效應(yīng)，所以這里的烙鐵頭需要特制，在銅外圈中間鉗上鐵芯，才能更好地發(fā)熱。

五、安全問(wèn)題

現(xiàn)在最常見(jiàn)的電烙鐵是電阻絲加熱電烙鐵，這就存在著漏電問(wèn)題，容易產(chǎn)生觸電現(xiàn)象，現(xiàn)在電磁感應(yīng)電烙鐵是由控制器輸出15V電壓，即便出現(xiàn)漏電，也在安全范圍之內(nèi)，就算是連接線燙壞了，發(fā)生短路，控制器中的保護(hù)裝置也會(huì)將電路切斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于高頻渦流模式的高效率電烙鐵的研究與設(shè)計(jì)[D].延吉：延邊大學(xué)，2015.

[2]王向華，李莉，劉南平.智能型多功能電烙鐵的研制[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（1）：66-68.

[作者單位]

江蘇省連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校

（編輯：張佳琪）