اتصال کوتاه

.

.

این روزهای ملال‌آور کرونایی که همه را خانه‌نشین کرده، شاید بهترین موقعیت برای به کار انداختن خلاقیت‌ها و توانایی‌های فنی ما باشد.

پس از این که تمام خانه به انظمام زیرزمین و پشت‌بام را سه بار زیر و رو کرده و کارتن‌هایی را که چند سال دست نخورده بودند، باز کردیم و چیزهایی از زمان‌های دور را پیدا کردیم و یادگارهایی از گذشته قطره اشکی بر گوشه‌ی چشم‌مان نشاند... و پس از این که دیگر کاری برای انجام دادن باقی نماند، وقت آن رسیده که به سراغ ساخت و ساز برویم: ساخت یک آهنربای برقی یا «الکترومگنت» پرقدرت!

این آهنربای برقی با هدف جابجا کردن بارهای فلزی سنگین مانند ورق آهن و تیرآهن ساخته شد و در عمل نشان داد که توانایی بلند کردن تا 200 کیلوگرم را دارد.

در کلیپ زیر مراحل ساخت این آهنربای برقی به تصویر کشیده شده است و پس از تماشای آن، خوب است متن مقاله هم خوانده شود!

.

اینجا کلیک بزنید

.

لوازم و مراحل ساخت آهنربای برقی

قطعات اصلی در ساختن این آهنربا را سه عدد ترانسفورماتور بازیافتی از اجاق‌های مایکرویو کهنه و خراب تشکیل می‌دهند و به این ترتیب، ما با ساخت این آهنربای برقی تا حدودی به حفاظت از محیط زیست هم کمک می‌رسانیم تا وسایلی که هنوز قابل استفاده هستند، «دور» ریخته نشوند.

دور ریختن واقعاً فعل نامشخصی است، چون هیچکس به درستی نمی‌داند که «دور» کجاست؟ ما هیچ تعریف مشخص و معینی از «دور» در ارتباط با زباله و به ویژه زباله‌های خطرناک و قابل بازیافت نداریم، یا حداقل من تا به حال به تعریف فکرشده‌ای از این کلمه برخورد نکرده‌ام. چه بسا همین مساله‌ی روی زمین ماندن تعریف استاندارد این کلمه باعث شده که گاهی حتی مناطق جنگلی در کشور خشک و کم‌آب ما «دور» به حساب می‌آید و مثلاً زباله‌های مرکز استان گیلان در جنگل «دور» ریخته شود...

خوب، برگردیم به آهنربای برقی خودمان و ادای سهم خود به حفاظت از محیط زیست‌مان.

.

.

ترانسفورماتور اجاق مایکروویو

توان الکتریکی ترانسفورماتور اجاق‌هایی که با نیروی ریزموج‌ها گرما ایجاد می‌کنند، در حدود 1200 ولت-آمپر است. این توان الکتریکی می‌تواند نیروی مغناتیسی بسیار شدیدی ایجاد کند که خواسته‌ی ما را در این پروژه برآورده خواهد ساخت.

این ترانسفورماتورها دارای یک پیچش اولیه و دو پیچش ثانویه هستند. پیچش اولیه که با سیم لاکی نسبتاً کلفتی پیچیده شده، به برق شهر 220 ولت وصل می‌شود (خطر جانی!). یکی از پیچش‌های ثانویه‌ی این ترانسفورماتور، ولتاژ «رشته‌ی التهابی» (فیلامان) لامپ را تامین می‌کند و ولتاژ کمی در حدود 5/3 ولت با جریانی در حدود 10 آمپر دارد. اما، پیچش دوم ثانویه، که با سیم لاکی نازک با دور بالا پیچیده شده، دو هزار ولت تولید می‌کند (خطر جانی!). بنابراین، این پیچش ترانسفورماتور  «افزاینده‌ی ولتاژ» است.

لامپ الکترونی مولّد ریزموج در اجاق با این ولتاژ تغذیه می‌شود. این لامپ «مگنترون» نام دارد که در مورد آن پیش از این مطالبی داشته‌ایم.

برای عایق‌کردن و جداسازی الکتریکی بین پیچش‌های اولیه و ثانویه در این ترانس‌ها، پیچش‌های اولیه و ثانویه، نه بر روی هم، بلکه در کنار هم پیچیده شده اند و کاملاً از هم مجزّا هستند. بنابراین، می‌توان به سادگی پیچش ولتاژ بالا را از این ترانس بیرون آورد و فقط پیچش اولیه‌ی 220 ولتی را در آن باقی گذاشت.

.

.

این همان تغییری است که ما باید در سه عدد ترانسفورماتور مایکروفر انجام دهیم تا بتوانیم از آن‌ها در ساخت آهنربای برقی پرقدرت خود بهره‌گیری کنیم.

برای بیرون کشیدن پیچش ثانویه از ترانس، باید آهن هسته‌ی آن را باز کنیم. در ترانسفورماتورهای کوچک‌تر ورقه‌های هسته به پیچ و مهره به هم بسته شده‌اند، اما در ترانس‌های مایکروفر این ورقه‌ها به هم جوش داده شده‌اند. پس باید محل جوش را با استفاده از ابزار بُرش برقی (فلکس) و تیغه‌ی مناسب و تا حد امکان نازک با دقت بُرِش زد.

.

.

پس از جدا کردن قسمت بالای هسته، دسترسی به سیم‌پیچ‌ها حاصل می‌شود.

حال نوبت بیرون آوردن پیچش ثانویه از داخل بازوی مرکزی ترانس است. لاکی که روی این پیچش‌ها ریخته و خشک شده، آن‌ها را در جای خود به سختی ثابت نگه داشته، طوری که برای بیرون آوردن پیچش‌ها، بدون این که آسیب ببینند، باید با حوصله و دقت فراوان کار کرد.

.

.

پس از بیرون آوردن پیچش ثانویه، پیچش اولیه‌ی ترانس را دوباره در محل خود جا می‌زنیم.

اکنون، سطح زیر اشغال سه عدد ترانس را طوری که به صورت یک مثلث کنار هم چیده شوند، اندازه می‌گیریم و متناسب با آن یک فلنج به شکل دایره از جنس فولاد ضخیم تهیه می‌کنیم. این فلنج کف محفظه‌ی آهنربا را تشکیل می‌دهد. برای ساخت این کف از ورق فولادی به ضخامت یک سانتی‌متر استفاده شده است تا نیروی وزن بار نتواند سازه‌ی آهنربا را دچار تغییر شکل کند. قطر فلنج در نمونه‌ی ما 25 سانتی‌متر قطر داشت.

.

.

در مرکز این فلنج سوراخی به قطر 10 تا 12 میلی‌متر برای نصب قلاب زنجیر ایجاد می‌گردد. از طریق این قلاب، آهنربا به یک جراثقال زنجیری یا سقفی-دروازه‌ای آویزان می‌‌شود. در فاصله‌ی چند سانتی‌متری از لبه‌ی فلنج نیز سوراخ مشابهی ایجاد می‌شود. از این سوراخ برای عبور دادن کابل برق استفاده خواهد شد.

دور فلنج حلقه‌ای فولادی از تسمه به ضخامت 5 میلی‌متر و به پهنای 5 سانتی‌متر جوش می‌شود تا محفظه‌ای استوانه‌ای شکل بگیرد. ارتفاع داخلی این دیواره 4 سانتی‌متر خواهد بود که برابر با پهنای تسمه به کسر ضخامت فلنج است.

.

.

حلقه با یک مهره در مرکز محفظه محکم شده، دور مهره به فلنج جوش می‌شود. سپس برای ادامه‌ی کار موقّتاً حلقه از محفظه جدا می‌شود.

پس از آماده شدن محفظه، ترانسفورماتورها به ترتیبی که قبلاً در نظر گرفته شده بود، درون آن چیده می‌شوند و برای این که برای انجام مرحله‌ی بعدی ساخت، از جای خود تکان نخورند، به فلنج چسبانده می‌شوند. سپس لبه‌های نشست هسته‌ی ترانس‌ها روی فلنج به همدیگر جوش داده می‌شوند. این باعث یکپارچه شدن آهنرباها و محفظه‌ی آن‌ها می‌شود.

.

.

حال وقت ایجاد اتصالات الکتریکی ترانسفورماتورها با دنیای بیرون از آن  است. سه ترانس با هم موازی وصل می‌شوند. کابل برقی با سیم‌های افشان و  روکش لاستیکی (کابل نَرم) انتخاب می‌شود تا قابلیت انعطاف داشته باشد. کابل از سوراخ کنار لبه‌ی محفظه عبور داده، سر سیم‌های آن به ترانس‌ها وصل و به خوبی عایق‌کاری می‌شوند و خود کابل در کف فلنج خوابانده می‌شود.

.

.

حال وقت آن است که فضای خالی درون محفظه‌ی آهنربا با رزین اپوکسی پر شود. این کار باعث می شود که قسمت‌های الکتریکی آهنربا و اتصالات آن‌ها از وارد شدن آسیب مکانیکی در امان باشند، و در مقابل عوامل آب و هوایی محافظت شوند و از نفوذ رطوبت به آن پیش‌گیری شود. می‌توان پس از پر کردن محفظه، مقداری پشم‌شیشه (فایبرگلاس) در داخل رزین، که هنوز سفت نشده است، فرو برد و از این طریق به استحکام آن افزود.

.

.

ارتفاع هسته‌ی ترانسفورماتورها بلندتر از دیواره‌ی محفظه و سطح رزین ناهموار است. اضافی هسته‌ها با ارّه بریده می‌شود و سپس سطح کاری آهنربا زیر ماشین صفحه‌تراش صاف و صیقلی می‌شود.

.

..

.

نکته این که حذف ماده‌ی اضافی هسته‌ی ترانسفورماتورها در عمل باعث افزایش قدرت آهنربایی آن‌ها شد.

.

.

در نمونه‌ای که فیلم آن را دیدید، به رزین پرکننده‌ی محفظه مقداری رنگ سیاه اضافه شده بود.

.

.

.

آهنرباهای حرفه‌ای

آهنرباهای الکتریکی حرفه‌ای و کارخانه‌ای در ساختار عمومی خود تفاوت زیادی با این ساخته‌ی ما ندارند. مهم‌ترین تفاوت در ولتاژ تغذیه‌ی آن‌ها است. منبع تغذیه‌ی نمونه‌ای از الکترومگنت که نویسنده از پیش در اختیار داشت، شامل یک ترانسفورماتور 24 ولت با جریان 15 آمپر و پشتیبانی با دو باتری 12 ولت خودرویی بود. انتخاب این ولتاژ و استفاده از ترکیب برق و باتری به این دلایل است: یکم) فرض کنیم که آهنربا با استفاده از برق شهری (ترانس 24 ولت) تیرآهن سنگینی را بلند کرده است. ناگهان برق قطع می‌شود. آیا باید اجازه دهیم که تیرآهن از ارتفاع به زمین سقوط کند؟ خیر. در اینجا از نوعی سامانه‌ی تغذیه‌ی بی‌وقفه استفاده می‌شود که در صورت قطع برق، فوری از طریق یک کنتاکتور باتری‌ها ولتاژ و توان الکتریکی لازم را به آهنربا تحویل می‌دهند و همزمان یک آلارم و اعلام خطر دیداری و شنیداری به کار می‌افتد تا کاربر و دیگر حاضران در محیط، در جریان وضعیت اضطراری قرار گیرند، بار را به زمین بگذارند و به رفع اشکال بپردازند. دوم) امنیت کاربران از لحاظ برق‌گرفتگی است. باید در نظر داشت که این ابزار متحرک در محیط زمخت و خشن صنعتی به کار برده می‌شود و هر آن امکان بروز اتصالی وجود دارد. اما استفاده از ولتاژ 24 هر نوع خطری برای کاربران این آهنربا را منتفی می‌کند. سوم) قابلیت استفاده از این آهنربا در محل‌هایی که دسترسی به برق 220 ولت وجود ندارد، این دستگاه‌ها را به وسایلی پُرتابل تبدیل می‌کند که با دو باتری خودرویی به کار انداخته می‌شود.

.

.

نیروی آهنربا

همان طور که پیش از این نیز گفته شد، این آهنربای برقی با هدف جابجا کردن بارهای فلزی سنگین مانند ورق آهن و تیرآهن ساخته شد و در عمل نشان داد که با اطمینان کامل توانایی بلند کردن تا 200 کیلوگرم را دارد.

.

.

اما معتقدیم که الکترومگنت ما توانایی بلند کردن بارهایی تا 600 کیلوگرم را هم تحت شرایط ایده‌آل دارد. این شرایط عبارتند از: ضخامت مناسب فلز، کیفیت منبع تغذیه و آلیاژ فلز.

.

.

با روشی که تشریح شد، امکان ساخت آهنرباهای قوی‌تر با تعداد ترانس بیش‌تر و با ترانس‌های نیرومندتر وجود دارد. اما نباید از یاد برد که هنگام اجرای هر پروژه‌ی فنی، به ویژه هنگامی که حاصل کار می‌تواند خسارت‌های سنگین و غیر قابل جبران ایجاد کند، همواره باید سناریوهای مختلفی از مخاطرات و ریسک‌ها را در نظر گرفت و برای آن‌ها راه حل پیش‌بینی و اجرا کرد.

.

.

همان طور که چند بار در متن خواندید، توصیه‌ی اکید این تارنما به شما این است که این دستگاه را نسازید!

.

.

مطالب مرتبط:

طرز ساختن یک دستگاه «آهنرباساز»

فیلم: استفاده از ترانس ماکروفر برای ساخت دستگاه جوش نقطه

فیلم: مغناتیس-02: مغناتیس چیست؟

فیلم: مغناتیس -10: میدان مغناتیسی ناشی از پیچۀ حامل جریان

چگونه سیم‌پیچ‌های چند لایه را محاسبه کنیم؟

چگونه توان یک ترانسفورماتور نامشخص را برآورد کنیم؟

آشنایی با ساز و کار درونی یک لامپ مگنترون

.

.

آخرین به روزرسانی:

.

.

.