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下面的叙述有点长，但我想这是有必要的。 做电热切割器至少先具备两样东西——电源和电热丝。但是应该怎样的电源和电热丝呢？凡是用到电的都应该考虑用电安全问题，首先确定电源的输出电压不高于安全电压36v，其次是电源必须是安全的隔离电源，最后是电源的输出功率至少能满足切割要求。 1、《电工学》课本告诉我们，不高于36v的电压叫做安全电压。实际中，由于环境因素和人体健康因素的变化，36v以下的电压也有可能使人触电。因此，制作热切割器的电源输出电压应该控制在36v以下，一般不要选择高于12v的。 2、即使电源输出电压不高于36v，但没有电气隔离的电源对人体也是有危险的，比如自耦变压器。所以，选用输入端和输出端无电气联系的安全电源。 3、电热切割器是利用电流的热效应是导体产生高温，从而融化KT板起到切割作用。电源应该满足一定的功率要求。小了切不动，或者切割工作效率低；太大了切得凹凸不平，同时产生大量有害气体，影响人体健康。所以电源输出功率应大于或等于切割所需功率。 如果你拥有的电源能满足以上3点要求，那么，你可以考虑切割器的结构、尺寸和制作支架了。但做好了支架，又该做些什么呢？应该给你做好的支架安装上电热丝了，但用哪种材质、规格的电热丝呢？只要在网络上搜索一下，就会得到大量的信息，有很多人推荐使用钢质的琴弦。在这里我要说，这不是一个很好的选择，除非你拥有一个功率强大的电源，如电脑用的那种。下面我们来讨论这个问题。 中学《物理》教材中告诉我们，电流经过导体时产生的热量可以由焦耳定律确定，即电流通过导体产生的热量等于电流的二次方、导体的电阻和通电时间三者的乘积。电流的二次方和电阻的乘积，就是导体消耗的热功率。所以，选择电热丝时，既要考虑通过电热丝的电流大小，也要考虑电热丝的电阻，即电流要大，电阻也要大，这样电热丝的热功率大，同样时间里产生的热量多，温度才高。但时电流和电阻又是矛盾的，在电源不变时，电阻越大，电流越小，怎样解决好这个矛盾，是制作一个好用的热切割器的关键，所以电阻丝应该选择电阻率大的材料。钢质吉他弦和镍铬合金电炉丝相比较，就电阻率而言，镍铬合金的电阻率大，更适合用来做电热器具；如果通过的电流和导体电阻、粗细相同，两者总发热量是相同的，但吉他弦的长度比较长，单位长度的热功率比电炉丝的小，切割的效率较低，所以只有通过减小长度（减小电阻）增大电流，才能提高单位长度的热功率，这样要求电源的内阻要小，输出能力要大，使得很多已有的电源都不能使用。因此，有的人一提到做热切割器就建议用电脑电源，认为普通小功率变压器不行，甚至建议电流要达到多少安倍以上，其实都是因为选错了电热丝。 上面的分析已经说明了，电阻率大的合金丝最适合做热切割器，电热丝越细，切割的口越小。但有的人会认为，市面上买到的电炉丝直径比吉他弦粗， 相比之下，要漂亮的切割还是选吉他弦好。其实电热丝不一定要用电炉丝，只要是电阻率较大的线材都可以使用。为此，我特意做了一个小型的热切割器来试验。电源选用功率只有的变压器，选用其中一组6伏的输出串联一个可连续调压电路供电，电热丝用线绕电阻拆的电阻丝，直径约0.3毫米，长30厘米。用万用表测得电热丝电阻3欧，通电后把电热丝两端电压调整到2伏，此时刚好能将KT板很缓慢地一分为二。因为镍铜合金的电阻率很稳定，所以忽略温度对电阻的影响，计算出电阻丝单位长度的热功率约为0.044瓦/厘米。将电压调整到3伏，切割速度大大提高，切割面上有拉丝现象，此时为0.1瓦/厘米。电压调整到4伏，切割质量和速度都很好，切面光滑，此时为0.17瓦/厘米。由于串联了调压电路，电压只能调到4伏，再也提不上去了，但心中已经有数了。在电压小于或等于4伏时，都没有闻到气味。去掉调压电路后，电压上升到4.5伏，结果切割时听到了吱吱声，还闻到了气味，此时为0.225瓦/厘米，功率6.75瓦，电流1.5安。测量变压器空载电压有7.4v，说明变压器内部消耗太大，应该增加电热丝电阻，由于手头上没有更细的电阻丝了，怎么办呢？“自己动手，丰衣足食”这句话记不得是谁说的了。细砂纸磨，小刀子刮，硬是在长度不变的情况下，做出了4欧的电阻丝，接上电源再试，此时电压5伏，功率6.25瓦，0.208瓦/厘米，电流1.25安，切割时无声无味，平整光滑，速度也很合适。如果不改变粗细，将电阻丝长度增加到40厘米，仍保持0.208瓦/厘米，则有效切割的宽度净增10厘米。 以上实验说明，要做一个热切割器，不仅又有可用的安全电源，在选择电热丝时也要恰当，否则，制作当中就会遇到困难，比如，电源发烫，但电热丝发热量小，不能切割；或者，已有的电源用不上，需另外在电源上投入资金等等。 |
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发表于 2009-12-29 22:17
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