帕塞奇尼电刀。方案、说明

养蜂场电动刀。无线电电子电气工程百科全书

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本文描述了一种电动养蜂刀，它没有工业生产的类似产品的缺点。设计的简单性、易于使用的元素和材料基础的使用使得它可以在家里重复使用。

抽出蜂蜜时打开蜂巢的最流行方法是用特殊的养蜂刀切掉密封蜂巢的蜡帽。传统技术如下：将一套蜂刀浸入盛有沸水的容器中——通常至少四到五把。他们拿出一把刀，甩掉水（如果它进入蜂蜜，就会变酸），然后快速地用锯切动作打开蜂巢，直到刀冷却。通过熔化蜡来进行开孔。机械力应尽可能小，以避免细胞起皱。几秒钟后，刀冷却下来（其温度变得低于蜡的熔点），因此再次将其浸入盛有沸水的容器中，取出下一把刀，然后重复该过程。为了避免蜜蜂袭击，打开蜂巢并泵出蜂蜜是在封闭的房间中进行的：在野外，它是一个帐篷，在固定条件下，它是任何合适的房间。工作条件相当困难：由于炉子连续工作而导致高温，由于容器中装有沸水而导致高湿度。由于蜂蜜的高吸湿性，刀上存在水和空气湿度高，会降低其质量。

然而，尽管使用沸水加热的养蜂刀存在一些缺点，但大多数养蜂人更喜欢传统的打开蜂巢的方法，拒绝使用该行业生产的看似更方便的电动养蜂刀。不幸的是，工业电刀确实并非没有“固有”的缺点。因此，在工作中不可避免的中断期间，刀片的加热超过了水的沸点，这就是为什么当恢复工作时，蜂蜜会焦糖化并燃烧。加热器功率不足和刀片材料的导热率相对较低，导致在操作过程中切削刃的温度降至蜡的熔点以下。而且镍铬丝加热器并不是电刀最可靠的部件。

经过多年的实验，我开发了电动蜂刀的设计，并已使用了十多年。在开发的时候，我是从以下几个方面出发考虑的。

1. 蜂窝体的开口是通过蜂窝体密封处的热作用来实现的。机械力应尽可能小以避免细胞皱折。刀片切削刃的温度应高于蜡的熔化温度（64 ^оC) 考虑散热强度至少提高 10°C，即大约 75°C。任何模式下刀片的最高温度应低于水的沸点，即不应超过95℃。您不必担心蜂蜜过热 - 由于蜂蜜和蜡的导热性较低，只有与刀片直接接触的薄层蜂蜜被加热到 45°C 以上的温度，此时蜂蜜酶被破坏，这仅占蜂蜜总量的百分之一和千分之一，这对其质量几乎没有影响。

2、为了提高生产率，加热器功率必须足够大，并且热刀刀刃回路的热阻必须最小。该刀必须能够由交流和直流电源（电池、汽车电气系统等）供电。它应该消耗来自网络的大部分电力；来自自治源的电力消耗应该减少。该刀可在较宽的加热温度范围内工作，因此其功率可以离散调节。

通过用高导热率的材料制造刀片可以满足最小热阻的要求。银具有最高的导热系数 - 418,7 W/m-K，但用这种金属制成的刀太贵了。铜的指定参数稍差一些 - 389,6 W/m-K。钢的导热系数比铜低8,5倍，完全不适合制作电刀。通过用 3 毫米厚的铜片制作一把刀，我们获得的热阻与刀片厚度为 2 毫米的银刀相当。

无需担心铜与蜂蜜中的有机酸发生化学反应——甚至我们的曾祖母也认为铜盆是制作果酱的最佳器具。

3.加热器温度不宜超过100 ^оC、为了改善加热器到刀片的热传递，必须保证加热器和刀片之间的最大接触面积。

在此基础上，研制了一种电动养蜂刀，现对其进行说明，敬请读者关注。该刀的电子部分原理图如图所示。 1、设计如图。 2. 该器件包含一个由工作在有源模式的强大晶体管 VT1-VT5 组成的加热器、一个密封热继电器 KK1（当温度达到 95 °C 时关闭加热器）以及一组肖特基二极管 VD1（用于整流交流电）。在静止条件下运行时的电流。

帕塞奇尼电刀
图。 1

帕塞奇尼电刀
图。 2

电刀的设计基础是刀片 6，由 3 毫米厚的铜片制成。直径为3...8mm、弯曲成拉丁字母Z形状的铜管10用硬焊料焊接到其上。由绝缘材料制成的手柄2附接至管。连接器插头 1 (XP1) 固定在其末端。它及其相应的插座 XS1（在连接电缆上）由可拆卸连接器 ШР 制成，其引脚直径为 0,8...1 mm，为此，从连接器的引脚和插座部分切下必要的碎片一把钢锯。

晶体管 7 (VT1-VT5) 使用 6 个沉头 M3 螺钉固定到刀片上，并拧入刀片上的螺纹孔中。相同的螺钉用于紧固（通过云母垫片）二极管组件 9 (VD1)。用支架和 M8 螺钉（图 1 中未显示）将热继电器 2 (KK2) 压在刀片上。为了改善传热，叶片和指定部件的接触表面采用导热膏 KPT-8 进行润滑。

由于KT829系列复合晶体管基极的静态电流传输系数有很大的分布（仅对其最小值进行归一化，等于750），因此在安装到位之前，为每个晶体管分别选择电阻R1-R5，直到获得的集电极电流等于 1,5 A（图 3，a）。这些电阻器的散热很困难，因此希望在它们上消耗尽可能少的功率。显然，这在高电阻器电阻的情况下是可能的，即，当使用具有尽可能高的静态电流传输系数的晶体管时。

帕塞奇尼电刀
图。 3

所有电气连接均通过锡铅焊料焊接完成。要连接到插头 1，请使用横截面为 1 mm 的电线² 在耐热绝缘中。

安装完成后，用自动密封剂10充分覆盖零件和电线，并用盖子4封闭。它由0,6...0,8mm厚的铜片通过使用艺术压印技术和两次中间退火进行锤击制成。在与盖4的连接处，将管3压平，并将盖锯掉，以保证连接顺畅。

重复设计时，建议使用 M2 螺钉和螺母将盖子临时固定在刀片上。一天后，密封剂固化后，可以用沉头铜铆钉替换螺钉（它们不能立即安装 - 由于铆接过程中产生的振动，密封剂会泄漏）。去除多余的密封剂，磨利刀片，如图所示。 2、打磨。无论工作强度如何，用这种方法制成的刀都能确保刀刃的工作温度，并防止蜂蜜燃烧。用一层密封剂覆盖装置并使用紧密配合的盖子可以消除蜂蜜与含有重金属的焊料的接触。

如前所述，晶体管 VT1-VT5 的集电极电流选择为 1,5 A。因此，在电源电压为 12V 的情况下，每个晶体管消耗（并耗散）功率 121·5 = 18 W。在静止状态下，刀由功率为1W的降压变压器T150供电。电压为1V的次级绕组II.2和II.12串联。 XS1 插座通过 PVS 3x1,5 线连接到变压器的次级绕组。当将XS1插座连接到XP1插头时，VD1二极管组件上形成全波整流器。插座2、3触点之间的跳线保证所有晶体管同时导通，刀消耗的功率为5·18=90W。

当使用独立电源运行时，电源将供给触点 1 和 2（功耗为 3·18 = 54 W）或触点 3 和 4（功耗为 2·18 = 36 W）。在这种情况下，二极管组件VD1用于防止电源电压极性错误。

如果没有 KT829 系列晶体管，您可以使用两个传统晶体管的复合晶体管（图 3，b）。 VT1使用KT315系列晶体管比较方便，因为它们有扁平外壳，安装最方便；VT2使用TO-220封装的低频或中频npn晶体管，最大功耗在集电极功率至少为 25 W，集电极和发射极之间的允许电压至少为 25 V，最大集电极电流至少为 3 A（KT805AM、KT805BM、KT819 任意字母索引等）。基极电路中电阻的阻值必须至少为5 kOhm，否则应将晶体管VT1 更换为另一电流传输系数更高的晶体管。

VD1 组件的二极管必须允许至少 10 A 的正向电流和至少 25 V 的反向电压。这些可以是国产组件 KD271AS、KD271VS、KD272AS、KD272VS、KD273AS、KD273VS 或具有相同参数的单个二极管TO-220 封装。密封热继电器 TLRS-9700，工作温度为 +85...95 ^оC 和开关电流为 10 A，您可以替换两个开关电流为 9700 A 的热继电器 YC9700 或 KSD5，将它们连接到将晶体管组的发射极与 XP2 插头的引脚 3 和 1 连接的电线上的断路处。

这把刀可以在家制作。硬焊接可能会出现困难，但此操作可以在金属修理店或 Rembytkhekhnika 中进行；在极端情况下，可以用铆钉将手柄管固定到刀片上。

该刀使用方便，可靠耐用。

作者：K.莫罗兹

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