低压电源在口腔技工桌中的应用研究

邰昌国，张华坤，毛 静，欧祥林

（贵州省黔东南民族职业技术学院 临床系，贵州 凯里556000）

1 引言

各种导线常被电蜡刀烫坏，普通电蜡刀在使用过程中常会发生短路，酒精灯长时间连续使用有爆炸的危险，技工打磨机的主机由于过负荷而烧坏等，这些是口腔修复实训室常遇到的安全问题。因此，将口腔修复修复技工桌设计为24V低压的供电系统，减少口腔技工桌上的电源线的数量，避免220V的电源线存在，以保证口腔修复实训用电安全，同时可以直接使用清洁的太阳能及风能，达到节能、环保、安全的目的。

2 口腔技工桌上常使用的电器参数分析

2.1 技工打磨机

牙科技工打磨机由主机及手柄组成，手柄是0～32V的，主机具有供电及控制的功能，供电系统是将220V的生活用电变为30V的低压电，满足打磨机手柄的需要，控制系统由调速、调极及过流保护装置组成。

2.2 电蜡刀

电蜡刀是电能及热能转换器，目前普通的电蜡刀由电烙铁改造而成，一般不可调温；专用电蜡刀可调温，使用220V的电源，有降压供电装置，及调温装置，输出电源为5.0～12.0V，功率为1.5～6.0W，但价格较高。

2.3 台灯

使用220V的节能灯管照明，一般在30W左右。

2.4 吸尘器

使用220V的电机，功率一般数百瓦。

2.5 总功率

总功率为800～2000W。

3 口腔技工桌供电的改进思路

现在的技工使用的是220V电源供电，配有220V吸尘器及220V的节能灯，留有220V的电源接口供220V的电器（打磨机、蜡刀等）使用。但是口腔技工使用的电器基本上使用低压直流输出电源，吸尘器及照明也可以改用低压产品，尤其是照明可以使用LED灯，是直流电源驱动，驱动电压低，功率小，耗电量少，节能省电，同时LED灯照明具有无闪烁，无紫外线，热辐射极低，对人眼无危害等优点［1］。由于成本的原因，现在常用的普通电蜡刀多由电烙铁改装而成，一般为15W以上，由于电烙铁是设计用来焊接金属的，须达到金属焊料的温度，常用焊锡的熔点一般在180～300℃之间［2］；而常用的牙用蜡的熔点在42～95℃［3］，远低于焊锡的熔点，将电烙铁当做蜡刀使用，则非常浪费能源，而且由于温度过高会使蜡气化产生有毒气体，而专用电蜡刀使用的是直流小功率的发热元件，不仅节能省电，而且调温方便。

打磨机、LED灯及低压电蜡刀都有变压装置所以可以将这些电器的变压装置进行合并，使用同一变压装置供电，减少口腔技工桌上的电源线的数量，避免220V的电源线存在，保证口腔修复实训用电安全。吸尘器也可以采用12V或24V直流吸尘器电机，这样可以使修复技工桌直接使用太阳能及风能电源供电，无需逆变器，达到安全、节能、环保、健康的用电目的（图1）。

图1 口腔技工桌低压供电设计示意

4 口腔技工桌采用低压供电后各种电器参数设计

一台技工桌设计为：5V、5WLED节能灯，0～30V、65W技工打磨机手柄（用24V供电能够满足一般打磨需要，同时可避免初学者在使用抛光轮时忘记调速导致抛光轮破裂残片飞出导致人身伤害。使用30V的参数，主要是使手柄与其他打磨机能通用），12V、100W 吸尘器，12V、6W 电烙铁，预留5V、500mA（2.5W）的 USB接口，可供手机等充电用，共计总功率小于200W。

由一个220V转换为24V的直流电源适配器供电，技工桌内的电路分为DC－DC降压模块、LED灯控制模块、打磨机控制模块、低压电蜡刀调温模块及吸尘器控制模块组成，DC－DC降压模块将24V直流电源转换为12V及5V的直流电源，LED灯及USB接口由5V电源供电，打磨机直接用24V直流电源供电，低压蜡刀及吸尘器由12V直流电源供电。

控制面板上有电源指示灯、LED灯开关、打磨机手动开关、打磨机调速开关、打磨机正反转开关、吸尘器手动开关，在技工桌下方设有打磨机脚控开关接口及吸尘器膝控开关。

由于采用24V直流供电，故很容易与光风互补发电系统匹配，无需逆变器。一台技工桌可以由一台300W风力发电机及100W光伏组件配上相应的控制器给两个100Ah、12V蓄电池充电，即可满足需要。多台技工桌，可以使用一个较大功率的电源适配器供电、或使用大功率的光风互补发电系统供电。

5 讨论分析

根据《安全电压JB 3805－83》标准规定，安全电压的定义为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V、6V。通常说的安全电压，是指36V以下的电压。本设计采用的是24V直流电供电，相对220V生活用电来说更安全，但是当出汗的手或湿润的手接触24V电还是有危险的，另外口腔技工打磨金属等产生的金属粉尘导电也会增加触电的危险，所以24V不是绝对安全电压，故在电路中必须采取防直接接触带电体的保护措施［4］。

控制模块与降压模块放在一起，由于降压模块产热大，影响控制模块的工作。将降压模块与控制模块分开，保证控制模块正常工作。

由于使用统一的电源适配器，故在口腔技工桌上减少电源线的的数量，尤其是220V的电源线存在，保证了口腔修复实训用电安全，同时可以直接使用清洁的太阳能及风能，达到节能、环保、安全的目的。由于减少了打磨机主机及其电源线、调温电蜡刀的主机及其电源线，可以使技工桌桌面更简洁。

由于节能电器的使用，使得总功率可以控制在200W以下，远低于一般技工桌800～2000W的总功率。

6 结语

将口腔技工桌220V的交流电源供电改为24V直流电源供电，减少了口腔技工桌上的电源线的数量，尤其是避免220V的电源线存在，避免引发人身触电事故，保证了口腔修复实训用电安全，使技工桌桌面更简洁，使技工桌的总功率大幅度降低，同时可以直接使用清洁的太阳能及风能，最终达到节能、环保、安全、健康的目的。

［1］ 宋冬灵.LED灯应用及展望［J］.科技之窗，2011（9）：123～124.

［2］ 李德涛.量具修理［M］.沈阳：辽宁人民出版社，1963.

［3］ 张 敏，陈治清.口腔材料学［M］.3版.北京：人民卫生出版社，2003.

［4］ 周晓鸣.电工电子手册［M］.武汉：湖北科学技术出版社，2006.