电焊机二次侧触电保护器原理及应用

2021-11-03肖同勋

装备维修技术 2021年38期

肖同勋

摘要：文章介绍了交流电焊机及电焊机二次侧触电保护器的工作原理，分析了工作现场使用电焊机二次侧触电保护器的必要性。

关键词：电焊机;电抗器;触电;一次侧;二次侧;安全电压

一、由一起事故引起的思考

事故经过：2014年7月4日某工厂焊工王某准备对地沟内的一段管路进行焊接。由于地沟狭窄，王某右手持焊钳举在右肩后侧匍匐爬进地沟，而他的臀部则紧靠在地沟的铁框上，当王某正在爬行时，其右手上带电的焊钳夹持的焊条不慎接触到他的后颈部，王某大叫一声便失去知觉，后经抢救无效死亡。

事故分析：根据国际电工委员会（IEC）制定的标准，在干燥环境的安全电压为50V，在潮湿环境的安全电压为25V。王某使用的焊机空载电压为60—100V，大大超过安全电压值，地沟的铁框被用作焊机二次侧的一个电极，用来传导焊接电流。由于地沟狭窄，王某在爬行时臀部紧靠铁框，且正值盛夏，汗水湿透了衣服，当带电的焊条接触到其后颈部时，焊机的两极被接通，构成电流回路，导致王某触电。

二、交流电焊机的工作原理

交流电焊机是一种特殊的降压变压器，根據电弧焊接工艺特点要求，空载时焊机有相当高的引弧电压，为60—100 V。正常焊接时，电弧压降为30-40 V，二次电流变化范围大，一般为100-500 A，且能调节焊接电流的大小。

电焊机二次绕组N2在焊接时几乎相当于工作在短路状态，因此需要串联一个铁芯绕组N3（电抗器），用来限制电焊机的二次电流。电抗器铁芯有一段是活动的，通过摇把可调节磁路内气隙的大小。

线圈的电感量L=N??S/l

N-线圈匝数 ?-磁路的磁导率 S磁路面积 l-磁路长度

线圈的电抗值XL=2πfL

当气隙减小（即磁路长度I减小），绕组N3磁路的磁阻变小，N3的电感量L增大，其电抗值XL也增大，则电焊机二次绕组总阻抗增大，焊接电流变小。

从电焊机的原理图可以看出，电焊机的一次、二次绕组没有直接电的联系，而只有磁的联系，因此，在一次侧采用的诸如保护接零、重复接地、漏电开关等措施，只能保护电焊机一次侧（电源侧）的漏电问题，而对于二次侧的漏电则无能为力。

三、电焊机二次侧触电保护器介绍

由于电焊机二次侧工作电流大、电压波动范围大，显然普通的漏电保护器不能适用，对于电焊机的二次侧触电保护必须安装专用的保护装置。

这是一台电焊机二次侧触电保护器工作原理图，其核心部件为图中所示的“降压装置”，一般采用晶闸管调压或串联电抗器降压。

当焊工焊接完毕，电焊机二次电流减小到零，保护器判断为焊机空载，延时1s（时间可调）后减小晶闸管导通角或串接电抗器，使一次侧输入电压降低到70V以下，二次侧电压则降低到24V以下的安全电压，达到防触电保护效果，并且使焊机一次侧空载电流降低90%以上，起到节能降温的效果。