關(guān)于三電極碳弧焊機研制的電路研究

屈寶麗++李娜

摘 要：實用新型三電極碳弧焊機電路及其設(shè)備，包括三電極電路和內(nèi)置三電極碳弧焊機電路的三電極碳弧焊機設(shè)備，其中外置機殼面板上裝有調(diào)壓旋鈕、電壓表、工件接線柱、碳棒接線柱、焊工可以在焊接作業(yè)時，一手持碳棒夾，一手持焊絲夾就能實現(xiàn)對工作電壓大小的調(diào)節(jié)，是一種不用氣體方便焊接薄壁金屬的小型焊機。

關(guān)鍵詞：空調(diào)維修 三電極 碳弧焊 電焊機

中圖分類號：TM933 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0072-02

電焊機是金屬焊接加工領(lǐng)域主要的能耗用電設(shè)備，已被列為國家12類高耗能產(chǎn)品之一。目前在維修空調(diào)、冰箱等制冷電器時，一般都用氧氣焊焊接薄壁金屬管，氧氣焊需要的設(shè)備有乙炔氣罐、氧氣瓶及其附件、膠管等，在焊接作業(yè)過程中時常會造成焊接缺陷，如銅管薄[1]，焊接困難加大、焊接區(qū)域風(fēng)大，氣體保護不好、電弧過長、電壓過高等，而且現(xiàn)在各種交通工具都嚴禁攜帶氧氣瓶和乙炔罐，這就給空調(diào)、冰箱的維修人員帶來極大不便，而碳弧焊是一種不用氣體焊接薄壁金屬的技術(shù)，碳弧焊也可以大大提高工作效率，同時也提高了焊接質(zhì)量的可靠性。

現(xiàn)在的碳弧焊機，如專利號為CN2187087Y的節(jié)能型碳弧焊割機，都只有兩個電極，一個電極接工件，另一個電極接碳棒，焊絲不帶電，要單取焊絲金屬液不便，且在不中斷焊接作業(yè)時，無法實現(xiàn)融取焊絲金屬液或修正工件焊波需調(diào)小電壓，而焊接時又需調(diào)高電壓的需求，這也是碳弧焊技術(shù)不用于焊接，只用于焊割的原因，因為焊割不用焊絲，故兩個電極就能滿足需要。

1 三電極系統(tǒng)分析

電化學(xué)體系借助于電極實現(xiàn)電能的輸入或輸出，電極是實施電極反應(yīng)的場所[2]。一般電化學(xué)體系分為二電極體系和三電極體系，用的最多的是三電極體系。相應(yīng)的3個電極為工作電極、參比電極和輔助電極。工作電極：又稱研究電極，是指所研究的反應(yīng)在該電極上發(fā)生。一般來講，對工作電極的基本要求是：工作電極可以是固體，也可以是液體，各式各樣的能導(dǎo)電的固體材料均能用作電極。輔助電極：又稱對電極，輔助電極和工作電極組成回路，使工作電極上電流暢通，以保證所研究的反應(yīng)在工作電極上發(fā)生，但必須無任何方式限制電池觀測的響應(yīng)。參比電極：是指一個已知電勢的接近于理想不極化的電極，參比電極上基本沒有電流通過，用于測定研究電極（相對于參比電極）的電極電勢。

2 三電極碳弧焊機電路的研究分析

三電極碳弧焊機的研制是一種能克服現(xiàn)有技術(shù)不足的碳弧焊機，如圖1所示，變壓器T的初級端子L1，該初級端子L1兩端分別連接AC200V交流電源的電源端子L和電源端子N，其中，電源端子L與初級端子L1串接有保險絲FU，電源端子N與初級端子L1另一端串聯(lián)有分線開關(guān)SA、分線開關(guān)SA和初級端子L1共同并聯(lián)指示燈HL，特點在于，變壓器還包括擁有公共頭的次級端子L2和次級端子L3，兩者公共頭連接接線柱XS0，次級端子L2另一端[3]串聯(lián)二極管VD1后接入接線柱XS1，VD1正極接XS1端，次級端子L3另一端串聯(lián)二極管VD2后接入接線柱XS2，VD2正極接XS2端，其中XS1和XS0中間并聯(lián)電解電容C1，XS2和XS0中間并聯(lián)電解電容C2和電壓表V，電壓表負極接XS2端。

如圖2所示的焊機設(shè)備，重量低于8 kg，小體積，大功率，包括內(nèi)置三電極碳弧焊機電路、外置殼體4、與電源端子L和電源端子N電源線連接的電源插座1和設(shè)于外置殼體4表面的電壓表以及指示燈3，還包括一調(diào)壓旋鈕5，其與分線開關(guān)連接，一工件接線柱6通過導(dǎo)線連接到接線柱XS2，一碳棒接線柱7通過導(dǎo)線連接至接線柱XS0，一焊絲接線柱8通過導(dǎo)線連接至接線柱XS1，一焊絲夾9，一端接在焊絲接線柱8上，一碳棒夾10，一端插接在碳棒接線柱7上，一工件鉤11一端插接于工件接線柱6上，頂部設(shè)有提手，加防滑底座。在焊接作業(yè)時，既能實現(xiàn)融取焊絲金屬液、修正工件焊波用較小電壓，又能實現(xiàn)在焊接時提供較高電壓的需求，焊工可以不停止焊接作業(yè)，一手持碳棒鉗，一手持焊絲鉗就能實現(xiàn)對焊機電壓大小的調(diào)整。取焊絲金屬液時，焊絲與碳棒之間的電壓是U1；修正工件焊波時，工件與碳棒之間的電壓是U2；焊接時，焊絲和工件接觸后與碳棒之間的電壓是U1+U2，從而解決現(xiàn)有碳弧焊技術(shù)的不足。三電極碳弧焊機的焊接電壓在10 V左右，輸出電流范圍在10～50 A之間。中央空調(diào)維修作業(yè)時，焊接銅管所需的輸出電流值為30 A左右[4]，家用空調(diào)的焊接作業(yè)所需的輸出電流值更小，焊接效率高，節(jié)電效果顯著，則無需外接專用的電路直接可進行焊接作業(yè)。試驗結(jié)果證明，焊機操作過程安全，采用銅管進行焊接試驗且焊接表面平滑，有亮度，牢固，無虛焊漏焊現(xiàn)象。

3 應(yīng)用前景

此研究項目成功后可解決現(xiàn)有碳弧焊技術(shù)的不足，用研制出的能耗低、重量輕、使用方便的三電極碳弧焊機，取代現(xiàn)在維修空調(diào)，冰箱等制冷電器時，使用既不安全又不便攜帶的氣焊用具，從而徹底消除制冷設(shè)備維修中存在的安全問題，在家電維修行業(yè)具有廣泛的推廣價值。

參考文獻

[1] 方鴻平.ZXE系列節(jié)能型多用焊機[J].船艇，1986（11）： 13-14.

[2] 張躍生.先進實用電弧焊機的特點分析[J].機械開發(fā)，1989（4）：1-3.

[3] 宋海征.制冷焊接的多功能電焊機[J].電子制作， 1998（4）：31.

[4] 潘曉東.葉學(xué)松.三電極系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的研究與仿真[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009（9）：27-30.