電焊機二次側觸電保護器原理及應用

肖同勛

摘 要：文章介紹了交流電焊機及電焊機二次側觸電保護器的工作原理，分析了工作現場使用電焊機二次側觸電保護器的必要性。

關鍵詞：電焊機;電抗器;觸電;一次側;二次側;安全電壓

一、由一起事故引起的思考

事故經過：2014年7月4日某工廠焊工王某準備對地溝內的一段管路進行焊接。由于地溝狹窄，王某右手持焊鉗舉在右肩后側匍匐爬進地溝，而他的臀部則緊靠在地溝的鐵框上，當王某正在爬行時，其右手上帶電的焊鉗夾持的焊條不慎接觸到他的后頸部，王某大叫一聲便失去知覺，后經搶救無效死亡。

事故分析：根據國際電工委員會（IEC）制定的標準，在干燥環境的安全電壓為50V，在潮濕環境的安全電壓為25V。王某使用的焊機空載電壓為60—100V，大大超過安全電壓值，地溝的鐵框被用作焊機二次側的一個電極，用來傳導焊接電流。由于地溝狹窄，王某在爬行時臀部緊靠鐵框，且正值盛夏，汗水濕透了衣服，當帶電的焊條接觸到其后頸部時，焊機的兩極被接通，構成電流回路，導致王某觸電。

二、交流電焊機的工作原理

交流電焊機是一種特殊的降壓變壓器，根據電弧焊接工藝特點要求，空載時焊機有相當高的引弧電壓，為60—100 V。正常焊接時，電弧壓降為30-40 V，二次電流變化范圍大，一般為100-500 A，且能調節焊接電流的大小。

電焊機二次繞組N2在焊接時幾乎相當于工作在短路狀態，因此需要串聯一個鐵芯繞組N3（電抗器），用來限制電焊機的二次電流。電抗器鐵芯有一段是活動的，通過搖把可調節磁路內氣隙的大小。

線圈的電感量L=N??S/l

N-線圈匝數 ?-磁路的磁導率 S磁路面積 l-磁路長度

線圈的電抗值XL=2πfL

當氣隙減小（即磁路長度I減小），繞組N3磁路的磁阻變小，N3的電感量L增大，其電抗值XL也增大，則電焊機二次繞組總阻抗增大，焊接電流變小。

從電焊機的原理圖可以看出，電焊機的一次、二次繞組沒有直接電的聯系，而只有磁的聯系，因此，在一次側采用的諸如保護接零、重復接地、漏電開關等措施，只能保護電焊機一次側（電源側）的漏電問題，而對于二次側的漏電則無能為力。

三、電焊機二次側觸電保護器介紹

由于電焊機二次側工作電流大、電壓波動范圍大，顯然普通的漏電保護器不能適用，對于電焊機的二次側觸電保護必須安裝專用的保護裝置。

這是一臺電焊機二次側觸電保護器工作原理圖，其核心部件為圖中所示的“降壓裝置”，一般采用晶閘管調壓或串聯電抗器降壓。

當焊工焊接完畢，電焊機二次電流減小到零，保護器判斷為焊機空載，延時1s（時間可調）后減小晶閘管導通角或串接電抗器，使一次側輸入電壓降低到70V以下，二次側電壓則降低到24V以下的安全電壓，達到防觸電保護效果，并且使焊機一次側空載電流降低90%以上，起到節能降溫的效果。

當焊工將焊條接觸到工件進行焊接時，電焊機二次電流突然增大，保護器經過判斷并發出指令，增大晶閘管導通角或短接降壓電抗器，380V電壓輸入焊機，使焊機進入正常工作狀態。

電焊機二次側觸電保護器選配時應注意與焊機的型號、電壓等級匹配。

四、總結

電焊機二次側觸電保護器雖然能有效防止電焊機觸電事故，但是不能作為現場唯一的保護措施，必須與其他的保護措施配合使用：

1、電焊機一次側要采用保護接零及安裝額定漏電動作電流不大于30mA、動作時間不大于0.1秒的漏電保護器。

2、焊接時焊工應避免接觸金屬件，應站在橡膠絕緣墊上或穿絕緣靴，焊工坐的的椅子應為木質或其它絕緣材質。

3、電焊機二次線兩端只能接在焊接物體上，嚴禁通過避雷線、設備本體、地下構件、管道等設備傳導焊接電流。

4、焊鉗及一二次導線必須絕緣良好，連接牢固，更換焊條必須戴電焊手套。

5、更換場地移動焊接設備時，應切斷電源，不準將帶電的絕緣電線搭在身上。

參考文獻：

[1]JGJ46-2005 施工現場臨時用電安全技術規范

[2]GB26164.1—2010電業安全工作規程 第1部分：熱力和機械