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摘要：电焊机是一种使用非常广泛的机械加工设备，但由于其工作机理和使用场所的特殊性，往往容易发生人身触电和火灾事故。针对易发事故的主要因素，本文分别对电焊机的机壳保护接地、机壳保护接零和电焊机的二次侧保护接地(或接零)的方法进行了定量分析与探讨。特别指出了电焊机在三相三线制中机壳不装设保护接地和在三相四线制中不装设与错误地装设保护接地的危险性，肯定了在三相三线制中给机壳装设保护接地和在三相四线制中给机壳装设保护接零的重要性和安全性，并将这些原理运用到了电焊机二次侧的保护接地(或接零)。最后强调了多台电焊机的接地(或接零)规则和电焊机二次侧一点接地(或接零)的安全策略。
关键词：电焊机；绝缘；保护接地；接地电阻
引言
电焊设备在机械制造、安装、维修以及建筑施工等行业的应用极为广泛。电焊作业属于特种作业，在工作中容易发生人员触电、烧损设备和火灾、爆炸等事故。电焊机的空载电压一般大大超过了安全电压，而焊接操作时接触电的机会很多，如调节和移动电焊机及其焊钳、电缆、焊件、工作台、更换焊条、操作电焊机的控制电器等，尤其是在金属容器、管道、船舱、锅炉里进行操作时，因周围都是金属物体，其触电的危险性更大；电焊机通过控制电器与380V/220V电力网络连接，一旦电焊机发生电气故障，焊钳、焊件和电焊机的外壳上就可能出现电压；电焊机及其一次回路、二次回路的短路、接触不良和超负荷运行等，可能引起电气火灾；在电焊场所附近或高空作业点的下方存在有可燃、易燃气体及可燃物料时，可能引起火灾或爆炸事故；在登高作业的焊接操作中，可能发生触电失控，从而造成空中坠落的二次事故。
1电焊设备的基本构造
交流电焊机又称弧焊变压器,是一种特殊的降压变压器,它是由降压变压器、阻抗调节器、手柄和焊接电弧等组成。为了使焊接顺利进行,这种变压器电源能按焊接过程需要的电压而具有如下特点:
1.1陡降的特性
一般的用电设备都要求电源的电压不随负载的变化而变化,其电压是恒定的,如为380V(单相)或220V。虽然接入焊接变压器的电压是一定的,如为380V或220V,但通过这种变压器后所输出的电压可随输出电流(负载)的变化而变化,且电压随负载增大而迅速降低,此称为陡降特性或下降特性,这就适应了焊接所需的各种电压要求:
1)初级电压。即接入电焊机的外电压。由于弧焊变压器初级线圈两端要求的电压为单项380V,因此一般交流电焊机接入电网的电压为单项380V。
2)零电压。为了保证焊接过程频繁短路(焊条与焊件接触)时,要求电压能自动降至趋近于零,以限制短路电流不致无限增大而烧毁电源。
3)空载电压。为了满足引弧与安全的需要,空载(焊接)时,要求空载电压为60～80V,这既能顺利起弧,又对人身比较安全。
4)工作电压。焊接起弧以后,要求电压能自动下降到电弧正常工作所需的电压,即工作电压,为20～40V,此电压也为安全电压。
1.2具有焊接电流的可调节性
为了适应不同材料和板厚的焊接要求,焊接电流能从几十安培调到几百安培,并可根据工件的厚度和所用焊条直径的大小任意调节所需的电流值。电流的调节一般分为两级:一级是粗调,常用改变输出线头的接法(Ⅰ位置连接或Ⅱ位置连接),从而改变内部线圈的圈数来实现电流大范围的调节,粗调时应在切断电源的情况下进行,以防止触电伤害;另一级是细调,常用改变电焊机内“可动铁芯”(动铁芯式)或“可动线圈”(动圈式)的位置来达到所需电流值,细调节的操作是通过旋转手柄来实现,当手柄逆时针旋转时电流值增大,手柄顺时针旋转时电流减小,细调节应在空载状态下进行。
2电焊设备易发生的触电方式
2.1安全电流和安全电压
即人体所能忍受的而无致命危险的最大电流和最大电压。通过人体的电流越大,人体的生理反应也越强烈,对人体的伤害也越大。
按照人体对电流的生理反应强弱和电流对人体的伤害程度,可将电流大致分为感知电流、摆脱电流和致命电流。这些电流的数值大小与触电对象的性别、年龄以及触电时间等因素有关。实验表明,当工频电流通过人体时,成年男性的平均感知电流为1mA,摆脱电流为10mA,致命电流为50mA(通电时间在1s以上时)。
2.2电焊设备易发生的触电事故
以BX3-300型交流弧焊机为例,使用的初级电压,也就是接入电焊机的外电压为380V,空载电压为60～80V,都大于安全电压50V,所以在使用电焊设备时,易发生触电事故。使用电焊设备时的触电事故也分为直接接触电击和间接接触电击。
2.2.1焊接时发生直接接触电击事故原因
1)手或身体的某部位接触到电焊条或焊钳的带电部分,而脚或身体的其他部位对地面又无绝缘。
2)在接线或调节电焊设备时,手或身体的某部位触及接线柱、极板等带电体。
3)登高焊接时,触及或靠近高压电网路引起的触电事故。
2.2.2焊接时发生间接接触电击事故原因
1)电焊设备漏电,人体触及带电的设备外壳。造成电焊设备漏电的常见原因是由于潮湿而使绝缘损坏,长期超负荷运转或短路使绝缘损坏,安装地点和使用方法不符合安全要求。
2)电焊设备变压器的一次绕组与二次绕组之间绝缘损坏;错接变压器接线,将二次绕组接到电网上;220V变压器接到380V电源上;人体触及二次回路或裸导体。
3电焊设备保护接地技术
3.1机壳保护接地分析
三相三线制对地绝缘供电系统是三相三线制供电系统的一种，电源中性点与地绝缘。对于接在这种供电系统上的电焊机，当由于某种原因而使一相的带电部分碰触到电焊机的机壳，如果人体触及带电的机壳而机壳又未接地时，事故电流IP经人体和电网对地绝缘阻抗Z形成回路。其中Z由电网对地分布电容C和对地绝缘电阻组成，可简单地视为二者的并联组合。假如电网分布较广，其线路也较长，则分布电容必将很大，其容抗将会很小，或者电网绝缘强度显著下降，则流过人体的电流就可能达到危险的程度。尽管各相对地的绝缘很大，但有时也是相当危险，如当配电网相电压为230V，频率50Hz，各相对地绝缘电阻均视为无穷大，各相对地电容均为0.5μF，人体电阻为2kΩ时，可求得带电机壳的对地电压为135V，流过人体的电流为68mA。此电压远远超过了安全电压值，此电流也远远超过了人的心室颤动电流，足以致人死亡。
3.2机壳保护接零分析
通过以上的分析可知，在三相四线制和三相五线制供电系统中，电焊机的机壳不能实施保护接地以防范因机壳带电而发生的电击事故。若将电焊机的机壳与电源系统的保护零线相连接，当电焊机发生电气故障，如某一相的带电部分碰触机壳时，即形成单相短路，短路电流将促使电路上的断路器或熔断器等保护装置迅速动作，在规定时间内将故障电焊机脱离电源，以消除电击危险。
由此可见，在三相四线制和三相五线制电源系统中，电焊机采用保护接零措施是安全可靠的保护方法。
结语
在如今建设社会主义和谐社会和小康社会的进程中，应当倡导“关注民生是最大的政治，改善民生是最大的政绩”，认真贯彻“以人为本”的理念，全面落实“科学发展观”精神，切实有效地保护广大劳动者的生命安全和身体健康，促进社会主义经济的持续发展与生产的安全进行。
参考文献
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[2]国家经贸委安全生产局.电工作业[M].北京:气象出版社,2004.
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