CN106001854A

CN106001854A - 电焊机防触电保护装置

Info

Publication number: CN106001854A
Application number: CN201610510703.8A
Authority: CN
Inventors: 张超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2016-10-12

Abstract

本发明涉及一种电焊机防触电保护装置。包括单片机控制装置、时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元、触电检测控制单元。所述时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元、触电检测控制单元均与所述单片机控制装置相连接；所述触电检测控制单元包括一次电源及控制回路和二次侧回路。它结构简单、成本低廉、制造容易和操作安全可靠。能够可靠实时的检测焊接作业人员，保证焊接作业人员在触电时，能够迅速脱离危险，保障人身生命安全的目的。

Description

电焊机防触电保护装置

技术领域

本发明涉及一种电焊机电源技术，尤其涉及一种用于直流或交流电焊机防触电保护装置。

背景技术

目前，电焊机是现代工业生产中应用最为广泛的施工设备之一，电焊机是将电能转换为热能的焊接电源设备，它利用输出端两电极在瞬间短路或放电时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，以实现使它们结合的目的。电焊机被广泛应用于建筑、造船、设备制造等各大行业，由于电焊机空载电压较高60～90V远超36V的安全电压，焊接作业时，维持电弧所需的工作电压在16～35V左右，超过金属容器内或潮湿环境下的12V安全电压，存在较大触电事故隐患，特别是在不良的焊接环境下如在金属结构上、金属容器、管道内或水下，潮湿地点进行焊接，若焊工身体状况较差，人体电阻很低，很容易造成触电事故。据不完全统计资料显示每年全国由电焊机引起造成人员伤害，触电事故高达600多起。尤其是在夏天，工人们在高温、潮湿、闷热的船舱(工地)焊接作业，出汗量大，严重威胁着焊工们的生命安全。目前，电焊机仅有节电保护装置，当检测空载状态时，延时降低二次电压到15～20V，仍然高于国家规定的金属容器内或潮湿环境下的12V安全电压，因此，现有的节电保护装置的保护功能非常有限，不能有效避免人员触电事故的发生。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题在于提供一种电焊机防触电保护装置。它结构简单、成本低廉、制造容易和操作安全可靠。能够可靠实时的检测焊接作业人员，与电焊机二次回路间的电阻值、流过人体的电流值或对人体的安全电压等；达到跳闸条件时，能够迅速可靠的切断电焊机电源，从而保证焊接作业人员在触电时，能够迅速脱离危险，保障人身生命安全的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电焊机防触电保护装置，包括单片机控制装置、时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元、触电检测控制单元。所述单片机控制装置中的两个引脚为电源输入端，两个引脚接地；所述时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元、触电检测控制单元均与所述单片机控制装置相连接；所述时钟脉冲控制单元包括晶振和电容，所述单片机控制装置两引脚外接所述晶振及两个并联所述电容电路连接；所述发光二极管控制单元包括两个电阻、两个发光二极管及电源，所述两个电阻分别与各自发光二极管及电源电路连接；所述漏电保护控制单元包括中间继电器、光电耦合器、电阻、电源和漏电保护输出继电器，所述中间继电器、光电耦合器、电阻、电源和漏电保护输出继电器电路连接；所述故障复位控制单元包括电阻、按钮开关与电源，所述电阻、按钮开关与电源和地电路连接；所述触电检测控制单元包括一次电源及控制回路和二次侧回路，用于实时检测绝缘电阻，低于预先设定标准值时，立即切断电焊机电源，来保证保护人身安全。

作为本发明的一种改进，所述二次测回路包括附加直流电源、整流二极管、限流电阻、采样电阻和焊钳；所述二次检测回路由附加直流电源，通过整流二极管与各自限流电阻电路连接，再分别与焊把线和接地线电路连接，另一端通过采样电阻接到焊钳的金属片上。

作为本发明的进一步改进，所述一次电源及控制回路包括电源、空气开关、合闸控制回路及接触器，所述电源通过带漏电、过流及短路保护的空气开关后到合闸控制回路及接触器，再通过接触器后到达直流或交流电焊机的一次侧回路。所述合闸控制回路包括熔断器、保护继电器输出节点、合闸按钮、分闸按钮、接触器线圈。所述合闸控制回路经由熔断器，保护继电器输出节点、合闸按钮、分闸按钮到达接触器线圈，其中合闸按钮上并联有接触器的自保节点。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：在电焊机二次侧的两个输出端(焊接地线、焊把线)和把手(作业人员直接接触部位)间增加一个触电检测控制单元，该触电检测控制单元能在焊接或空载过程中实时检测电焊机二次侧与操作人员间的电阻值，当电阻值低于某预先设定标准值时，极短时间内切断电焊机一次侧电源(时间可设定)，使触电人员迅速脱离危险，只有在人工复位，且检测接地电阻符合规定时，才能再次开启电焊机。该电焊机防触电保护装置结构简单、成本低廉、制造容易和操作安全可靠，能够灵敏、准确的检测出焊接人员与电焊机二次侧回路间的电阻值、流过人体的电流值、给人体造成的安全电压等，达到跳闸条件时，能够迅速、可靠切断电焊机电源，确保触电人员安全的目的。

附图说明

图1为本发明的触电检测控制图；

图2为本发明的单片机控制装置控制系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1与图2示出了本发明一种电焊机防触电保护装置，该装置包括单片机控制装置9、时钟脉冲控制单元13、发光二极管控制单元10、11、漏电保护控制单元14、故障复位控制单元12、触电检测控制单元4、7。所述单片机控制装置9可以为ATmega16型单片机(引脚数量优选为40)，还可以为其他型号单片机、PLC可编程控制器或其他控制装置。其中，所述单片机控制装置9中的10^#、30^#引脚为电源输入端，所述电源电压均优选为5V；11^#、31^#引脚接地；所述时钟脉冲控制单元13、发光二极管控制单元10、11、漏电保护控制单元14、故障复位控制单元12、触电检测控制单元4、7均与所述单片机控制装置9电路连接。所述时钟脉冲控制单元13包括晶振Y1和电容C2、C3，所述单片机控制装置9中12^#、13^#引脚外接晶振Y1及两个电容C2、C3并联如图2所示电路连接，用于给单片机控制装置9提供时钟脉冲，确保单片机控制装置9能够正常运行。所述发光二极管控制单元10、11包括电阻、发光二极管及电源，所述单片机控制装置9中27^#、28^#管脚分别通过电阻R3、R4与各自发光二极管D3、D4及优选5V电源如图2所示电路连接，实现对发光二极管D3、D4的控制，用来指示工作状态(工作时闪烁)和动作指示(漏电跳闸时被点亮)。所述漏电保护控制单元14包括中间继电器J、光电耦合器U2、电阻R2、优选5V电源和漏电保护输出继电器，所述中间继电器J、光电耦合器U2、电阻R2与电源电路连接，所述单片机控制装置9中4^#引脚通过光电耦合器U2、电阻R2、中间继电器J线圈与电源如图2所示电路连接，实现对漏电保护输出继电器的控制。所述故障复位控制单元12包括电阻R5、按钮开关K1与优选5V电源，所述单片机控制装置9中22^#引脚通过R5、按钮K1与电源和地如图2所示电路连接，实现故障复位输入功能。所述触电检测控制单元4、7为40^#引脚用于检测采样电阻上的电压，并有相应程序负责进行模数转换、对比、分析、判断等功能，从而实现人体电阻的实时检测。所述触电检测控制单元4、7包括一次电源及控制回路7和二次侧回路4，用于实时检测绝缘电阻，低于绝缘电阻预先设定标准值时，所述绝缘电阻预先设定标准值为1-3千欧，优选为2千欧，立即切断电焊机5电源，从而保证保护人身安全的目的。

如图1所示，所述一次电源及控制回路7包括电源、空气开关DL、合闸控制回路及接触器M。所述一次电源及控制回路7中电源最好采用220V或380V等电压供电，通过带漏电、过流及短路保护的空气开关DL后到合闸控制回路及接触器M，通过接触器M后到达直流或交流电焊机5的一次侧回路6。其中，所述合闸控制回路包括熔断器FU、保护继电器输出节点J(常开)、合闸按钮H(常开)、分闸按钮F(常闭)、接触器线圈M。所述合闸控制回路经由熔断器FU，保护继电器输出节点J(常开)、合闸按钮H(常开)、分闸按钮F(常闭)到达接触器线圈M，其中合闸按钮H上并联有接触器M自保节点(常开)。

当单片机控制装置9组成的控制核心检测到具备合闸条件后，将闭合保护节点J，在此情况下按下合闸按钮H后，接触器M将带电吸合，接触器M自保节点闭合，确保松开合闸按钮H后仍然能够维持接触器M的吸合，电焊机5带电工作；当检测到触电故障或达到跳闸条件后，控制器将断开保护节点J，接触器M失电节点断开，分断了电焊机5的电源，从而实现保护跳闸功能；当按下分闸按钮F后，接触器M失电节点断开，分断了电焊机5的电源，从而实现分闸功能。

如图1所示，所述二次测8回路4包括附加直流电源E1、整流二极管D5、D6、限流电阻R6、R7、采样电阻R8和焊钳2，其由附加直流电源E1，通过整流二极管D5、D6分别与各自限流电阻R6、R7如图1所示电路连接，再分别与焊把线和接地线电路连接，另外一端通过采样电阻R8连接到焊钳2的金属片上实现与人体的相连。

当焊接作业人员人体与焊钳线、回流接地线间电阻变化时，采样电阻R8上检测的ADR电压将随之变化，送到控制器进行模数转换并进行分析、对比等处理，达到某预先设定标准值时，将控制保护继电器J动作跳闸，从而实现漏电保护功能。

该电焊机防触电保护装置工作原理为：

焊接人员通过焊条1给被焊件3焊接前，检查具备工作条件后，合上空气开关DL，单片机控制系统得电后开始工作，附加直流电源E1得电并经过两个二极管D5、D6和限流电阻R6、R7及采样电阻R8，将直流电压附加到焊接人员和焊钳2(焊把线)或被焊工件3上(接地回流线)，检测人体与被焊件3或焊钳2间电阻值(运行期间实时监测该值)符合规定后，将闭合中间继电器J，具备了合闸条件，这是焊接人员按下合闸按钮H后，接触器M将带电吸合，接触器的辅助节点M随之闭合自保了合闸按钮H，这时焊接人员焊工松开合闸按钮H后便可开始进行焊接作业。焊接过程中由于温度高或操作不规范等原因人员触及焊钳2、被焊3件或电阻较低到安全值以下时，保护器将迅速断开中间继电器J时，接触器M失电跳闸，从而断开电焊机的电源，确保人身安全。当焊接人员想继续焊接时，需按下故障复位按钮K1(或分断DL空气开关再重新送电)，该电焊机防触电保护装置将重复上述过程进行绝缘电阻检测，具备条件后将闭合中间继电器J，这时焊接人员再次按下合闸按钮H后将可继续焊接工作。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。

Claims

1.一种电焊机防触电保护装置，包括单片机控制装置、时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元；所述单片机控制装置中的两个引脚为电源输入端，两个引脚接地；所述时钟脉冲控制单元、发光二极管控制单元、漏电保护控制单元、故障复位控制单元均与所述单片机控制装置相连接；所述时钟脉冲控制单元包括晶振和电容，所述单片机控制装置两引脚外接所述晶振及两个电容并联电路连接；所述发光二极管控制单元包括两个电阻、两个发光二极管及电源，所述两个电阻分别与各自发光二极管和电源电路连接；所述漏电保护控制单元包括光电耦合器、电阻、电源和漏电保护输出继电器，所述光电耦合器、电阻、电源和漏电保护输出继电器电路连接；所述故障复位控制单元包括电阻、按钮开关与电源，所述电阻、按钮开关与电源和地电路连接，其特征在于：还包括触电检测控制单元，所述触电检测控制单元包括一次电源及控制回路和二次侧回路，且与所述单片机控制装置相连接，用于实时检测绝缘电阻，低于绝缘电阻预先设定标准值时，立即切断电焊机电源，来保证保护人身安全。

2.如权利要求1所述的电焊机防触电保护装置，其特征在于：所述二次测回路包括附加直流电源、整流二极管、限流电阻、采样电阻和焊钳，所述二次检测回路由附加直流电源，通过整流二极管分别与各自限流电阻电路连接，再分别与焊把线和接地线连接，另一端通过采样电阻接到焊钳的金属片上。

3.如权利要求1或2所述的电焊机防触电保护装置，其特征在于：所述一次电源及控制回路包括电源、空气开关、合闸控制回路及接触器，所述电源通过空气开关到合闸控制回路及接触器，再通过接触器到达直流或交流电焊机的一次侧回路。

4.如权利要求3所述的电焊机防触电保护装置，其特征在于：所述合闸控制回路包括熔断器、保护继电器输出节点、合闸按钮、分闸按钮、接触器线圈，所述合闸控制回路经由熔断器，保护继电器输出节点、合闸按钮、分闸按钮到达接触器线圈，其中合闸按钮上并联有接触器的自保节点。