CN2317983Y

CN2317983Y - 电流检测型电焊机人体防触电装置

Info

Publication number: CN2317983Y
Application number: CN 98201902
Authority: CN
Inventors: 王治才; 詹映龙; 段金明
Original assignee: Guangzhou Wenchong Shipyard Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Wenchong Shipyard Co Ltd
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2008-03-06

Abstract

电流检测型电焊机人体防触电装置,其构成含有稳压电源1、霍尔电流检测器5,其特征在于:它由稳压电源1、霍尔电流检测器5、电流信号判别电路3、操作者开始使用电焊机信号判别电路4组成,其中电焊机副边输出电缆穿过霍尔电流检测器,判别电路的插头CN6的1＃、2＃线接在电焊机副边输出端,在保证人体安全的同时控制电焊机主电源,操作者在停止焊接工作10分钟时间后,立即关闭电焊机主电源,减少电焊机空耗。

Description

电流检测型电焊机人体防触电装置

本实用新型适用于电弧焊接或电弧切割领域。

中华人民共和国标准GB15579-95.IEC974/:1989.弧焊设备安全要求第一部分：焊接电源第一章第一节第1小节有触电危险性较大的环境中使用额定电压的规定。中华人民共和国国家标准CB102535-88弧焊设备防触电装置“主题内容与适用范围”的规定，在触电危险性不大的环境，交流有效值80V，直流113V以上的额定次级空载电压的交直流弧焊机需装防触电装置。在触电危险性大的环境有效值48V峰值68V流峰值113V以上的额定次级空载电压的交直流弧焊机需装防触电装置。

《电力工程电工手册》第一分册第二章“电气安全基本知识”第一节“人体触电及防护”之内容：对人体触电后能够自主摆脱的电流值，成年男性：工频16mA、直流76mA，成年女性：工频10.5mA、直流51mA；在较短时间内危及生命的最小电流值：工频30mA～50mA、直流1300mA(0.3S),50mA(3S)。

目前我国的焊接设备状况，交、直流电焊机约有80％～90％的比例。由于交流电焊机输出都是80V左右的工频交流电，对人体仍然有较大的危险性。如果作业环境恶劣(如造船、修船的密闭舱室作业等)，则危险性更大。典型使用的电焊机有：南京电焊机厂BX3-500F，浙江临海电焊机厂的BXL-500F，沪南电焊机厂ZXE1-6-500/400型。其中：BX3-500F、XL3-500F型交流焊机都装有防触电装置，由于存在引弧困难，可靠性差的缺点，不能实际工作。目前用于电焊机防人体触电的专门装置有：沪东造船厂的一种交直流电焊机引弧控制装置，吉林省前郭县长山热电厂任建中的电焊机节能及人身安全保护器，新中国造船厂的JHF500G型交流弧焊机防触电装置。由于这几种装置都是采用切断电焊机主电源来达到保护人体的目的，因此电焊机在未使用主电源不进入电焊机主变压器，可以节能，但是也因此带来了许多问题，使得它们在实际应用中可靠性差。新中国造船厂的JHF500G型交流弧焊机防触电装置接在电焊机电源线前面，用一个交流接触器控制电焊机主电源，电焊机次级输出线有一根穿过装置，在不焊接时电焊机输出36V以下的电压，焊接开始以后主电源接通。由于焊接过程中许多时间需要焊接一段，息弧再焊接一段，因此接触器不断频繁的接通、关断，接触器寿命大大降低。沪东造船厂的一种交直流电焊机引弧装置接电焊机电源线前面，用一个交流接触器控制电焊机主电源，控制电路产生一种高频信号到电焊机次级，用以监视焊机何时开始焊接，不焊接时电焊机次级的输出端有10V的高频信号。当焊接过程中遇到铁锈或者工件接触不良，焊接电压会高于55V，则控制装置会关断主电源，导致电焊机不能正常工作；当控制装置检测到操作者开始焊接工作时，电焊机主电源接通。如果在0.8-1S时间内没有焊接，控制装置会将电焊机主电源切断。焊接过程中者需要在一段焊接以后，到临近的另一段焊接，这样控制装置仍然要切断主电源，焊接工作不能正常进行，同时在0.8-1S的时间内人接触到电焊机次级输出端，根据《电力工程电工手册》第一分册长二章第一节的内容，仍然对人体有较大的危险性。

本实用新型的目的在于提供一种安全可靠程度高、节能、对电焊机的工作参数无任何影响、适用于各类焊接设备的新型电焊机人体防触电装置。

下面结合附图，对本实用新型发明目的实现做详细说明

本实用新型包括机壳及工作电路。

图1是控制装置机壳。

图2是控制装置原理总图。

控制装置由稳压电源1、霍尔电流检测器5、电流信号判别电路3、操作者开始使用电焊机信号判别电路4组成；其中电焊机副边输出电缆穿过霍尔电流检测器，判别电路的插头CN6的1#、2#线接在电焊机副边输出端。

工作电路由电流信号判别电路、操作者开始焊接信号判别电路、稳压电源构成。CN3一端接控制变压器提供双18V的交流工作电压，经过稳压电源输出正负15V的工作电压。

CN6接电焊机次级输出端提供操作者是否使用该台电焊机信号给操作者开始使用电焊机信号判别电路。当操作者不使用该台电焊机时，操作者开始使用电焊机信号判别电路工作。控制电路切断电焊机主电源，达到减少电焊机空耗的目的。当操作者开始使用电焊机时，操作者开始使用电焊机信号判别电路停止工作，将控制权交给电流信号判别电路。如果在10分钟内操作者仍然没有使用该台电焊机，电流信号判别电路将控制权交回操作者开始使用电焊机信号判别电路，该电路工作，切断电焊机主电源。

CN3接霍尔传感器提供电流信号给电流信号判别电路。当操作者开始使用电焊机信号判别电路将控制权交给电流信号判别电路时，该电路开始工作。焊接开始以后，该电路接管控制权，将主电源接通信号一致维持下去，直到焊接工作完成。如果操作者在一段焊接以后，需要到邻近的另一段焊接。只要两段之间的时间间隔不超过10分钟，控制电路不会切断主电源。同时在这段时间内电流信号判别电路仍然工作。如果操作者在第一次要求焊接以后，在10分钟内没有焊接，而遇到了电焊机次级，则电路信号判别电路瞬间切断电焊机主电源，以保证人身安全。如果操作者在第一次要求焊接以后，开始了焊接，但是焊接一段以后需要到另一端焊接，而在这一短时间内遇到了电焊机次级输出端，电流信号判别电路同样会瞬间切断电焊机主电源。

本实用新型能有效区分操作者是否使用该台电焊机、电焊机次级是否遇到人体、电焊机是否处于正在工作状态，适用于任何种类电焊机。在操作者不使用该台电焊机时，节断电焊机主电源，达到减小电焊机空耗的目的。在操作者正常使用电焊机时，正常供电。在操作者遇到电焊机次级时，瞬间切断电焊机主电源。

本实用新型控制装置还设置了“Test”测试开关，当操作者在第一次要求开电焊机主电源以后，可以使用“Test”开关检测控制装置工作是否正常，以确保人身安全。CN4、CN5为接入测试信号插头。

图3电流信号判别电路总图。

图4电流信号检测电路图。

图5信号区分电路图。

图6电流控制信号输出电路。

电流检测型电焊机人体防触电装置电流信号判别电路工作原理如下：

电流信号判别电路包括：电流信号检测电路、信号区分电路、电流控制信号输出电路。

图3中，电流信号判别电路是由霍尔电流检测器电流信号拾取；IC3、IC5信号放大；IC4信号判别，IC3的第7脚分两路输出；一路接IC4的第13脚，另一路接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接晶体管BG1的基极，晶体管BG1的发射极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接晶体管BG2的基极，晶体管BG2的集电极分两路，第一接电阻R13，第二路接IC4的第9脚，第三路接IC6的第2脚。

图4中由CN3接霍尔传感器提供的电流信号，经过IC3:A、IC3:B放大，得到所需要的电信号。

由霍尔传感器检测到的信号有两种：

1、电焊机带负载信号。

2、电焊机轻载信号。

电焊机轻载信号包括漏电与电焊机空载(操作者要求焊接，但是还没有焊接前等)两种信号。

信号区分电路主要是将霍尔传感器送来的信号加以区分，分出轻载与负载两种信号。4053是六输入、三输出的模拟开关集成电路。9、10、11脚模拟开关选择端，6脚是开关控制端。当6脚接地，所有开关打开。何种输入端与输出端接通，由9、10、11的电位组合决定。当9脚接高电位，10、11脚接低位，13、14脚接通。当9脚接低电位，10、11脚接低电位，12、14脚接通。信号区分则是根据IC3:B输出的信号加以区别。当电焊机有负载时(如焊接等)，由霍尔传感器得到的信号，经过IC3:A、IC3:B的放大以后，从IC3:B输出的信号较大，该信号使BG1饱和导通，BG1饱和导通以后使得BG2饱和导通，则IC4的9脚电位为零，12、14脚接通，IC4向后级电路提供正常焊接的信号。当电焊机轻载时，由霍尔传感器得到的信号，经过IC3:A、IC3:B放大以后，从IC3:B输出的信号较小，BG1、BG2不饱和导通，IC4的9脚为高电位，13、14脚接通，IC4向后级电路提供电焊机处于轻载状态。

4053为COMS数字集成电路，其反应时间极小。要求提供的信号具有较陡的上、下降沿。为了得到这种信号，加入BG2作为信号开关，以得到这种信号。由于电焊机关断时的电流是逐渐减小，在焊接结束时有一个恰好落在漏电范围内的电流值，经过放大以后会使装置误动作。为了克服这种情况，我们加入BG1、E4、R10构成瞬间延时电路将这种信号切除掉，以保证电焊机正常工作。

控制信号输出如图6所示。

从IC4第14脚输出的信号经过IC5:A放大以后，由D1检测，将正弦波信号的负半波去掉，再经过R17,E5滤波，在IC5:B的第5脚建立轻载信号。当电焊机空载或有轻微漏电(不足伤害人体)时，在IC5:B的第5脚的信号小于第6脚的电压，IC5:B的第7脚输出负电压，BG3不导通，BG4的基极电位为零，维持电焊机导通。当人体碰到电焊机的次极时，在IC5:B的第5脚的信号电压大于第6脚的电压，IC5:B的第7脚输出正电压，经过D2对B6充电，在BG3的基极不为零的电压，使BG3导通，则BG4的基极电压不为零，BG4饱和导通，将BG7的基极短路，BG7截止，关闭电焊机。同时B6经过R22、BG3的基极到发射极、R23放电，维持BG4饱和导通，以保证人身的绝对安全。

操作者开始使用电焊机信号判别电路如图7所示。

操作者开始使用电焊机信号判别电路是由BG5构成的正弦波振荡器；BG6、IC6构成的信号判别电路；插头CN6的1#、2#线经过继电器J1的两常闭触点接入振荡回路。

当操作者未使用电焊机时，J1-3、J1-4将电焊机次级输出端接入操作者开始使用电焊机信号判别电路。BG5构成电容三点式振荡电路振荡。从BG5发射级输出的振荡信号从D4输入到R29、E7。经过R29、E7滤波使BG6饱和导通；IC6的2脚接高电位IC6的3脚输出低电平，BG7不导通，J1不闭合，电焊机主电源不接通。当操作者要求使用电焊机时，由于电焊钳上的焊条接地，将电焊机的次级电感短路，BG5构成的振荡器不工作，则经过D4引入的信号为零，BG6不导通。IC6的第2脚接低电位，3脚输出高电位。电焊机主电源接通，同时J1-3、J1-4断开，将控制权交给电流信号判别电路。如果操作者在10分钟以上的时间内仍然没有焊接，IC6的3脚输出低电位，BG7截止，关掉电焊机主电源。如果操作者在10分钟内开始焊接，从BG3集电极提供的低电位到IC6的2脚，使IC6的2脚维持低电位，则IC6的3脚一直输出高电位，维持电焊机主电源接通。

在电焊机接通主电源，而操作者在10分钟内没有焊接，如果碰到了电焊机次级输出端，则BG4饱和导通，将BG7基极电位接地，BG7饱和导通，继电器J1断开，切断电焊机主源。

控制电路总电路图见附图7。控制电路总电路图中CN4、CN5为接入测试信号插头。

与现有技术相比，本实用新型克服了以往电焊机人体触电装置没有检测电流、接触器触点频繁接触的缺点，达到了真正防止人体触电的目的，不影响电焊机工作参数。

由于本实新型运行可靠，安全可靠程度高，成本低廉。可广泛用于交流变压器电焊机，可控硅直流电焊机，硅整流电焊机，交直流两用电焊机及碳刨机。

Claims

1、电流检测型电焊机人体防触电装置，其构成含有稳压电源1、霍尔电流检测器5，其特征在于：它由稳压电源1、霍尔电流检测器5、电流信号判别电路3、操作者开始使用电焊机信号判别电路4组成，其中电焊机副边输出电缆穿过霍尔电流检测器，判别电路的插头CN6的1#、2#线接在电焊机副边输出端。

2、根据权利要求1所述的电流检测型电焊机人体防触电装置，其特征在于：所说的电流信号判别电路是由霍尔电流检测器电流信号拾取；IC3、IC5信号放大；IC4信号判别，IC3的第7脚分两路输出；一路接IC4的第13脚，另一路接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接晶体管BG1的基极，晶体管BG1的发射极接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接晶体管BG2的基极，晶体管BG2的集电极分两路，第一接电阻R13，第二路接IC4的第9脚，第三路接IC6的第2脚。

3、根据权利要求1所述的电流检测型电焊机人体防触电装置，其特征在于：所说的操作者开始使用电焊机信号判别电路是由BG5构成的正弦波振荡器；BG6、IC6构成的信号判别电路；插头CN6的1#、2#线经过继电器J1的两常闭触点接入振荡回路。