关于三电极碳弧焊机研制的电路研究

屈宝丽++李娜

摘 要：实用新型三电极碳弧焊机电路及其设备，包括三电极电路和内置三电极碳弧焊机电路的三电极碳弧焊机设备，其中外置机壳面板上装有调压旋钮、电压表、工件接线柱、碳棒接线柱、焊工可以在焊接作业时，一手持碳棒夹，一手持焊丝夹就能实现对工作电压大小的调节，是一种不用气体方便焊接薄壁金属的小型焊机。

关键词：空调维修 三电极 碳弧焊 电焊机

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0072-02

电焊机是金属焊接加工领域主要的能耗用电设备，已被列为国家12类高耗能产品之一。目前在维修空调、冰箱等制冷电器时，一般都用氧气焊焊接薄壁金属管，氧气焊需要的设备有乙炔气罐、氧气瓶及其附件、胶管等，在焊接作业过程中时常会造成焊接缺陷，如铜管薄[1]，焊接困难加大、焊接区域风大，气体保护不好、电弧过长、电压过高等，而且现在各种交通工具都严禁携带氧气瓶和乙炔罐，这就给空调、冰箱的维修人员带来极大不便，而碳弧焊是一种不用气体焊接薄壁金属的技术，碳弧焊也可以大大提高工作效率，同时也提高了焊接质量的可靠性。

现在的碳弧焊机，如专利号为CN2187087Y的节能型碳弧焊割机，都只有两个电极，一个电极接工件，另一个电极接碳棒，焊丝不带电，要单取焊丝金属液不便，且在不中断焊接作业时，无法实现融取焊丝金属液或修正工件焊波需调小电压，而焊接时又需调高电压的需求，这也是碳弧焊技术不用于焊接，只用于焊割的原因，因为焊割不用焊丝，故两个电极就能满足需要。

1 三电极系统分析

電化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所[2]。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，用的最多的是三电极体系。相应的3个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极：又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是：工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。辅助电极：又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。参比电极：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极（相对于参比电极）的电极电势。

2 三电极碳弧焊机电路的研究分析

三电极碳弧焊机的研制是一种能克服现有技术不足的碳弧焊机，如图1所示，变压器T的初级端子L1，该初级端子L1两端分别连接AC200V交流电源的电源端子L和电源端子N，其中，电源端子L与初级端子L1串接有保险丝FU，电源端子N与初级端子L1另一端串联有分线开关SA、分线开关SA和初级端子L1共同并联指示灯HL，特点在于，变压器还包括拥有公共头的次级端子L2和次级端子L3，两者公共头连接接线柱XS0，次级端子L2另一端[3]串联二极管VD1后接入接线柱XS1，VD1正极接XS1端，次级端子L3另一端串联二极管VD2后接入接线柱XS2，VD2正极接XS2端，其中XS1和XS0中间并联电解电容C1，XS2和XS0中间并联电解电容C2和电压表V，电压表负极接XS2端。

如图2所示的焊机设备，重量低于8 kg，小体积，大功率，包括内置三电极碳弧焊机电路、外置壳体4、与电源端子L和电源端子N电源线连接的电源插座1和设于外置壳体4表面的电压表以及指示灯3，还包括一调压旋钮5，其与分线开关连接，一工件接线柱6通过导线连接到接线柱XS2，一碳棒接线柱7通过导线连接至接线柱XS0，一焊丝接线柱8通过导线连接至接线柱XS1，一焊丝夹9，一端接在焊丝接线柱8上，一碳棒夹10，一端插接在碳棒接线柱7上，一工件钩11一端插接于工件接线柱6上，顶部设有提手，加防滑底座。在焊接作业时，既能实现融取焊丝金属液、修正工件焊波用较小电压，又能实现在焊接时提供较高电压的需求，焊工可以不停止焊接作业，一手持碳棒钳，一手持焊丝钳就能实现对焊机电压大小的调整。取焊丝金属液时，焊丝与碳棒之间的电压是U1；修正工件焊波时，工件与碳棒之间的电压是U2；焊接时，焊丝和工件接触后与碳棒之间的电压是U1+U2，从而解决现有碳弧焊技术的不足。三电极碳弧焊机的焊接电压在10 V左右，输出电流范围在10～50 A之间。中央空调维修作业时，焊接铜管所需的输出电流值为30 A左右[4]，家用空调的焊接作业所需的输出电流值更小，焊接效率高，节电效果显著，则无需外接专用的电路直接可进行焊接作业。试验结果证明，焊机操作过程安全，采用铜管进行焊接试验且焊接表面平滑，有亮度，牢固，无虚焊漏焊现象。

3 应用前景

此研究项目成功后可解决现有碳弧焊技术的不足，用研制出的能耗低、重量轻、使用方便的三电极碳弧焊机，取代现在维修空调，冰箱等制冷电器时，使用既不安全又不便携带的气焊用具，从而彻底消除制冷设备维修中存在的安全问题，在家电维修行业具有广泛的推广价值。

参考文献

[1] 方鸿平.ZXE系列节能型多用焊机[J].船艇，1986（11）： 13-14.

[2] 张跃生.先进实用电弧焊机的特点分析[J].机械开发，1989（4）：1-3.

[3] 宋海征.制冷焊接的多功能电焊机[J].电子制作， 1998（4）：31.

[4] 潘晓东.叶学松.三电极系统内部参数的研究与仿真[J].医疗卫生装备，2009（9）：27-30.