焊接与切割设备的使用和维修（四）——交流弧焊机的安装、使用与维修

然远远超过允许电压降4V的数值。因此，必须按允许压降进行样核，即按电压降不超过4V来计算。这

在实际选用时，可根据焊接电缆长度和焊机的额定输出电流，参照表2-8选用。

为了防止弧焊变压器绝缘损坏或一次侧线圈碰壳时使外壳带电而引起触电事故，焊机外壳必须可靠接地。接地线应选用单独的多股软线，其截面不小于相线截面的二分之一。接地线与机壳的连接点应保证接触良好，连接牢固。最好是安装接地极，可用金属管(壁厚大于3.5mm，直径大于25～35mm，长度大于2m)或用扁铁(厚度大于4mm)，截面积大于48mm，长度大于2m)埋在地下0.5m深处即可。暂时无法解决接地极时，临时性的办法是接地线另一端可与地下水管或金属构架相接，但不可接在地下气体管道上，免引起爆炸=接地线的两端应保证接触良好(无锈油等)，以减少接触电阻，保证良好的接地。

在安装焊接电缆之前，必须首先将电缆铜接头、焊钳或地线卡头可靠地装在焊接电缆两端。铜接头要牢牢卡在电缆端部的铜线上，并且要灌锡，保证接触良好和具有一定的结台强度。

地线卡头装在地线的终端，其作用是保证地线与焊件可靠接触。地线卡头的形式如图2—2所示，螺旋卡头适用于大中型焊件的焊接；图2—2b钳式卡头适用于经常更换的焊件的焊接；图2—2c固定式卡头适用于地线固定在焊接胎夹具、工作台等固定位置的焊接：地线卡头可根据需要自行制造、地线卡头与工件的接触部分应尽量采用铜质材料。

若几台焊机共用一公共地线，由于其中一台焊机在焊接开始和终止时，会使公共地线中的电流发生变化，因而引起电压变化，致使正在进行焊接的其他焊机电流忽大忽小。为了减小这种不良影响，除采用较粗的公共地线外，还应注意焊机一、二次侧线圈的联结极性。

用单相电网供电时，焊机公共地线应采用如图2—3a所示的连接方法。由于焊机1、3和焊机2、4在公共地线中的电流互相抵消，当4台焊机同时以相同电流焊接时，公共地线中的电流等于零。在这种情况下，公共地线的截面只按2台焊机的电流来选择即可。

用三相电网供电时，焊机应采用图2—3b、2—3c的连接方式。当3台焊机的焊接电流相同时，公共地线中的电流为O。即使3台焊机中只有2台在焊接，地线中的电流最多也只等于1台焊机的电流。

焊机安装后，须经试焊鉴定后方可交付使用。在接线完毕经检查无误后，先接通电源，用手背接触焊机外壳，若感到轻微震动，则表示焊机一次侧线圈已通电，此时焊机输出端应有正常空载电压(6O～8Ov)。然后将焊机调到最大及最小，分别进行试焊，检验焊机电流谪节范围是否正常可靠。在试焊中，应观察焊机是否有异味、冒烟、异常噪声等现象。如有上述异常现象发生，应及时停机检查，排除故障。

经检查及试焊后，确定焊机工作正常，则可投入使用，焊机安装工作即告完成。

焊工是焊机的直接操作者和保管者，为了正确使用焊机．焊工除必须首先熟悉和了解焊机的构造、主要技术性能指标及使用保养知识外，还应具有鉴别焊机是否出现异常现象的能力。若一旦发现异常应及时停机处理，这是防止焊机发生重大故障，避免焊机带病工作及保证焊机使用寿命的重要一环。此外，还应做好对焊机的维护保养。

焊机使用说明书是概括焊机构造、主要技术指标及使用保养方法的技术文件，焊工在使用前应熟悉了解。

焊机铭牌是装在焊机上的金属标牌，上面标有焊机的主要技术指标，在没有使用说明书的情况下，它是焊机可靠的原始资料。

焊机容量是指从电网输入到焊机的电流(A)和电压(V)的乘积，单位是kVA，它是说明焊机工作能力的指标之一。

额定值是对焊机规定的使用限额。如电压、电流及功率的限额，分别称额定电压、额定电流及额定功率。按额定值使用焊机最为经济合理、安全可靠，既充分利用了设备，又保证焊机正常使用。

焊机负载运行持续时间占选定工作周期(负载运行持续时问+空载或休止时间)的百分率称为焊机负载持续率，用公式可以表示为

例如，弧焊电源选定的工作周期为5min，额定负载持续率为6o％，这就是说，在5min内，可以工作3min，休息2min。

焊机输入功率可分为有功功率和无功功率两部分：有功功率是指把电能转换成其他形式的能而消耗掉的功率，它包括电弧功率和因焊机发热等原因而损耗的功率：无功功率是指电能只在电网和焊机之间交替往返的功率，它不作功，但却是焊机建立磁场所必需的：功率因数就是有功功率与焊机输入功率的比率。在同样的输人功率下，功率因数愈大，意味着无功功率愈小，电源容量利用得愈充分。

一般弧焊变压器的功率因数较低，只有O.5～0.7左右。焊机功率因数的计算公式如下：

焊机效率为电弧功率和焊机的有功功率的比率。焊机有功功率包括电弧功率和焊接变压器损耗的功率(铜损和铁损)。焊机效率高，表示其功率损失小。焊机效率的计算公式如下：

新焊机或长期停用的焊机，在使用前应参照上述“安装前的检查”再一次对整机及附件进行检查和清理，测试一、二次侧绝缘一在日常使用之前应检查供电回路、焊接回路绝

缘是否良好，接头是否拧紧，焊机活动部分、电流指示器是否清洁灵活等。

为充分发挥焊机的工作能力，应尽量使焊机工作在额定状态，即在额定负载持续率下用额定电流焊接，此时称为满载，焊机得到充分利用。在低于额定状态下使用，称为轻载。在高于额定状态下使用，称为过载：

焊机额定工作状态是根据其额定发热量决定的，在额定状态下工作，焊机为正常发热状态，其线圈温升在允许范围之内。焊机的发热量取决于负载持续率和输出电流两个因素。如果提高负载持续率，焊机输出电流必须降低；相反，菪以低负载持续率运行，则允许焊机在较大的电流下工作。在已知实际负载持续率时，可以求出此时焊机最大允许焊接电流，即

例如一台BXI—330型焊机，额定负载持续率为6O％，额定电流330A，若按80％的负载持续率工作，则

在一定的焊接电流下，若焊机的实际负载持续率高于在该电流下允许的负载持续率，或者在一定的负载持续率下，所用的焊接电流超过在该负载持续率下所允许的最大电流，则焊机进人过载状态。焊机过载时，线圈发热量增加，其温升会超过允许的温升值。

焊机线圈的温升也和环境温度有关，冬季气温低，散热条件好，因此，冬季可允许焊机适量过载。在一般情况下，应严格避免过载使用。

短时间过载，虽不会烧毁焊机，但会加速线圈绝缘老化，降低焊机寿命长时间过载，会导致线圈绝缘损坏，以至引起线圈短路，造成焊机烧毁事故。

判断焊机是否过载必须通过计算，不能只根据焊接电流大小而轻率地判断。有的焊工认为，只要超过焊机额定电流使用，焊机就会过载；而低于焊机额定电流使用就不会过载。其实这样分析是片面的。因为它忽略了焊机负载持续率的影响。下面通过2个实例来说明。

例1，1台BX1—330型焊机，额定负载持续率为60％，现用焊接电流450A，负载持续率为30％，问焊机是否有过载烧毁的危险?

这就是说，在焊机输出450A电流时，允许负载持续率为32％，而实际负载持续率为30％，低于允许值。所以，焊机无过载烧毁的危险。

例2，1台BX1—330型焊机，额定负载持续率为60％，现用焊接电流为300A，实际负载持续率为80％，问焊机是否有过载烧毁的危险。

经计算可知，此时焊机允许电流值为286A，而实际接电流300A，超过了允许电流值。因此，焊机过载，有烧毁的危险。

从上述2实例知，超过焊机额定电流使用时，焊机不一定过载；而低于焊机额定电流使用时，焊机不一定不过载一因此．不能只根据焊接电流的大小来判断焊机是否过载，否则会得出错误的判断。

掌握了分析焊机是否过载的方法，在实际生产中可以正确使用小容量焊机，用大直径焊条焊接厚板。例如采用BX3—120型焊机，负载持续率为60％，用4mm焊条，以150A焊接电流，焊接厚板，只要负载持续率低于38％，即可安全使用。

如果实际使用的负载持续率比该焊接电流下允许的负载持续率低得多，或实际使用的焊接电流比该负载持续率下允许的焊接电流值低得多，焊机则处于轻载状态，即俗称的大马拉小车。

焊机工作处于轻载状态同然是安全的，但焊机容量未被充分利用，造成设备和电能的浪费一在工厂中，焊机轻载状态下工作的情况相当普遍，这主要是焊机容量选择不当造成的。以往在选择焊机时，人们总是习惯于宁大勿小，或以大兼小，片面认为大容量焊机可以大小兼顾，而小容量焊机则不可能这种看法是不正确的，因为这会使焊机经常处于轻载状态。例如在生产中主要采用Φ2.5mm和Φ3.2mm的焊条接薄板，偶尔使用Φ4mm的焊条，从充分利用焊机容量出发，应选用BX1-l35型或BX-l20型等小容量焊机，不应选300A或500A的焊机。又如生产中主要使用Φ4mm及Φ5mm焊条，应选容量为300A或330A的焊机，不应选500A的焊机。

将大容量焊机用于小电流焊接，不仅使设备购置费、设备维修费和设备折旧费增加，而且电能消耗也增加。因此，应合理选择焊机容量，尽量避免焊机轻载工作，这也是降低焊接成本，节约用电的措施之一。

2．2．2．4 充分提高焊机使用率
焊机使用率是焊机负载时间占生产时间的百分率。在单班生产情况下，1班按8h，1个月按25.5d计算，1a的焊机使用率可用下式表示：

目前一般工厂中，焊机的平均使用率是很低的：有关资料报道，日本交流手弧焊机的平均使用率只有5.86％。焊机使用率之所以这样低的原因，一是由生产性质决定的(如单件小批量的生产方式，装配点固焊、维修焊补及设备安装等)；=是由生产管理造成的(如一班制生产、焊机购置过剩及生产忙闲不均等)。

    充分提高焊机使用率，也是充分利用设备、节约电能的重要手段=提高焊机使用率的途径主要有2个：一是变单班生产为两班或三班生产；二是采用焊接胎夹具，减少焊接辅助时间，提高焊接自动化程度。
    2．2．2．5 焊接电缆的使用经验
    用于非固位置焊接的焊机，焊接电缆一般较长。在进行焊接时，如果焊接电缆盘成圈状就相当于在焊接回路中串联一个电感，使焊机输出电流减小。尤其是焊接电缆盘成圈状并放置在钢板上，感抗更高，因为钢板导磁率比水泥地和空气高。盘成圈状的圈越多，感抗越大。若电缆往返并列放置，则感抗很小，而且并列电缆的间距越小，其电压损失越小。表2-9列出焊接电缆在几种不同放置情况下的压降及电能损失值。

因此，建议在使用交流焊机时应注意：

    a．焊接电缆较短时，尽量拉直使用；
    b．焊接电缆较长时，尽可能折成往返并列的形式，或盘威正反圈相等的盘状，避免盘成相同绕向的盘状线圈；
    c．使用焊接电缆尽可能不要放在钢板上或工件上；
    d．电缆接头和焊机输出端应接触良好，地线卡头与工件、电缆与焊钳及焊钳与焊条均应接触良好。
    2．2．2．6 焊机的并联运行
    在某些场合下，如需用大直径焊条以高负载持续率进行施焊，而车间的现有小容量交流焊机不敷应用，或者车间要进行埋弧焊但又缺少大容量的埋弧焊电源时，这就需要将2台交流弧焊机并联使用，这时最好选用相同号及规格的焊机。当焊机有大梢、小档时，亦应置于相同的档位上型号规格不同的焊机也可以并联使用，但须注意下述3点：
    a．最好选用相同的空载电压，若不同，则应设法使之相同，或者加装自动空载开关，否则会在空载时于两焊机二次侧间产生环流，引起额外损耗。
    b．2台并联运行的弧焊变压器的一次侧线圈要接人网路同一相(若用多个并联组，各组即应分相接人，以利于一相平衡)；二次侧也必须同极性相并。然后用250V交流电压表或110V灯泡去量另2个接线头。若电压表指示为0或灯泡不亮，则说明接法正确，否则就不正确，需调换接线。
    c．并联运行时，要注意负载电流均衡分配，可通过各焊机的电流调节装置来调配。为保证并联的各焊机不过载(注意负载持续率)，最好在各个焊机输出端分别接入电流表加以监视。
    2．2．2．7 交流弧焊机的安全操作
    交流弧焊机的安全操作应包括确保设备和人身的安全。按正确的方法使用和维修婢机，即可保证没备安全可靠，这里强调一下人身安全。
    焊工从事焊接操作，所接触到的工件、焊钳、焊机都是带电体。交流弧焊机的一次侧电压为220／380v，二次侧空载电压也达60～80v。焊工又往往需要在高温或高湿度的现场带汗操作，所以很容易触电，人一旦触电，轻者因受刺激不适，重者可能灼伤，引起呼吸围难、意识不清、心脏停搏以至死亡。特别是在高空作业时，往往可能因触电而瞬时麻
木、失去平衡，从高空坠下，造成死亡事故。电流流过人体的感觉见表2-l0。

为避免触电事故，必须注意：

    a．避免接触带电体。即应对焊机的带电部分加罩；机壳接地要完好；焊机来切断电源前不能拆壳检修；焊钳和电缆应保证绝缘良好，若发现损坏应及时修理或更新；工作完毕或临时离开现场时，必须断开焊机电源；一旦发现有人触电应立刻切断电源；如不能立即关闸，则应用干燥的竹竿、木杆等绝缘物将触电者投离带电体，然后进行紧急枪救。
    b．采取有效防护措施。人体的电阻主要在皮肤，其电阻值与皮肤是否干燥、工人的精神状态、情绪高低有关。若夏天出汗，下班前精神疲劳、情绪低落，都会使人体电阻值降低，从而增大触电的可能性，为此，应采取合适的绝缘保护措施，按有关规定正确使用防护用品。操作时必须戴皮手套、穿橡胶皮鞋；坐下操作时应坐木凳；在金属容器内焊接还要戴橡皮帽，最好有人在旁监察，以防不测；室外作业若遇雨雪应立即停止工作；焊钳、手把、手套、工作服、皮鞋等要避免受潮。
    c．接人自动降低空载电压装置有些国家规定，凡是焊接环境四周均为导体的狭窄场合，或者在2m以上的金属构架作业时，必须使用这种自动降低空载电压装置。
    为了保证人身安全，除了防止触电之外，还要预防弧光灼伤、金属或熔渣飞溅烫伤和焊接烟气粉尘中毒：另外，还要注意避免困飞溅和漏电所引起的火花造成的火灾和爆炸事故。
    2．3 交流弧焊机的维修
    2．3．1 焊机的维护
    要保证焊机正常使用，必须定期进行检查和保养。日常使用中的维护包括：保持焊机内外清洁，经常用压缩空气吹净灰尘；机壳上不应堆放金属或其他物品，以防短路和损坏外壳；注意防潮等。
    对焊机的维护保养应订出制度，确定维护保养人，作好检查记录焊机的维护保养可分为以下3种形式：
    a．每日1次的检查及维护，由焊工在开机工作之前进行。检查及维护内容包括：电源开关、摇柄、电流指针等是否正常：焊接电缆连接处(焊机输出端，焊钳及地线卡头等)是否接触良好；开机后观察冷却风扇转动是否正常等。
    b．每周1次的检查及维护，由焊工在周末下班前进行，并填写记录。检查维护内容包括：内外除尘；机壳擦拭清洁；检查转动及滑动部位是否灵活，并定期上润滑油；电源开关接触情况及焊接电缆连接螺栓螺母是甭完好；接地线连接处是雨接触牢同等。
    C．每年1次的综合检查及维护，由维修电工进行，并填写检查记录。榆查维护内容包括：拆下焊机机壳，清除线圈及铁心上的灰尘及油污；更换损坏了的易损件(调节丝杠及螺母、电缆连接螺栓、螺母等)；对机壳变形及破损处进行修理并油漆；检查变压器线罔的绝缘；对焊钳进行修整或更换；检修焊接电流指针及刻度盘；对破损的焊接电缆进行更换或修补等：
    2．3．2 焊机故障及其分析方法
    焊机产生故障的原因是多种多样的，但归纳起来不外乎下列3点。
    a．设备本身磨损、老化。这与焊机元件质量、加工装配质量有关。
    b．焊工使用不当。这与焊工理论技术水半和工厂的管理制度有关。
    C．焊机经中修或大修后接错线。这与维修电工的技术水平有关。
    焊机一旦出现故障，焊工应能及时发现，立刻停机榆查，最好能够准确地判定故障产生的原因并设法排除。
    焊机产生故障表现为工作中产生异常现象。由于交流弧焊机构造比较简单，其异常现象也容易判断。常见的异常现象有：
    a．焊机内部线圈或焊接电缆接头处冒烟或有焦糊味。
    b．焊机空载时震动声大或负载时有剧烈震动噪声。
    C．焊机空载时机壳无轻微震动，要焊接时不能引弧。
    d．空载电压低、不好引弧，焊接电流过小。
    e．电流调节范围窄，大电流或小电流调不到。
    f．空载电压过高，电流过大。
    g．焊接时电流忽大忽小，不稳定。
    h．焊机罩壳麻电。
    i．熔断器烧断。
    j．调节手柄摇不动或摇起来很吃力。
    焊机异常现象是故障的表现形式，有时1种异常现象可能表示几种故障原因。例如焊条和工件间打不着火，不能引弧，可能是电源开关损坏、熔断器烧断、电源动力线断脱、焊机一次侧线圈或二次侧线圈断路、焊接电缆和焊机输出端接触不良等多种原因造成的。从这些可能的原因中找出真正的故障所在，就需要工人有一定的理论知识和实践经验，利用仪器或仪表按一定的顺序对焊机电气线路进行检查，检查的范围是经分析后确定的，是有的放矢的榆查，而不是从头到尾盲目地榆查。这样才能在较短的时间内准确地找出故障，并避免判断错误而造成恶劣后果。