浅淡交流电焊机的空载节电
摘要：交流电焊机在建筑施工现场是一种不可缺少的焊接工具之一 ，但是在实际的使用
过程中，电焊机的空载时间甚至超过了操作时间，其空载损耗一般约在 200W左右。这不
仅白白浪费了许多电能，还会降低电网的功率因数，甚至会造成人身触电伤亡事故。至
此，我利用普通晶闸管可关断电源的电路，来实现电焊机空载节电电路，只要随手关掉焊
钳手柄上的开关，即可实现断电的节电电路。并在实际操作中取得了良好的节电效果。其
特点是：功耗低、操作方便、动作简捷、灵敏可靠、实用性强等优点。
关键词：晶闸管控制 节电 提高功率因数
我公司属于地铁、热力管线、电力隧道及人防等地下暗挖工程的施工 企业 ，由于施
工中的主要材料为大量的钢筋拱架、网片及金属管道焊接等工作，每天都有几十台的电焊
机同时工作，在电焊工作中，从焊好一道焊缝到焊接下一到焊缝时，经常要做很多辅助的
工作。这时的电焊机就处于空载运行状态，电焊机变压器的初级绕组中仍有空载电流流
过，有时工人吃饭或下班都忘记关掉电源。这样，就白白浪费掉许多电能。为了减少这些
无功电能损耗，使电焊机工作时有电，停焊时就能断电的控制，我采用了两个单向或一个
双向晶闸管作为交流电焊机的电源开关。因为双向晶闸管在正、反相电压下都不能导通，
要想导通必须经控制级和阴极所加一个触发电压才能导通。所以可以用它做电焊机的交流
开关，利用双向晶闸管作 电子 开关比机械开关更加优越。因为只需很低的控制功率，就
能控制相当大的电流，它不存在触点抖动 问题 ，动作速度极快，在关断时也不会出现电
弧现象
一. 晶闸管的工作原理
经闸管是由两层 P型和两层 N型半导体交叉迭装而成，在这四层半导体的交界面处形
成 3个 PN结，从一端的 P区引出一个阳极（A），从另一端的 N区引出一个阴极（C），
在中间层的Ｐ区引出一个控制极（G）。可见，经闸管是一种四层三端器件，电路中用 V
表示。当经闸管的阳极 A加正向阳极电压，可以理解为一个 PNP型和一个 NPN型的三极管
直接耦合而成的
<图 1>晶闸管的外形及图形符
二、可控硅的特性:
可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极 A、阴极 K、控制极 G三个引
脚。双向可控硅有第一阳极 A1（T1），第二阳极 A2（T2）、控制极 G三个引脚。只有当
单向可控硅阳极 A与阴极 K之间加有正向电压，同时控制极 G与阴极间加上所需的正向触
发电压时，方可被触发导通。此时 A、K间呈低阻导通状态，阳极 A与阴极 K间压降约为
1V。单向可控硅导通后，控制极 G即使失去触发电压，只要阳极 A和阴极 K之间仍保持正
向电压，单向可控硅继续处于低阻导通状态。只有把阳极 A电压撤除或阳极 A、阴极 K之
间电压极性发生改变（交流过零）时，单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状
态。单向可控硅一旦截止，即使阳极 A和阴极间又重新加上正向电压，仍需在控制极 G和
阴极 K之间重新加上正向触发电压方可导通。单向可控硅的导通与截止状态相当于形成的
闭合和断开状态，用它可制成无触点开关。三. 电焊机空载节电控制开关电路设
主电路由双向晶闸管、熔断器、电焊机变压器、开关等组成，控制电路则由晶闸管 VS
的触发极 G微动开关 SA2组成。当电焊机工作时其工作原理如下：（详见图 2
<图 2>双向晶闸管的控制原理
图 2当合上开关 SA1，接通 380V电源，在焊机未焊接前，即当焊钳按钮开关 SA2处于
断开状态时，晶闸管的阳极 A和阴极 K之间只是加上一个正向电压，由于控制极 G未加触
发电压，晶闸管内部有一个 PN结处于反相偏置，因此其中只有很小的电流流过，这个电
流为正向漏电流。这时，晶闸管阳极和阴极之间表现出很大的内阻，处于阻断（截止）状
态，此时晶闸管 VS无触发信号而不导通。当焊接工作开始时，只要操作人员按下 SA2开
关时，双向晶闸管 VS经控制极（G）和阴极（K）加正向电压被触发导通。焊机接通电源
即可以进行焊接。当焊接结束时，只要工作人员关掉 SA2开关，维持元件继续导通的最小
电流为维持电流 IH。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。这里的
R、C是保护电路，其作用主要是防止电压突变时使 VS损坏
<图 3>两个单向晶闸管控制原理
图 3为采用两个单向晶闸管实现的节电电路。其工作原理和双向晶闸管的工作原理差
不多。工作时手握焊钳，用手指按下按钮开关 SA2后, VS1、 VS2的控制极便靠对方的漏
电流相互触发至使两个单向晶闸管同时导通，焊机接通电源后，便处于工作状态，即可焊
接。当要停焊时，再按一下 SA2,后，VS1, VS2便会在电压过零时迅速关断，从而断开电
焊机的电源，电路中压敏电阻 RV用于吸收操作高峰电压，保护 VS1, VS2。要控制交流负
载，必须将两只单项晶闸管反极性并联，让每只 SCR控制一个半波，为此需两套独立的触
发电路
四、元器件选
双向晶闸管 VS由于能承受较大电压，因此安全系数不必过大。在 380V交流回路中，
一般取 600V即可。双向晶闸管的额定电流以有效值 计算 ，因此元件额定电流的选择只
要大于负载电流有效值即可。为安全起见，可取焊机初级最大电流的 倍左右。我公司
电焊机均使用 BX3－500型电焊机，一次最大电流为 75A乘以 倍得 90A，可选 KS-100-
8-21型，其中 KS表示双向可控（闸流）额定通断电流 100A，断态重复峰值电压 8级
（800V）断态电压临界上升率（Dv/Dt）2级（不小于 200V/VS）换向电流临界下降率
（Di/dt）1级（不小于 1％额定通断电流＝1A/us）。即可，为了限制加在双向晶闸管上
的（Du/Dt）值，防止误导通，在元件两端要并联阻容电路，通常取 R=50~100Ω;
C=。电容 C和电阻 R是常用的过电压保护 方法 ，是加一个阻容吸收电路，利用电
容器电压不能突变的特点，把尖峰电压吸收。其实质是当电流切断的瞬间，把电感回路内
的磁场吸收过来，转变成电场，能储存在电容器中，然后电容器通过电阻放电，把聚积的
能量逐渐散掉。阻容吸收电路中的电阻，不仅可以减小放电时的电流冲击，而且还可以抑
制电容与负载电感可能引起的自激振荡。并联在晶闸管上的阻容吸收电路要尽量靠近元
件，引线要短，最好采用无感电阻。通常这种阻容元件参数可按下表的经验数据选用。在
大容量的晶闸管电路中，也可接入非线性电阻器件（如压敏电阻或硒堆），用来抑制电网
上侵入的很大的、持续时间较长的浪涌电压
电阻电容器件选择
单向晶闸管 VS1，VS2应选用型号同规格的元件，其额定电压为 1200V，额定电流不低
于最大初级电流的 倍，即 75×＝112A，选 120A即可。RV采用 MY31—1100/5型
的。按钮开关应尽量选用小型按钮，同时要便于操作。有条件者，可将圆形的胶布手柄改
为手枪柄似的长方形手柄，同时将按钮开关安装在手柄里
五. 制作与调试
按图上所示安装，由于电路简单，只要将元器件焊接在接线架上，而无需使用印制电
路板，即可成功
此电路经过使用，取得良好的节电效果。按每天每台焊机节约几度电来计算，几十几
台电焊机一年要节约上万度电以上，可为单位节约大量的电力能源，并在大部分电焊机停
用时可提高系统的功率因数等。
主要 参考 文献
秦曾煌主编的电工学，高等 教育 出版社 1998
郑忠杰主编的晶闸管变流技术，机械 工业 出版社 1988
许经鸾 秦守信主编的 电子 技术基础煤炭工业出版社 1994
建设部人事教育司编写的建筑电工 2002年等文
