电焊机导致触电的机理分析

摘要：影响触电者触电时危险程度的因素有：电压电流、电流作用时间、电流通过人体的途径、人体电阻等；分析了电焊机导致触电事故的机理；为焊工安全防护和触电事故的预防提供了理论依据。

关键词：手工电弧焊；安全用电；触电机理分析

中图分类号：TG408 文献标识码：B 文章编号：1001-2303（2006）08-0070-03

0 引言

从电焊机引发的触电事故实例分析可知，常见的电焊机触电事故主要可分为两种情况，一种是接触到电焊机一次侧的220/380V线路（如焊机的插座、形状或破损的电源线等），导致触电；另一种是电焊机长期工作于过载状态，发热严重，导致一次侧和二次侧的绝缘破坏，焊工在进行操作时导致触电；而大部分情况下的触电，主要是由二次侧空载电压导致的（1），值得注意的是发生触电事故时多数焊机本身并没有任何故障，而且一般一次侧都 安装有漏电保护装置。前两种情况容易引起管理者和焊工的高度重视，但最后 一种情况却有着极大的隐蔽性，因此也容易在生产中导致伤亡事故。

由于电焊机二次侧空载和焊接时的电压较低（空载时50~90V，焊接时20~30V），容易引起人们思想上的麻痹，很多现场焊工 都 错误的认为；这个电不打人或打不死人。那么电焊机二次侧电压到底会不会致命，安装了漏电保护器的电焊机为什么还会造成触电伤亡事故等问题，必须从影响触电时危险程度的因素和机理上予以说明，帮能在生产过程中采用正确的防护措施，制定有效的安全规章制度。

1 影响触电危险程度的因素

影响触电危险程度的因素主要包括：电压、电流、电流作用时间、电流流过人体的途径和人体电阻等（2）

1.1 电压和电流

研究表明，触电的生理伤害主要是由电流造成的（3）。但伤害程度与电压有关，因为电压越高，就可能产生越大的电流。根据渡过人体电流的大小和产生效应的不同，一般将其分为感知电流、摆脱电流和室颤电流。所谓感知电流，即通过人体引起轻微麻感和微弱针刺感的最小电流。试验资料表明，人的平均感知电流即对应于概率50%的感知电流，成年男子约为1.1mA，成年女子约为0.7mA。感知电流一般不会对人体构成伤害，但当电流增大时，感觉增强，反应加剧，可能导致坠落等二次事故；通过人体的电流超过感知电流至一定程度时，触电者将因肌肉强烈收缩而不能自行摆脱带电体，人触电后能自行摆脱带体的最大电流称为摆脱电流。试验资料表明，人的平均摆脱电流即对应于概率50%的摆脱电流成年男子约为16mA，成年女子约为10.5 mA。通过人体的电流超过摆脱电流以后，会感到异常痛苦，若时间过长，还可能导致昏迷、窒息、乃至残废 通过人体引起心室发生纤维性颤动的最小电流称为室颤电流。发生心室颤动时，心脏每分钟颤动1 000次以上，但幅值很小，而且没有规则血液实际上中止循环，如不及时抢救，很快将导致死亡。电流持续时间超过心脏跳动周期时，人的室颤电流约为50 mA。

1.2 电流作用时间

电流持续时间越长，电击的危险性越大；电流持续时间越长，人体内积累的局外电能越多，室颤电流越小；电流持续时间越长，电流必然重合心脏易损期（心脏收缩和舒张之间的间隙期，约0.1~0.2s，此时如有电流通过，则伤害最大）；电流持续时间延长，人体电阻下降，导致通过人体的电流增加，电击危险性增大；电流持续时间越长，中枢神经反射越强烈，电击危险性越大。

1.3 电流通过人体的途径

电流途径不同，电流途径的危险程度不同。流过心脏的电流越多、电流路线越短是电击危险性越大的途径。一般来讲，电流通过人体的途径，以从手到脚，中间经过重要器官的情况最为危险，如果是从脚到脚，则危险性相对较小。

1.4 人体电阻

流过人体的电流与加在人体上的电压成正比，与人体阻抗成反比。人体电阻不是常数，会受接触电压、皮肤潮湿程度及表面状态、电流持续时间、电流途径等很多因素的影响，在较大范围内变化。

当接触电压达到50~100V时，人体电阻明显下降，表皮南穿后，人体电阻就只有约数百欧；皮肤潮湿程度对人体电阻的影响也很大。混混的皮肤表面，人体电阻就会锐减为干燥条件下的1/2，因此大量出汗后，人体电阻明显下降；皮肤表皮破损或角质层破损，也会使人体电阻明显降低。生产过程中金属粉等导电性物质污染皮肤，乃至渗人汗腺会大大降低人体电阻。不同条件下人体电阻的变化如表1所示。

2 电焊机导致触电的机理分析

为保证良好的引弧与稳弧性能，弧焊变压器的二次空载电压一般为50~90V，这在一般情况下是安全的，但在一些特别危险环境，如锅炉房、化工厂的大多数车间 ，机械厂的铸造、电镀车间和酸洗车间等，以及在容器、管道内和金属构架上的焊接操作环境，此空载电压是不安全的。由于焊工 在操作时与电焊机二次侧接触机会很多（如焊钳或焊、焊件、工作台和电缆等），因此，它是焊接触电伤亡的主要危险因素。在正常焊接操作更换焊条时，如果焊工的手不小心触及焊钳口，则会通过 一只手和两只脚 形成一个导电回路。如果此时穿鞋底干燥的安全鞋，电可达10 000，两只鞋平行并联电 阻为5000欧，加上人体电阻2500欧 左右，则通过人体电流为 I=U/R=70V/7500 =9.3mA

这时焊工 手部会感到轻度抽搐，但能够扔掉焊钳。此时如果电焊工在狭窄的窨，如容器、管道内作业或者很低的位置作业，身体其他部位紧贴地面或接地导体，则被动的个体防护方式失效。绝缘鞋和手套不起作用，此时通过人体的电流为

I=U/R=70V/2500 =28mA

这一电流虽然比室颤电流小得多，却比摆脱电流大。这时，如附近有人及时断电，使电焊工脱离电源，可能不会有严重后果。但是如果在狭窄作业窨内不能摆脱，触电时间延长，则后果不堪设想。或者造成登高的电焊作业 者因触电 发生痉挛、麻木和惊慌等，从高处跌落，造成二次事故。同时，如果电焊工较长时间不能摆脱带体，人体电流增大为70mA，超过了室颤电流，短时间内即可造成死亡。

从焊接事故的统计分析可知，焊接触电伤亡事故大都 发生在下列情况：如夏季人身上出汗或在潮湿的工地操作、阴雨天作业等。此时防护服装、绝缘鞋和手套由于潮湿绝缘性能大幅下降，而人体电阻将降为1000 左右，焊工的手一接触焊钳口，通过人体的电流一般都远大于摆脱电流甚至超过室颤电流造成触电伤亡事故。

从以上分析可知，电焊机的二次电压在操作不当时或特定的环境下，不仅会打人而且还会致命，必须引起高度重视。

那么安装了漏电保护器的电焊机为什么还会发生触电死亡事故？必须对电焊机系统进行分析。

图1是电焊机的原理图，由图1可以看出，漏电保护器只能对电焊机的一次侧电路进行保护，对二次侧来说则不起保护作用。这是因为 目前使用的漏电保护器是采用监测剩余电流来产生动作（4），即当流出漏电保护器的电流 和流回漏电保护器的电流 相等时，漏电保护器即认为电路发生漏电不产生动作，一次侧线圈和导线本身构成一个闭合回路（回路1），漏电保护器可以保护此部分电路，而电焊机二次侧是另一个相对的闭合回路，当二次侧漏电时，虽然二次侧此时是一个不完整的回路，一部分电流发生了异常流动，但一次侧此时的电路和电流仍然完整的，因此漏电保护器不会动作，仍然会发生触电伤亡事故。

3结论

焊接作业时大部分发生的触电事故是由二次侧空载电压导致的，由于焊工在操作与电焊机二次侧接触机会很多，因此它是焊接触电伤亡的主要危险因素之一。影响触电危险程度的因素主要包括：电压、电流、电流作用时间、电流流过人体的途径和人体电阻等，而恶劣的焊接作业环境会影响这些因素，导致触电事故的发生。安装于电焊机一次侧的漏电保护装置对二次侧的触电事故不起保护作用。