способ защиты от поражения электрическим током в электроводонагревателе с пластинами-электродами (варианты)

Формула изобретения

1. Способ защиты от поражения электрическим током в электроводонагревателе с пластинами-электродами при подаче сетевого напряжения на электроводонагреватель за счет понижения электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя путем заземления или зануления элементов, соединенных между собой и понижающих эти потенциалы воды, отличающийся тем, что подсоединяют сетевой фазовый провод к одному из выводов индикатора напряжения при присоединении его второго вывода к указанным элементам, определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения и тем самым определяют исправность цепи заземления или зануления элементов, кроме того, к крайним пластинам-электродам, расположенным возле входа и выхода электроводонагревателя, подсоединяют нулевой провод сети, определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения при присоединении первого его вывода к пластине-электроду, соседней с одной из крайних пластин-электродов, и таким образом дублируют защиту.

2. Способ защиты от поражения электрическим током в электроводонагревателе с пластинами-электродами при подаче сетевого напряжения на электроводонагреватель за счет понижения электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя путем заземления или зануления элементов, соединенных между собой и понижающих эти потенциалы воды, отличающийся тем, что подсоединяют сетевой фазовый провод к одному из выводов индикатора напряжения при присоединении его второго вывода к указанным элементам, определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения и тем самым определяют исправность цепи заземления или зануления элементов, кроме того, к крайним пластинам-электродам, расположенным возле входа и выхода электроводонагревателя, подсоединяют нулевой провод сети, определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения при присоединении первого его вывода к пластине-электроду, соседней с одной из крайних пластин-электродов, и в случае неисправности цепи зануления крайних пластин-электродов от пластин-электродов отключают сетевой фазовый провод с помощью контакта (контактов) электромагнитного устройства, снимая электрические потенциалы воды на входе и выходе электроводонагревателя, и таким образом, дублируют защиту трижды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться в бытовых и промышленных электроводонагревателях.

Известен способ снятия электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя, реализованный в электроводонагревателе, содержащем несколько отдельно расположенных в корпусе секций для нагрева воды с резистивными нагревательными элементами, электроизолированными от воды, с регулировкой температуры воды. При этом электрический потенциал сетевого напряжения, подаваемого на нагревательные элементы, не переходит на нагреваемую воду, что обеспечивает электробезопасность при использовании этого водонагревателя [1].

Недостатком такого способа является сложность конструкции водонагревателя из-за применения относительно сложных регуляторов потребляемой водонагревателем мощности и резистивных нагревательных элементов с теплоизоляцией, необходимость электроизоляции их от труб с водой, возможное их перегорание, определенная инерционность нагрева воды из-за дополнительного времени на нагрев резистивных нагревательных элементов, электроизоляционного материала и с относительно большими габаритами деталей конструкции водонагревателя (трубы, крепежные детали), а также большие габариты водонагревателя и высокая его стоимость.

Недостатком данного водонагревателя является также его неэкономичность из-за относительно большой теплоотдачи при большой общей наружной поверхности секций с нагревательными элементами и из-за потерь энергии на нагрев нагревательных элементов, электроизоляционного материала и деталей его конструкции, кроме того, из-за малой теплопроводности электроизоляционного материала и воды требуется большая мощность для обеспечения ее нагрева до требуемой температуры на выходе водонагревателя при требуемом объеме воды, протекающей через него за единицу времени. При большей потребляемой мощности соответственно подводящие сетевые провода должны иметь большее сечение.

Известен способ защиты от поражения электрическим током в электроводонагревателе с пластинами-электродами при подаче сетевого напряжения на электроводонагреватель за счет понижения электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя путем заземления или зануления элементов, соединенных между собой и понижающих эти потенциалы воды [2].

Для понижения электрического потенциала воды на входе и выходе водонагревателя в его сливной патрубок вставлен открытый контакт, соединенный с краном водопровода проводом с металлическим лепестком, закрепленным на внутренней поверхности напорного патрубка, надеваемого на кран. В данном водонагревателе устроены отмеченные выше недостатки водонагревателя с резистивными нагревательными элементами.

Недостатком такого способа понижения электрического потенциала воды на входе и выходе водонагревателя является отсутствие контроля заземления контакта и металлического лепестка, что может при неисправности цепи их заземления привести к поражению электрическим током при использовании этого водонагревателя. Кроме того, в случае, если кран не заземлен, возможно поражение электрическим током, так как электрический потенциал крана будет равен потенциалу воды на входе водонагревателя, который может быть высоким.

Задачей изобретения является устранение отмеченного выше недостатка этого способа и обеспечение электробезопасности при использовании электроводонагревателя с пластинами-электродами, простого по конструкции, с небольшими габаритами, экономичного (наружная поверхность корпуса небольшая, тепловая энергия выделяется непосредственно в нагреваемой воде, кроме воды нагреваются небольшие по габаритам корпус и пластины-электроды, не требуется увеличивать потребляемую мощность из-за указанных выше факторов, относящихся к водонагревателю с резистивными нагревательными элементами), быстродействующего (объем воды, примерно равный внутреннему объему корпуса, после подачи на электроды сетевого напряжения нагревается проходящим через нее током до требуемой температуры на выходе за время прохождения такого объема воды через водонагреватель - без дополнительного времени из-за отмеченной выше тепловой инерционности в водонагревателе с резистивными нагревательными элементами) при невысокой его стоимости.

Задача решается тем, что в водонагревателе с пластинами-электродами осуществляют контроль за исправностью цепи заземления или зануления элементов водонагревателя, понижающих электрические потенциалы воды на его входе и выходе, дублируют эти элементы и при неисправности цепи их зануления отключают с помощью электромагнитного устройства сетевой фазовый провод от пластин-электродов и тем самым снимают электрические потенциалы воды на входе и выходе водонагревателя. Эти меры обеспечивают защиту от поражения электрическим током при использовании электроводонагревателя с пластинами-электродами.

Для этого подсоединяют сетевой фазовый провод к одному из выводов индикатора напряжения при присоединении его второго вывода к вышеуказанным элементам, что определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения и тем самым определяют исправность цепи заземления или зануления элементов, кроме того, к крайним пластинам - электродам, расположенным возле входа и выхода электроводонагревателя, подсоединяют нулевой провод сети, что определяют по фиксации индикатором напряжения подачи на него сетевого напряжения при присоединении первого его вывода к пластине-электроду, соседней с одной из крайних пластин-электродов и, таким образом, дублируют вышеобозначенную защиту.

В случае неисправности цепи зануления крайних пластин-электродов от пластин-электродов отключают сетевой фазовый провод с помощью контакта (контактов) электромагнитного устройства и тем самым снимают электрические потенциалы воды на входе и выходе электроводонагревателя и, таким образом, дублируют вышеуказанную защиту трижды.

В случае неисправности цепи заземления или зануления вышеобозначенных элементов индикатор напряжения не фиксирует подачу на него сетевого напряжения и использование водонагревателя недопустимо.

Таким образом, по двум независимым цепям - заземление и зануление или две цепи зануления - дублируют защиту от поражения электрическим током при использовании водонагревателя с пластинами-электродами.

Дополнительную защиту в случае неисправности цепи зануления крайних пластин-электродов осуществляют следующим образом: от пластин-электродов отключают сетевой фазовый провод с помощью контакта Ф(контактов) электромагнитного устройства, например реле с присоединенной к сети непосредственно или через выключатель обмоткой, которая при этом обесточивается, или автоматического выключателя, предохраняющего сеть от токовых перегрузок, с дополнительным электромагнитным устройством с присоединенной к сети после контакта автоматического выключателя его обмоткой, которая при неисправности этой цепи обесточивается, и при этом выключают автоматический выключатель, тем самым снимая электрические потенциалы воды на входе и выходе водонагревателя, и таким образом дублируют вышеобозначенную защиту трижды.

Автоматический выключатель отключают, например, следующим образом: дополнительная пружина действует на выключающую, указанный выключатель, деталь, а электромагнитное устройство - соленоид силой своего магнитного поля компенсирует силу пружины и после его обесточивания пружина, действуя на эту деталь, выключает автоматический выключатель.

Отмеченные выше меры - с дублированием вышеобозначенной защиты трижды, обеспечивают электробезопасность при использовании водонагревателя с пластинами-электродами.

В известной автору литературе нет аналогов предлагаемых способов защиты от поражения электрическим током в электроводонагревателе с пластинами-электродами.

Автоматический выключатель обеспечивает коммутацию больших токов - при большом расходе нагреваемой водонагревателем воды, а также предохраняет подводящие сетевые провода водонагревателя от токовых перегрузок при превышении допустимого максимального тока водонагревателя - в случае малого удельного сопротивления воды и включении при этом больше необходимого количества секций водонагревателя, обеспечивающего нагрев воды до требуемой максимальной температуры.

При использовании автоматического выключателя целесообразно непосредственно соединить сетевые провода водонагревателя с сетевыми проводами соответствующего сечения, подведенными к имеющейся в помещении розетке, к которой подведен и провод заземления или зануления, с которым целесообразно соединить провод цепи заземления или зануления вышеобозначенных элементов водонагревателя - без соединения с помощью вилки и розетки, что обеспечивает более надежное соединение по сравнению с многократным соединением и разъединением вилки и розетки. Соединение этих трех проводов (в трехпроводном сетевом кабеле) с розеткой может быть осуществлено и с помощью вилки с тремя штырями - без отсоединения ее от розетки - при использовании автоматического выключателя, что упрощает включение и выключение водонагревателя. Каждый из этих проводов розетки определяется с помощью отвертки-индикатора фазового напряжения сети.

Целесообразно в качестве заземленных или зануленных элементов использовать металлические пластины, аналогичные пластинам-электродам, установленные в корпусе водонагревателя перед крайней пластиной-электродом - после его напорного патрубка и за крайней пластиной-электродом перед его сливным патрубком, что при большой площади поверхности двух сторон этих пластин и нулевом потенциале крайних пластин-электродов обеспечивает практически полное снятие электрического потенциала воды на входе и выходе водонагревателя.

Пластины (и пластины-электроды) выполняются, например, из никеля, тонкая окисная пленка которого остается проводящей, со шлифовкой или из латуни со шлифовкой и никелевым покрытием.

Индикатор напряжения, фиксируя подачу на водонагреватель сетевого напряжения, сигнализирует о необходимости отключения его перед прекращением подачи воды в водонагреватель.

При использовании в качестве индикатора напряжения неоновой лампочки потребляемая им мощность составляет менее 0,1 Вт. Потребляемая автоматическим выключателем и дополнительным электромагнитным устройством мощность на два порядка меньше потребляемой водонагревателем мощности, так как максимальный ток этого устройства токоудержания в несколько раз меньше его тока срабатывания.

Таким образом, предлагаемый способ при его простоте, незначительный потребляемой мощности при его реализации обеспечивает использование электроводонагревателей с пластинами-электродами при их электробезопасности, в отличие от таких известных электроводонагревателей - без использования предлагаемого способа.

Электроводонагреватели и пластинами-электродами по сравнению с электроводонагревателями с резистивными нагревательными элементами имеют следующие преимущества: простота конструкции, небольшие габариты, быстродействие, невысокая стоимость, экономичность, что, снижая токовые нагрузки на подводящие сетевые повода, уменьшает необходимую площадь их сечения и, следовательно, обеспечивает возможность более широкого применения этих водонагревателей.