RU2162573C1

RU2162573C1 - Method for electric-shock protection in flow-type electric water heater with plate electrodes

Info

Publication number: RU2162573C1
Application number: RU99113877/06A
Authority: RU
Original assignee: Розенберг Яков Исаакович
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: power engineering; domestic and industrial water heaters. SUBSTANCE: method includes connection of some parts to ground and other parts to neutral wire to reduce electrical potential of water at inlet and outlet of water heater. In case of fault in neutral wire circuit of supply mains, water flow through drain pipe of water heater is ceased thereby affording three-fold protection. EFFECT: improved reliability and reduced cost of protection.

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться в бытовых и промышленных электроводонагревателях. The invention relates to the electric power industry and can be used in domestic and industrial electric water heaters.

Известен способ снятия электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя, реализованный в проточном 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 /патент Великобритании N 1523763, кл. F 24 H 1/20, 1978 г./. There is a method of removing the electrical potentials of water at the inlet and outlet of an electric heater, implemented in a flowing electric heater containing several sections separately located in the housing for heating water with resistive heating elements electrically insulated from water, with adjustment of the water temperature. In this case, the electric potential of the mains voltage supplied to the heating elements does not transfer to heated water, which ensures electrical safety when using this water heater / British patent N 1523763, class. F 24 H 1/20, 1978 /.

Недостатком такого способа являются сложность конструкции водонагревателя из-за применения относительно сложных регуляторов потребляемой водонагревателем мощности и нескольких 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 элементов, электроизоляционного материала и с относительно большими габаритами деталей конструкции водонагревателя/трубы, крепежные детали/, а также большие габариты водонагревателя и высокая его стоимость. The disadvantage of this method is the complexity of the design of the water heater due to the use of relatively complex controllers of the power consumed by the water heater and several resistive heating elements with heat insulation, the need to electrically isolate them from pipes with water, their possible burnout, a certain inertia of water heating due to the additional time for heating the resistive elements , insulating material and with relatively large dimensions of the details of the design of the water heater / pipe, mounting details /, as well as the large dimensions of the water heater and its high cost.

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 необходима дополнительная 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, что такае ограничивает возможность его применения. A disadvantage of this water heater is also its uneconomicalness due to the relatively large heat transfer with a large common outer surface of sections with heating elements and due to energy losses due to heating of heating elements, electrical insulation material and details of its construction; in addition, due to the low thermal conductivity of the insulating material and water, additional power is required to ensure its heating to the required temperature at the outlet of the water heater with the required volume of water flowing through it per unit time. With a greater power consumption, respectively, the supply network wires should have a larger cross section, which limits the possibility of its use.

Кроме того, при неисправности электроизоляции нагревательных элементов и цепи заземления труб с водой водонагревателя возможно поражение электрическим током, так как при этом вода на выходе водонагревателя может иметь электрический потенциал, превышающий безопасное напряжение. In addition, if there is a malfunction in the electrical insulation of the heating elements and the grounding circuit of the pipes with the water of the heater, electric shock may occur, since the water at the outlet of the heater may have an electric potential that exceeds a safe voltage.

Известен способ защиты от поражения электрическим током в проточном электроводонагревателе с пластинами-электродами, не имеющий отмеченных выше недостатков способа с применением в электроводонагревателе резистивных нагревательных элементов, по которому эту защиту осуществляют за счет понижения электрических потенциалов воды на входе и выходе электроводонагревателя путем заземления одних и зануления других элементов, понижающих эти потенциалы воды, и в случае неисправности цепи зануления этих элементов 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 обеспечивают дублирование указанной защиты трижды /патент РФ N 2115067, кл. F 24 H 1/20, 1996 г./. A known method of protection against electric shock in a flowing electric heater with electrode plates, which does not have the aforementioned drawbacks of the method using resistive heating elements in an electric heater, in which this protection is carried out by lowering the electric potentials of water at the inlet and outlet of the electric heater by grounding one and grounding other elements that lower these potentials of water, and in the event of a malfunction of the grounding circuit of these elements from the electrode plates they sense the network phase wire using a contact / contacts / electromagnetic device, removing the electric potentials of water at the inlet and outlet of the electric heater, and thus provide duplication of this protection three times / RF patent N 2115067, cl. F 24 H 1/20, 1996 /.

Вышеуказанным электромагнитным устройством может быть реле или автоматический выключатель, предохраняющий сеть от токовых перегрузок, с дополнительным электромагнитным устройством с присоединенной к сети после контакта автоматического выключателя его обмоткой, которая при неисправности цепи нулевого провода сети обесточивается, и при этом выключают автоматический выключатель, тем самым снимая электрические потенциалы воды на входе и выходе водонагревателя, и таким образом дублируют вышеуказанную защиту трижды - при заземлении одних вышеуказанных элементов и занулении других таких элементов. The above-mentioned electromagnetic device can be a relay or circuit breaker that protects the network from current overloads, with an additional electromagnetic device connected to the network after the contact of the circuit breaker by its winding, which, when the circuit of the neutral wire of the network fails, is de-energized, and the circuit breaker is turned off, thereby removing electric potentials of water at the inlet and outlet of the water heater, and thus duplicate the above protection three times - when grounding one their above elements and the vanishing of other such elements.

Автоматический выключатель отключают следующим образом: дополнительная пружина действует на выключающую этот выключатель деталь - при токовой перегрузке, а электромагнитное устройство - соленоид силой своего магнитного поля компенсирует силу пружины и после его обесточивания пружина, действуя на эту деталь, выключает автоматический выключатель. The circuit breaker is turned off as follows: an additional spring acts on the part that turns off the circuit breaker during current overload, and the electromagnetic device, the solenoid, compensates for the force of the spring by the strength of its magnetic field and after de-energizing the spring, acting on this part, turns off the circuit breaker.

Недостатком этого способа защиты от поражения электрическим током является то, что по сравнению с заводским автоматическим выключателем конструкция автоматического выключателя по этому способу существенно усложняется из-за вышеуказанных дополнительных элементов, что соответственно увеличивает его стоимость. Кроме того, стоимость разработки такой конструкции автоматического выключателя и технологической оснастки для его изготовления в специализированном конструкторском бюро достаточно высока, и ее выполнение потребует большого времени; возможны и определенные организационные осложнения при решении вопроса о производстве такого автоматического выключателя в специализированном производстве. The disadvantage of this method of protection against electric shock is that, compared with the factory circuit breaker, the design of the circuit breaker by this method is significantly complicated due to the above additional elements, which accordingly increases its cost. In addition, the cost of developing such a design of a circuit breaker and technological equipment for its manufacture in a specialized design office is quite high, and its implementation will require a lot of time; certain organizational complications are also possible when deciding on the production of such a circuit breaker in a specialized production.

По этому способу возможно применить электромагнитное реле на относительно большую мощность, обеспечивающее коммутацию достаточно больших токов в сети ≈220 В, однако его стоимость достаточно высока. Using this method, it is possible to apply an electromagnetic relay at a relatively high power, providing switching of sufficiently large currents in the network ≈220 V, but its cost is quite high.

Задачей изобретения является снижение стоимости реализации способа защиты от поражения электрическим током в проточном электроводонагревателе с пластинами-электродами при дублировании вышеуказанной защиты трижды. The objective of the invention is to reduce the cost of implementing the method of protection against electric shock in a flowing electric heater with electrode plates when duplicating the above protection three times.

Задача решается тем, что в таком электроводонагревателе, с использованием заземления одних и зануления других элементов, понижающих электрические потенциалы воды на его входе и выходе, в случае неисправности цепи нулевого провода сети прекращают протекание воды в сливном патрубке водонагревателя и таким образом дублируют защиту от поражения электрическим током трижды. The problem is solved in that in such an electric heater, using the grounding of some and grounding of other elements that lower the electric potentials of water at its inlet and outlet, in the event of a malfunction of the neutral wire circuit of the network, the flow of water in the drain pipe of the heater is stopped and thus duplicate protection against electric shock current three times.

Прекращение протекания воды в сливном патрубке в указанном случае осуществляют с помощью заслонки на входе водонагревателя, управляемой электромагнитным устройством, например, соленоидом, от которого в этом случае отключается напряжение. Водонагреватель устанавливается так, чтобы при закрытой заслонке, прекращающей поступление в него воды, вода из водонагревателя не выливалась. The termination of the flow of water in the drain pipe in this case is carried out using a damper at the inlet of the water heater controlled by an electromagnetic device, for example, a solenoid, from which the voltage is disconnected in this case. The water heater is installed so that when the shutter is closed, which stops the flow of water into it, water from the water heater does not pour out.

При указанном расположении заслонки на входе водонагревателя в случае отсутствия заземления крана, из которого вода подается в водонагреватель, при закрытой заслонке /из ферромагнитного металла с электроизоляцией/ электрический потенциал крана близок к нулю. Устанавливать заслонку на выходе водонагревателя нежелательно, так как и при заземлении крана возможны неисправности в его заземлении, что может привести к поражению электрическим током, так как электрический потенциал крана при этом может быть больше допустимого напряжения. With the indicated location of the valve at the inlet of the heater in the absence of grounding of the tap from which water is supplied to the heater, with the shutter closed / made of ferromagnetic metal with electrical insulation / the electric potential of the tap is close to zero. It is undesirable to install a damper at the outlet of the water heater, since even when the tap is grounded, malfunctions can occur in its grounding, which can lead to electric shock, since the electric potential of the tap can be greater than the allowable voltage.

Стоимость вышеуказанных узлов при реализации предлагаемого способа невысока. The cost of the above nodes when implementing the proposed method is low.

Использование предлагаемого способа в проточных электроводонагревателях с пластинами-электродами, экономичными, быстродействующими, малогабаритными и более дешевыми по сравнению с проточными электроводонагревателями с резистивными нагревательными элементами, в сочетании с заземлением и занулением элементов, указанных в отмеченном выше патенте РФ, то есть при дублировании защиты от поражения электрическим током трижды, обеспечивает электробезопасность этих электроводонагревателей. The use of the proposed method in flow-through electric heaters with electrode plates, economical, fast-acting, small-sized and cheaper compared to flow-through electric heaters with resistive heating elements, in combination with grounding and grounding of the elements specified in the above patent of the Russian Federation, that is, when duplicating protection against electric shock three times, provides electrical safety of these electric heaters.

Claims

A method of protection against electric shock in a flowing electric heater with electrode plates using grounding of some and zeroing of other elements that lower the electric potentials of water at its input and output, characterized in that in the event of a malfunction in the neutral wire circuit of the network, the water flow in the drain pipe of the electric heater is stopped and thus provide duplication of protection against electric shock three times.