СИСТЕМА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ БЫТОВЫХ ПРИБОРОВ С МАГИСТРАЛЬНЫМИ ВРЕЗКАМИ И ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ НЕЕ Российский патент 1998 года по МПК A61H37/00 H02H3/16 

Изобретение относится к электротехническим системам защиты и может быть использовано для обеспечения безопасной эксплуатации различных бытовых и медицинских приборов, например газовых плит, нагревателей водяных и паровых ванн, финских бань и стиральных машин, имеющих врезку в домовые магистральные газо- и водоподводы и снабженных дополнительными электросистемами, например электроподжига газовых горелок.

Известна и широко применяется в технике система защиты от токов утечки путем заземления корпуса электроприборов /1/. Аналогичная система защиты осуществляется в зарубежных странах при эксплуатации бытовой техники с дополнительными электросистемами.

Однако при этом необходимо наличие в бытовой электропроводке третьего провода, так называемого защитного заземляющего провода, который отсутствует в бытовой электропроводке стран СНГ.

Известна система подключения электродов зажигания высокого напряжения бытовой газовой плиты с несколькими горелками /2/, в которой двухпроводная линия подведена к узлу поджига, включающему электрод зажигания, а сама горелка заземлена на корпус плиты. При этом в подводящих к газовой плите трубопроводах возможно возникновение токов перетечек при аварийном замыкании электрической системы на корпус. Однако в силу их кратковременности внешние газопроводы в местах подключения (врезки) не подвержены перегреву, который при длительном воздействии мог бы вызвать аварийную ситуацию.

Известна система подключения регулирования водоподачи и климата в ванных комнатах /3/, в которой двухпроводная линия от источника напряжения подключена к ее электротехническому узлу, содержащему систему датчиков и регуляторов расхода, причем первый и второй выводы узла соединены с фазовым и нулевым электропроводами, а третий вывод подведен к магистральному водопроводу простой намоткой на трубы. Данная система рассмотрена в качестве прототипа предлагаемой системы электротехнического подключения.

Все перечисленные системы не могут быть использованы при необходимости подключения бытовых приборов, рассчитанных на наличие нулевого защитного провода ( в основном импортного производства ), к бытовой отечественной электропроводке, так как необратимо возникающие при этом токи перетечки в защитном проводе и на участке подключения газа или воды от магистрального трубопровода вызывают в них неконтролируемое тепловыделение с возможностью создания аварийной ситуации.

Следует отметить, что известны элементы оборудования для защиты от аварий, возникающих при возникновении напряжения в трубопроводах при утечке тока на землю. В основном в качестве этих элементов используются встраиваемые изолирующие муфты или отдельные участки трубопровода, устанавливаемые на магистральном трубопроводе /4/ и включающие детали из диэлектрика, однако они устанавливаются в высокорасходных магистралях (в основном стационарных), их подсоединение требует нескольких операций.

Известна также электроизолирующая трубная соединительная муфта в домовых вводах /5/, состоящая из двух металлических фланцев, между которыми размещен полый электроизолирующий элемент в виде уплотнительного изолирующего кольца, залитого эпоксидной смолой. Муфта используется при подключении бытовых газовых плит всего дома, однако при эксплуатации возможны трудности с ее разборкой при появлении металлических соединений газовых труб с водяными, которые, в свою очередь, имеют соединение с нулевым проводом; муфту нельзя использовать при подключении оборудования с гибкими подводами, кроме того толщина электроизоляции не рассчитана на возможные перетечки токов. Известная электроизолирующая муфта рассмотрена в изобретении, как прототип соединительной вставки.

Целью изобретения является создание безаварийной системы электротехнического подключения бытовых газо- или водоприборов, рассчитанных на трехпроводную электробытовую проводку к стандартной внутриквартирной двухпроводной электропроводке; исключение неконтролируемого тепловыделения от токов утечки в местах подвода к магистральному трубопроводу и по защитным нулевым проводам; осуществление возможности безопасного электротехнического подключения бытовых приборов жесткими и гибкими подводами.

Изобретение позволяет также подключать бытовые приборы к трубопроводам без дополнительных операций.

Поставленная цель достигается тем, что в системе электротехнического подключения бытовых приборов с магистральными врезками, содержащей электротехнический узел бытового прибора с тремя вводами, первый и второй вводы которого соединены с фазовым и нулевым проводами электробытовой сети, третий ввод через корпус бытового прибора также подключен к нулевому проводу, а на врезке бытового прибора к магистральному трубопроводу установлена электроизолирующая соединительная вставка.

В свою очередь в электроизолирующей соединительной вставке, состоящей из входного и выходного фланцев, между которыми размещен полый электроизолирующий элемент, содержащий диэлектрик, этот элемент укреплен на фланцах опрессовыванием, а его длина между соседними торцами фланцев составляет величину, не менее длины пробоя диэлектрика при напряжении не менее 3750 В, частотой 50 Гц.

Кроме этого поставленная задача решается тем, что электроизолирующий элемент целиком выполнен из диэлектрика, например полипропилена или этилена.

Также фланцы могут быть выполнены заедино с электроизолирующим элементом, из диэлектрика.

Для облегчения подсоединения подводов бытового прибора к трубопроводу на фланцах вставки нанесена резьба.

Электроизолирующий элемент может быть выполнен составным, например из диэлектрических втулок и отрезка гибкого оплетенного резинового трубопровода между ними.

Приведенные решения поставленных задач позволяют устранить опасность возникновения аварийных ситуаций, особенно для газовых приборов, за счет исключения токов утечки в магистральные домовые трубопроводы.

Из теории трехфазного тока известно, что при равенстве амплитуд ЭДС (фиг. 1) и одинаковых сопротивлениях в фазах, токи также равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на одну треть периода, образуя так называемый трехфазный ток /6/. Сумма этих токов в любой момент времени при симметричном режиме работы равна нулю, поэтому ток в нулевом проводе не протекает и от него можно отказаться. На практике симметричный режим работы 3-фазной сети не выполняется из-за неравномерной нагрузки в фазах (Z_1.1...Z_n.3 - нагрузки потребителей в квартирах), неравенства величин ЭДС, отсутствия из-за размыкания одной из фаз, также из-за несимметричного короткого замыкания, например между двумя фазами или фазой и нулем, и целого ряда аналогичных причин. В результате в бытовой сети возникает напряжение смещения между нулевой точкой "0" на трансформаторной подстанции (ТП) и нулевыми точками потребителей в этажных распределительных щитах (0₁,... 0_n), что приводит к появлению значительных переточек токов в нулевых проводниках.

Узловое напряжение (напряжение смещения) между нулевыми точками "0" и "0₁" может быть оценено по следующему соотношению:

где Y_A+Y_B+Y_C+Y_N - проводимости соответствующих ветвей. В симметричной трехфазной цепи Y_A=Y_B=Y_C, и, при , узловое напряжение U_0-01=0 . При этом токи переточек не возникают.

Современная бытовая техника, имеющая электротехнические узлы, в соответствии с правилами устройств электроустановок (ПУЭ) должна быть занулена отдельным защитным проводом от групповых распределительных электрощитов (на этажах). При этом, при подключении бытового прибора, одновременно соединенного с магистральными газо- или водоподводами и имеющего три ввода, создается параллельная цепь протекания тока от нулевого вывода электрощитка через провод защитного зануления корпуса бытового прибора, его врезку (шланг или трубопровод) в магистральный домовой трубопровод (газовый или водяной). Значительные токи, протекающие по этой цепи, могут привести к возникновению искрения и перегреву во врезках, защитном нулевом проводе и возникновению пожароопасной, особенно в газопроводах, ситуации.

На фиг. 1 изображена схема подключения бытовых потребителей; на фиг. 2 - система электротехнического подключения бытовых приборов с тремя вводами и магистральными вставками к бытовой двухпроводной сети; на фиг. 3 - электроизолирующая соединительная вставка; на фиг.4 а, б варианты выполнения электроизолирующих соединительных вставок.

Система электротехнического подключения бытовых приборов с магистральными врезками включает электротехнический узел 2 бытового прибора 1 (фиг.2), первый ввод узла соединен фазовым проводом 4 с соответствующим вводом электрощита 10 на этаже, второй ввод соединен нулевым проводом 5 с нулевым вводом электрощита 10. Третий ввод через корпус 3 подключен к нулевому защитному проводу 6 и нулевому вводу электрощита 10. Бытовой прибор 1 имеет врезку 8 к магистральному домовому трубопроводу 9. Бытовым прибором может быть газовая плита, нагреватель или стиральная машина, а трубопровод - газовым или водяным. На врезке установлена электроизолирующая соединительная вставка 7.

Электроизолирующая соединительная вставка (фиг. 3, 4) состоит из входного и выходного фланцев 1, 2 и полого электроизолирующего элемента 3, выполненного полностью из диэлектрика (фиг. 3, 4а), например полипропилена (этилена), или составного с диэлектрическими втулками 4, 5 (фиг.4б) и отрезка гибкого резинового трубопровода в металлической оплетке 6 между ними. Электроизолирующий элемент 3 спрессовывается на фланцах при выполнении его составным электроизоляционная втулка обжата между фланцем и трубопроводом. Причем фланцы могут оканчиваться или штуцером, или накидной гайкой для удобства стыковки с магистральными трубопроводами и бытовой техникой.

Подобное выполнение вставки позволяет свободно перемещать бытовой прибор относительно трубопровода.

Назначение электроизоляционной вставки может быть полностью реализовано только при соблюдении определенной длины электроизолирующего элемента, исключающей возможный пробой. На основании оценочных расчетов, требований ГОСТов и пробных замеров было определено, что длина изолятора между фланцами должна составлять не менее длины пробоя диэлектрика при испытательном напряжении не менее 3750 В, частотой 50 Гц.

Собранная система включается в работу при использовании потребителем электротехнического узла бытового прибора, которым может быть система электроподжига газовой плиты или система управления стиральной машиной.

Использование подобной системы подключения и ее составляющей электроизоляционной вставки позволяет исключить возможные аварийные ситуации с бытовой техникой, неадаптированной к существующим бытовым электросетям.

Источники информации
1. Электроприборы бытовые. Общие технические условия. ГОСТ 14087-80 (ст. СЭВ 1110-78).

2. ЕР, N 0033700, кл. F 24 С 3/10, 1981.

3. FR, N 2712375, кл. F 17 D 5/00, 1993, (прототип).

4. GB N 2190444, кл. F 16 L 25/02, 1987.

5. DE, N 1625987, кл. F 16 L 25/00, 1970, (прототип).

6. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. М.: Энергия, 1969, с. 150-157.

Сущность: система электротехнического подключения бытовых приборов с магистральными врезками предназначена для использования в медицинской и бытовой технике, в электротехнических системах защиты для безопасной эксплуатации различных приборов, например водяных и паровых ванн, финских бань, газовых плит, имеющих врезку в домовые магистральные газо- и водоподводы и снабженных дополнительными электросистемами, требующими обязательного подключения защитного заземления. Система содержит электротехнический узел бытового прибора с тремя вводами. Первый и второй вводы соединяют с фазовым и нулевым проводами электробытовой сети. Третий ввод через корпус бытового прибора подключают к нулевому проводу. На врезке к магистральному трубопроводу устанавливают соединительную электроизолирующую вставку, состоящую из двух фланцев. Между фланцами размещен полый электроизолирующий элемент, содержащий диэлектрик, укрепленный на фланцах опрессованием. Длину электроизолирующего элемента выбирают не менее длины пробоя диэлектрика при напряжении не менее 3750 В, частотой 50 Гц. 2 с. и 5 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Система электротехнического подключения бытовых приборов с магистральными врезками, содержащая электротехнический узел бытового прибора с тремя вводами, первый и второй вводы которого соединены с фазовым и нулевым проводами электробытовой сети, отличающаяся тем, что третий ввод через корпус бытового прибора также подключен к нулевому проводу, а на врезке к магистральному трубопроводу установлена электроизолирующая соединительная вставка. 2. Электроизолирующая соединительная вставка для системы электротехнического подключения бытовых приборов с магистральными врезками, состоящая из входного и выходного фланцев, между которыми размещен полый электроизолирующий элемент, содержащий диэлектрик, отличающаяся тем, что электроизолирующий элемент укреплен на фланцах посредством опрессовывания, а его длина между соседними торцами фланцев составляет не менее длины пробоя диэлектрика при напряжении не менее 3850 В и частоте 50 Гц. 3. Вставка по п. 2, отличающаяся тем, что на противоположных концах фланцев выполнена резьба. 4. Вставка по п. 3, отличающаяся тем, что электроизолирующий элемент выполнен из диэлектрика, например полипропилена или этилена. 5. Вставка по п.4, отличающаяся тем, что фланцы выполнены из диэлектрика заодно с электроизолирующим элементом. 6. Вставка по п. 2, отличающаяся тем, что электроизолирующий элемент выполнен составным. 7. Вставка по п. 6, отличающаяся тем, что электроизолирующий элемент состоит из диэлектрических втулок и отрезка гибкого трубопровода в металлической оплетке между ними.