СПОСОБ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H01R4/66 

Изобретение имеет отношение к электротехнике, в частности к эксплуатации электроприемников, включая бытовые электроприборы и компьютеры, и тесно связано с установкой трехконтактных розеток европейского типа во вновь возводимых, реконструируемых и капитально ремонтируемых жилых, общественных и производственных зданиях всех типов, а также оно связано с заменой двухконтактных розеток на трехконтактные в уже эксплуатируемых жилых квартирах и иных помещениях (школах, детских садах, больницах и поликлиниках, институтах, редакциях журналов и газет, министерствах и ведомствах и т.д.), т.е. всюду, где до сих пор продолжают иметь место и функционировать устаревшие двухконтактные розетки, не предназначенные для заземления электроприемников.

Известны различные способы заземления электроприемника, например, изложенные в справочнике Р.Н. Карякина “Заземляющие устройства электроустановок”, Москва, ЗАО “Энергосервис”, 2000. Все они заключаются в присоединении заземляемой части электроприемника к заземлителю трансформаторной подстанции (ТП) или электростанции (ЭС) посредством нулевого защитного проводника (так называемого РЕ-проводника) в электрических сетях с системами заземления типов TN-S и TN-C-S или посредством объединенного нулевого защитного и нулевого рабочего проводников (так называемого PEN-проводника) в электрических сетях с системой заземления типа TN-C. Все эти способы направлены на достижение двух главных целей - на устранение излучения электроприемником вредного для здоровья человека электромагнитного поля и на снижение вероятности поражения человека электрическим токам в случае нарушения электрической изоляции в электроприемнике.

Основными недостатками всех известных способов заземления являются, во-первых, большой расход проводов на их реализацию и, во-вторых, резкое возрастание опасности образования пожаров от коротких замыканий.

Наиболее близким к заявленному является способ заземления электроприемника, включающий присоединение его корпуса к заземленному на ТП или ЭС нулевому защитному проводнику (РЕ-проводнику) электрической сети посредством штепсельного соединения с заземляющим контактом, подсоединенным к указанному РЕ-проводнику, и известно устройство для осуществления указанного способа, представляющее собой трехконтактную розетку европейского типа, заземляющий контакт которой подсоединен к РЕ-проводнику электрической сети, а сама розетка получает питание от устройства защиты по дифференциальному току (Справочник Р.Н. Карякина “Заземляющие устройства электроустановок”, Москва, ЗАО “Энергосервис”, 2000).

Этот способ заземления и устройство для его осуществления выбраны в качестве прототипа.

Прототип имеет три существенных недостатка. Во-первых, он требует для своей реализации не двух, а трех проводников, прокладываемых в стенах помещения к каждой розетке, что на треть увеличивает расход проводов. Кроме того, если двухконтактную розетку меняют на трехконтактную в квартире, в которой уже живут люди, то для прокладки третьего проводника необходимо долбить штробы (канавки) в стенах с последующей заделкой их после прокладки проводника, что дополнительно требует еще большого объема работ и денежных средств, а главное, связано с немалыми неудобствами для проживающих. Во-вторых, при присоединении заземляющих контактов нескольких розеток к одному и тому же РЕ-проводнику резко возрастает вероятность поражения электрическим током в случае появления опасного напряжения на РЕ-проводнике. Так, при пробое электрической изоляции между фазным и РЕ-проводниками, например, на вводе в здание, с образованием электрической дуги в месте короткого замыкания и отгоранием под воздействием этой дуги нулевого провода сети со стороны источника питания, на РЕ-проводнике появится опасное для жизни человека напряжение, близкое к 220 В. В этом случае РЕ-проводник из защитного превращается в свою противоположность и тем самым создает особую опасность поражения электрическим током, поскольку на всех подсоединенных к нему корпусах электроприемников, причем с совершенно исправной изоляцией, появится опасное для жизни человека напряжение. Такие аварийные режимы могут длиться неопределенно долго, иногда месяцами и проявляют себя только после того, как начнут гибнуть люди. Чем больше розеток своими заземляющими контактами присоединены к указанному РЕ-проводнику, тем, естественно, выше вероятность поражения людей электрическим током. Действительно, допустим, что к указанному РЕ-проводнику присоединена своим заземляющим контактом только одна розетка. Поражение человека произойдет в том случае, если в эту розетку будет включен электроприемник и стоящий на электропроводящем полу человек будет прикасаться к корпусу данного электроприемника. Обозначим вероятность поражения человека электрическим током в рассматриваемом случае через р. При десяти розетках, как нетрудно подсчитать, вероятность Р⁽¹⁰⁾ поражения электрическим током станет равной P⁽¹⁰⁾=10p, т.е. возрастает на порядок. При ста розетках - на два порядка и т.д. Одновременно возрастает опасность групповых электропоражений. Указанные выше аварийные режимы, при которых на РЕ-проводнике появляются напряжения порядка 220 В с того фазного провода, на котором произошло короткое замыкание, приводят к тому, что для подавляющего большинства электроприемников, питающихся от двух других фазных проводов, напряжение на токоведущих частях по отношению к корпусу возрастет с фазного до линейного, т.е. до 380 В, что неизбежно ведет к резкому возрастанию вероятности пробоя изоляции токоведущих частей на корпуса в этих электроприемниках, а они, в свою очередь, к новым коротким замыканиям. Хорошо известно, что именно короткое замыкание и является причиной многих пожаров. Кроме того, при возникновении указанного аварийного режима все абсолютно исправные и заземленные на РЕ-проводник электроприемники начинают облучать окружающих электромагнитным полем.

Задачей изобретения является устранение всех перечисленных выше недостатков, а именно: снижение расхода проводов, снижение трудоемкости и устранение неудобств жильцам квартир при замене двухконтактных розеток устаревшего типа на трехконтактные европейского типа, снижение вероятности поражения электрическим током, полное устранение самой возможности коротких замыканий токоведущих частей на корпуса заземленных электроприемников, устранение облучения окружающих электромагнитным полем.

В результате использования заявленного технического решения все перечисленные недостатки устранены. Так, для снижения расхода проводов (практически до нуля) предложено в качестве заземлителя использовать замурованную в бетонную (или кирпичную) стену помещения металлическую подрозеточную коробку, выполненную из металла и неокрашенную снаружи, закрепленную в стене бетонным, алебастровым или иным раствором, не являющимся изолирующим. При нормальной влажности бетона сопротивление растеканию подрозеточной коробки составляет порядка 1-2 кОм, что вполне достаточно, причем с огромным, практически десятикратным запасом, для выполнения коробкой всех функций заземлителя при использовании защиты по дифференциальному току утечки. Во влажных помещениях указанный выше запас еще больше возрастает, повышая тем самым надежность защиты. В очень сухих помещениях запас по току срабатывания, естественно, падает, но зато резко возрастает сопротивление растеканию тока с ног стоящего на полу человека, что само по себе резко повышает электробезопасность. Для устранения на коробке опасного электрического потенциала в случае нарушения изоляции в электроприемнике присоединение к коробке предлагается выполнять через резистор, сопротивление которого в сумме с сопротивлением растеканию тока с коробки в землю обеспечивало бы срабатывание защиты по дифференциальному току, например, 5 кОм. Предложенное техническое решение не требует прокладки по стенам дополнительного проводника, а следовательно, снижает трудоемкость и не создает жильцам неудобств при замене розеток. Вероятность поражения человека электрическим током при применении указанного технического решения минимальна, поскольку отсутствует связь заземляющих контактов розеток между собой. А наличие резистора и высокое сопротивление растеканию тока с подрозеточных коробок в землю полностью исключают опасные с позиции возникновения пожаров короткие замыкания.

Технический результат достигается тем, что в способе заземления электроприемника, включающем присоединение его корпуса (или иной заземляемой части) к заземлителю, в качестве заземлителя используют закрепленную в бетонной (или кирпичной) стене помещения металлическую подрозеточную коробку, а присоединение к ней осуществляют через резистор с большим электрическим сопротивлением.

В устройстве для заземления электроприемника, содержащем трехконтактную штепсельную розетку, один контакт которой является заземляющим, крепящуюся к замурованной в стену подрозеточной коробке, питающуюся от устройства защиты по дифференциальному току утечки, заземляющий контакт розетки соединен через резистор с подрозеточной коробкой, выполненной из металла и неокрашенной снаружи, закрепленной в стене бетонным, алебастровым или иным раствором, не являющимся изолирующим.

На чертеже представлена схема устройства, где изображена розетка 1 с рабочими контактами 2 и заземляющим контактом 3, подсоединенным через резистор 4 к подрозеточной коробке 5, находящейся в бетонной стене 6.

Работает устройство следующим образом. В квартире (офисе, кабинете и т.д.) обычную двухконтактную розетку заменяют на трехконтактную, один из контактов которой заземляющий подключен к подрозеточной металлической коробке через находящийся в розетке резистор. Когда в розетку будет вставлена трехконтактная вилка электроприемника, он сразу же окажется заземленным.

Конкретный пример.

В трехконтактную розетку помещают резистор сопротивлением 5 кОм, один конец которого подсоединяют к заземляющему контакту розетки, а второй - к подрозеточной металлической коробке. Указанную розетку ставят взамен удаленной двухполюсной. Если в стене находилась пластмассовая подрозеточная коробка, ее меняют на металлическую и закрепляют в стене на бетонном растворе.

Изобретение может быть использовано при установке розеток во вновь возводимых зданиях, а также при реконструкции и капитальном ремонте зданий, оборудованных устаревшими двухконтактными розетками. В трехконтактную розетку помещают резистор сопротивлением 5 кОм. Один конец резистора подсоединяют к заземляющему контакту розетки, а второй - к металлической подрозеточной коробке. Подрозеточную коробку закрепляют в бетонной или кирпичной стене раствором, не являющимся изолирующим. Питание розетки осуществляют от устройства защитного отключения по дифференциальному току утечки. Изобретение позволяет повысить эффективность заземления при пробое изоляции между фазным и нулевым защитным проводником, а также осуществить заземление электроприемников в сетях, не имеющих нулевого защитного проводника. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ заземления электроприемника, включающий присоединение его корпуса (или иной заземляемой части) к заземлителю, отличающийся тем, что в качестве заземлителя используют закрепленную в бетонной (или кирпичной) стене помещения металлическую подрозеточную коробку, а присоединение к ней осуществляют через резистор с большим электрическим сопротивлением.2. Устройство для заземления электроприемника, содержащее трехконтактную штепсельную розетку, один контакт которой является заземляющим, крепящуюся к замурованной в стену подрозеточной коробке, питающуюся от устройства защиты по дифференциальному току утечки, отличающееся тем, что заземляющий контакт розетки соединен через резистор с подрозеточной коробкой, выполненной из металла и неокрашенной снаружи, закрепленной в стене раствором, не являющимся изолированным.