БЫТОВОЙ ПРИБОР С ЗАЩИТНОЙ СХЕМОЙ Российский патент 2015 года по МПК H02H1/00 H02H3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится в общем случае к бытовым приборам с сетевым кабелем, который имеет сетевой штекер для подключения бытового прибора к энергоснабжению, и с системой управления для управления эксплуатацией бытового прибора, причем сетевой штекер имеет защитную схему.

Уровень техники

Бытовые приборы, такие как, например, водонагреватель и, в частности, емкостный водонагреватель являются мощными потребителями, которые должны регистрировать возможные неполадки в электропитании и обрабатывать их. Из-за неисправности в домашней сети или в электрической части водонагревателя возможно возникновение токов повреждения, вызывающих, например, поступление напряжения на детали, которые в нормальном режиме работы не находятся под напряжением, в результате чего возможны травмы. Похожие случаи неисправностей могут иметь место при эксплуатации любых бытовых приборов в домашнем хозяйстве.

Чтобы обеспечить безопасность людей, применяются так называемые схемы защиты от электрического тока повреждения, которые регистрируют дефекты в характеристиках тока и соответствующим образом вызывают аварийное отключение. Известно также применение плавких предохранителей и т.п. Схемы защиты от электрического тока повреждения применяются для того, чтобы обнаруживать токи утечки по поверхности в заземляющих проводниках, способные в неблагоприятном случае вызвать травму или косвенно привести к пожару.

Схема защиты от электрического тока повреждения при превышении определенной разности токов производит отсоединение контролируемой электрической цепи от остальной сети в домах и общественных зданиях, как правило, многополюсное, то есть отсоединение всех проводников, кроме заземляющего провода.

Разности токов могут появляться, если, например, электрический ток (повреждения) проходит через человеческое тело или через поврежденную изоляцию. В исправной установке сумма всех токов, проходящих через предохранительный выключатель защиты по току утечки, должна быть равна нулю. Иначе говоря, ток, идущий к потребителю, должен быть таким же, как ток, который проходит от потребителя назад.

Сравнение происходит, например, в суммирующем преобразователе тока. В нем имеются две или большее количество непрерывных проводящих жил (первичные обмотки). Они проведены таким образом, что их индукционное действие в нормальном случае взаимно компенсируется, в сердечнике преобразователя не индуцируется магнитный поток, и ток во вторичной цепи не течет. Преобразователь рассчитывает сумму всех токов, которая в нормальном случае равняется нулю, и в случае неисправности производится многополюсное отключение потребителя, т.е. бытового прибора.

Однако между потребителем и схемой защиты от тока повреждения нет непосредственной коммуникации, чтобы имелась возможность сигнализировать, например, о наличии внутренней неисправности управляющего устройства схемы защиты от тока повреждения или об аналогичных ситуациях.

Раскрытие изобретения

В основе изобретения лежит задача предоставить улучшенный бытовой прибор, безопасный в эксплуатации, который регистрирует возможные неисправности электрических функциональных компонентов и соответствующим образом сигнализирует о них.

Поставленная задача решена бытовым прибором с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения, применение которых возможно по отдельности или в комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов.

Бытовой прибор согласно изобретению снабжен сетевым кабелем, который имеет сетевой штекер для подключения бытового прибора к энергоснабжению и, кроме того, включает в себя систему управления для управления эксплуатацией бытового прибора, причем сетевой штекер содержит защитную схему, причем обеспечена возможность установления между системой управления и защитной схемой канала связи для передачи сигналов. Под защитной схемой может подразумеваться, в частности, предохранительный выключатель защиты по току утечки, известный так же, как выключатель ELCB. Кроме того, возможно также выполнение защитной схемы в виде линейного защитного выключателя, предохранительного выключателя защиты по току утечки или выключателя защиты по току утечки с интегрированным линейным защитным выключателем. Предохранительный выключатель защиты по току утечки, известный так же, как устройство защитного отключения или RCD (Residual Current protective Device), отслеживает сеть на предмет величины дифференциальных токов и при необходимости производит многополюсное отключение электрической цепи с имеющейся неисправностью.

Посредством канала связи между защитной схемой и системой управления бытового прибора осуществляется двусторонний обмен сигналами, чтобы регистрировать таким образом неисправности любого рода. Таким образом защитная схема может сигнализировать, в частности, системе управления бытового прибора о внутренней неисправности (защитной схемы), чтобы тем самым избегать приведения в действие бытового прибора с неисправной защитной схемой. До сих пор согласно уровню техники приведение в действие бытового прибора с неисправной защитной схемой было возможно, что приводило к ненадежной и опасной эксплуатации для возможного пользователя бытового прибора. Следовательно, появляется возможность производить бытовые приборы класса 1, в частности для домашнего хозяйства, более надежные в эксплуатации. Первый класс устройств включает в себя в числе прочего посудомоечные машины, стиральные машины, холодильные аппараты, вытяжные вентиляционные устройства и т.д. Таким образом, благодаря данному изобретению возможно производство и предоставление пользователю более надежных устройств всех этих видов, приведенных в качестве примера.

Система управления предпочтительно содержит первый коммуникационный интерфейс для канала связи, предназначенный для передачи электрических сигналов между системой управления и защитной схемой. Под коммуникационным интерфейсом может подразумеваться интерфейс в форме программного обеспечения или технических средств, который позволяет системе управления отправлять защитной схеме возможные контрольные сигналы. Интерфейс имеет соответствующий протокол, который управляет передачей сигналов. Соответственно, защитная схема содержит управляющее устройство со вторым коммуникационным интерфейсом, для передачи соответствующих сигналов между защитной схемой и системой управления. Таким образом, посредством соответствующего протокола обеспечивается эффективный обмен данными между защитной схемой и системой управления бытового прибора.

В предпочтительном варианте осуществления сетевой кабель имеет дополнительный провод, посредством которого возможно построение канала связи между системой управления бытового прибора и защитной схемой.

Предпочтительно предназначение дополнительного провода для передачи специализированного сигнала от управляющего устройства защитной схемы к системе управления бытового прибора. Под сигналом может подразумеваться сообщение о неисправности в форме отдельной импульсной последовательности, которое информирует о неисправности в работе защитной схемы. В результате этого система управления бытового прибора в состоянии, например, вызвать отключение или в альтернативном случае сигнализировать пользователю о неполадке в работе.

Канал связи предпочтительно предоставляется посредством по меньшей мере одного провода линии питания мультиполярного сетевого кабеля бытового прибора. Таким образом, возможно использование нулевого провода сетевого кабеля, в частности для коммуникации между устройством управления защитной схемы и системой управления бытового прибора. В частности, возможно также использование для коммуникации провода заземления или защитного провода.

Для коммуникации между участниками допустимо также применение системы обмена данными "Powerline" или даже радиосвязи.

Согласно варианту исполнения защитная схема выполнена с возможностью регистрации неисправностей бытового прибора. Таким образом, регистрируется, например, ток утечки через заземляющий провод и подается сигнал о нем. Указание на неисправность в работе предпочтительно дается посредством сигнала о неисправности, который может приводить, например, к аварийному отключению бытового прибора.

В предпочтительном варианте исполнения защитная схема содержит внутренний источник электроснабжения, например аккумулятор. Следовательно, защитная схема готова к функционированию также в случае нарушения электроснабжения.

Согласно изобретению бытовой прибор содержит индикатор и/или акустическое сигнальное устройство, которые выполнены с возможностью подачи сигнала о неисправности защитной схемы. Если устройство управления защитной схемы выдает сигнал неисправности для системы управления бытового прибора, следовательно, возможно сообщение о случае неисправности пользователю посредством индикаторов. В результате этого может проводиться ремонт или замена прибора. Кроме того, имеется возможность в случае неисправности сигнализировать пользователю, чтобы он отсоединил от сети все включенные в сеть устройства. Это предпочтительно, в частности, если имеет место электрическая неисправность технического оборудования здания и заземляющие шины или нулевой провод внезапно подвергаются действию электрического тока, что может, например, поставить под напряжение части корпусов присоединенных потребителей. Таким образом, возможно предотвращение травм или пожаров.

Кроме того, возможно выполнение защитной схемы для отсоединения провода заземления или защитного провода в случае неисправности. Это тоже может повысить надежность эксплуатации, так как возможные токи неисправности не поступают назад в дом через заземляющий провод.

Краткое описание чертежей

Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления более подробно описываются ниже на основе представленного на чертеже варианта осуществления, которым, однако, не ограничивается изобретение.

Фиг.1 - бытовой прибор согласно данному изобретению, выполненный в виде водонагревателя; фиг.2 - схематичный вид системы управления прибора согласно данному изобретению.

В нижеследующем описании данного изобретения одни и те же обозначения относятся к одним и тем же или сравнимым компонентам.

Осуществление изобретения

Признаки, раскрытые в приведенном выше описании, пунктах формулы изобретения и чертежах, могут иметь значение для осуществления изобретения в различных вариантах его исполнения как по отдельности, так и в любой комбинации.

В описании данное изобретение рассматривается на основе бытового прибора, выполненного как водонагреватель, однако, это описание нужно понимать лишь как один из возможных вариантов исполнения. Данное изобретение применимо для всех возможных типов бытовых приборов. Так, согласно изобретению бытовой прибор может представлять собой: посудомоечную машину, устройство для вытяжной вентиляции, плиту, духовку, стиральную машину или также мелкое устройство, управляемое вручную. В целом особенно предпочтительным показало себя использование изобретения для устройств класса 1 для домашнего хозяйства.

На фиг.1 показан водонагреватель 1 согласно данному изобретению, выполненный как емкостный водонагреватель. Водонагреватель 1 имеет, например, цилиндрическую форму, в которой нагреваемая вода заключена в корпусе 10. Корпус 10 может состоять, например, из металлического материала, однако, другие материалы также возможны. Возможно выполнение корпуса 10, окруженного, например, изолирующим слоем, который позволяет лучше сохранять уже нагретую воду. Согласно этому варианту исполнения водонагреватель представляет собой устройство, монтируемое горизонтально, однако другие формы настенного монтажа также возможны, например вертикальный монтаж.

Водонагреватель 1 имеет подвод и отвод (оба не показаны), из последнего возможен отбор нагретой воды. Подвод подсоединяется к сети водоснабжения, чтобы водонагреватель 1 имел возможность получать водопроводную воду для нагревания и хранения. Внутри водонагревателя расположено нагревательное устройство 20, на которое в свою очередь посредством сетевого кабеля 2 подается напряжение электросети. Нагревательное устройство 20 может иметь различные варианты осуществления. На фиг.1 нагревательное устройство 20 представлено схематично. При эксплуатации водонагреватель 1 наполняется водопроводной водой, которая после этого нагревается до теплого или горячего состояния с помощью нагревательного устройства 20.

Сетевой штекер 3 имеет защитный выключатель 5 типа Fl (ELCB), который в состоянии регистрировать возможные токи утечки через домовую заземляющую линию. Если в работе защитного выключателя 5 имеются неполадки, согласно изобретению генерируется сигнал неисправности, который по каналу 6 связи передается в систему 4 управления водонагревателя 1. Система 4 управления имеет возможность сигнализировать о случае погрешности или даже вызывать отключение устройства для нагревания воды. Коммуникация с управляющим устройством 9 защитного выключателя 5 согласно данному изобретению может выполняться посредством специального сигнального провода 6.1 в сетевом кабеле 2, но возможно также и осуществление коммуникации посредством нулевого провода РЕ с помощью соответствующего протокола.

На фиг.2 схематично показана конструкция электронного блока управления водонагревателя согласно изобретению в качестве первого возможного варианта исполнения.

Показанный электронный блок управления мог бы представлять собой также блок управления холодильного аппарата, стиральной машины, посудомоечной машины или других аналогичных устройств. Описание управления водонагревателя представляет лишь первый возможный не ограничивающий вариант исполнения данного изобретения.

Водонагреватель имеет основной модуль 21, который включает в себя силовые электронные устройства. Сетевой кабель 2 снабжает силовую электронику основного модуля 21 водонагревателя электрической энергией. К основному модулю 21 подключено нагревающее устройство водонагревателя, позволяющее нагревать водопроводную воду до желаемой степени.

Сетевой кабель 2 здесь выполнен как трехжильный кабель с четырьмя линиями 10 питания. Сетевой штекер 3 имеет защитный выключатель 5 с управляющим устройством 9. В этом варианте исполнения сигнальная коммуникация между управляющим устройством 9 и системой управления водонагревателя происходит посредством линии 10 питания сетевого кабеля, а именно через нулевой провод. При неисправности защитного выключателя 5 система 4 управления имеет возможность получать сигнал о неисправности, например, через нулевой проводник и соответствующим образом оценивать его. Следовательно, имеется возможность сообщать о неисправности при помощи индикатора 11 или информировать пользователя о неполадке в работе посредством сигнала тревоги через динамик 12 на водонагревателе.

Бытовой прибор согласно изобретению обеспечивает надежную эксплуатацию, при которой распознаются и соответствующим образом обрабатываются также неисправности защитного выключателя в сетевом штекере сетевого кабеля. Следовательно, возможно производство бытовых приборов класса 1, в частности для домашнего хозяйства, более надежных в эксплуатации. Первый класс устройств включает в себя, помимо прочего, посудомоечные машины, стиральные машины, холодильные аппараты, вытяжные вентиляционные устройства, плиты, духовки и т.д. Таким образом, благодаря данному изобретению появляется возможность производить и предоставлять пользователю все эти виды устройств, приведенные в качестве примеров, с более высокой степенью безопасности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение безопасности. Бытовой прибор (1) содержит сетевой кабель (2), который имеет сетевой штекер (3) для подключения бытового прибора (1) к энергоснабжению, систему (4) управления для управления эксплуатацией бытового прибора (1), причем сетевой штекер (3) содержит защитную схему (5). При этом обеспечена возможность установления между системой (4) управления и защитной схемой (5) канала (6) связи для передачи сигналов. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бытовой прибор (1) с сетевым кабелем (2), который имеет сетевой штекер (3) для подключения бытового прибора (1) к энергоснабжению, и с системой (4) управления для управления эксплуатацией бытового прибора (1), причем сетевой штекер (3) содержит защитную схему (5), отличающийся тем, что обеспечена возможность установления между системой (4) управления и защитной схемой (5) канала (6) связи для передачи сигналов.

2. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что система (4) управления содержит первый коммуникационный интерфейс (4.1) для канала (6) связи, предназначенный для передачи электрических сигналов между системой (4) управления и защитной схемой (5).

3. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что защитная схема (5) содержит управляющее устройство (9) со вторым коммуникационным интерфейсом (9.1) для канала (6) связи, предназначенным для передачи электрических сигналов между защитной схемой (5) и системой (4) управления.

4. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что канал (6) связи обеспечен посредством дополнительного провода (6.1) в сетевом кабеле (2).

5. Бытовой прибор (1) по п.4, отличающийся тем, что дополнительный провод (6.1) предназначен для передачи специализированного сигнала от управляющего устройства (9) защитной схемы (5) к системе (4) управления бытового прибора (1).

6. Бытовой прибор (1) по одному из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что канал (6) связи предоставлен посредством по меньшей мере одной линии (10) питания мультиполярного сетевого кабеля (2) бытового прибора (1).

7. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что канал (6) связи выполнен с возможностью осуществления соединения с двунаправленной и/или однонаправленной передачей сигналов.

8. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что защитная схема (5) выполнена с возможностью регистрации неисправности в работе бытового прибора (1).

9. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что защитная схема (5) выполнена с возможностью предоставления сигнала о неисправности, который информирует о неисправности в работе защитной схемы.

10. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что защитная схема (5) содержит внутренний источник электроснабжения.

11. Бытовой прибор (1) по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен индикатор (11) и/или акустическое сигнальное устройство (12), выполненные с возможностью подачи сигнала о неисправности в работе защитной схемы (5).

12. Бытовой прибор (1) по п.11, отличающийся тем, что индикатор (11) или акустическое сигнальное устройство (12) выполнены с возможностью подачи, в случае неисправности, сигнала пользователю о необходимости отсоединения от сети всех устройств, включенных в сеть.