無線式電熱水器防觸電裝置設(shè)計(jì)

黃杰+聶蓉+曹衛(wèi)權(quán)

摘 要：電熱水器作為一種十分便利的家用電器，使用非常廣泛，但是由于電熱水器觸電引發(fā)的事故也時(shí)有發(fā)生，文章設(shè)計(jì)了一種新型的無線式電熱水器防觸電裝置，該裝置具有斷電保護(hù)，漏電報(bào)警等功能，可以安裝到現(xiàn)有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電熱水器；漏電保護(hù)；無線

目前，電熱水器作為一種十分便利的家用電器，使用特別廣泛，但是由于電熱水器引發(fā)的觸電事故也常有發(fā)生[1-3]。發(fā)生觸電事故的熱水器一般都是使用年限已久，熱水器狀態(tài)不良，造成漏電，還有的是由于安裝環(huán)境很差，安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有安裝地線等原因造成漏電。

1 電熱水器漏電保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀

目前市面上的電熱水器防觸電裝置主要有漏電保護(hù)器和斷電用水兩種主要的方式，其中利用漏電保護(hù)器來進(jìn)行保護(hù)的占大多數(shù)，其工作原理如下：

這里熱水器的“漏電”是指熱水器由于絕緣破損，使得熱水器部分電流通過接地線或者通過其他導(dǎo)體和地面回到電源，而未通過電源的零線回流到電源，使得電源經(jīng)過漏電保護(hù)器流向電熱水器的電流與電熱水器經(jīng)過漏電保護(hù)器流回電源的電流值不一致，這個(gè)電流的差值就是泄漏電流，當(dāng)泄漏電流達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值時(shí)，漏電保護(hù)器就跳閘，把電源切斷，從而達(dá)到保護(hù)的目的。這種保護(hù)裝置如果正確安裝的話，保護(hù)效果較好，但是現(xiàn)在很多家庭的接地線都沒有規(guī)范安裝，造成漏電保護(hù)器不能夠正常的工作，熱水器和漏電保護(hù)器年久失修以后，也會(huì)造成部分器件保護(hù)功能的喪失，從而造成悲劇[4-5]。

斷電用水的保護(hù)方式相對(duì)安全性較高，其主要是在出水閥處安裝感應(yīng)器，當(dāng)有水流流出時(shí)，將電源斷開，從而對(duì)熱水器的使用者進(jìn)行保護(hù)，但是感應(yīng)器與電源之間的連線本身就是一個(gè)危險(xiǎn)源，當(dāng)熱水器使用年限很久以后，導(dǎo)線的絕緣性能下降，原來保護(hù)用的信號(hào)傳輸導(dǎo)線反而會(huì)成為漏電的安全隱患。

為解決上述問題，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型的無線式電熱水器防觸電裝置，該裝置可以安裝到現(xiàn)有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發(fā)生。

2 無線式電熱水器防觸電裝置結(jié)構(gòu)組成

無線式電熱水器防觸電裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個(gè)防觸電裝置由帶斷電控制裝置的插頭，電纜延長(zhǎng)防水接頭，防水插座，熱水器和水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置等幾個(gè)主要部件組成。

帶斷電控制裝置的插頭由普通插頭、繼電器觸頭、繼電器控制電路等組成，帶斷電控制裝置的插頭的各組成部分被封裝在一個(gè)整體插頭里面，其與防水插座之間用電纜連接，電纜中間設(shè)置了電纜延長(zhǎng)防水接頭，當(dāng)浴室內(nèi)未設(shè)置插座時(shí)，可以利用延長(zhǎng)線從浴室附件的插座上取電，使用時(shí)，帶斷電控制裝置的插頭插接于房間插座上，熱水器插頭插接到防水插座上。水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置安裝在熱水器的出水口，檢測(cè)是否有人使用熱水器，當(dāng)有人使用熱水器時(shí)，向繼電器控制電路發(fā)送信號(hào)，斷開熱水器電源，同時(shí)接受繼電器控制電路發(fā)送的漏電報(bào)警信號(hào)，當(dāng)有漏電發(fā)生時(shí)，在出水口的報(bào)警器報(bào)警，提醒使用者有漏電危險(xiǎn)，不要使用熱水器。水流檢測(cè)與報(bào)警裝置采用電池供電，信號(hào)的接受和發(fā)射使用無線信號(hào)，使得該部分與熱水器電源沒有導(dǎo)線連接，避免導(dǎo)電造成觸電的危險(xiǎn)。

繼電器控制電路的組成如圖2所示，其由電源電路、漏電檢測(cè)電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、水流信號(hào)接收電路、漏電報(bào)警信號(hào)發(fā)送電路組成。

電源電路從插座電路取電，經(jīng)整流調(diào)壓后給繼電器驅(qū)動(dòng)電路供電，漏電檢測(cè)電路與防水插座的接地極相連，當(dāng)熱水器插頭插在防水插座上時(shí)，漏電檢測(cè)電路通過熱水器插座的接地極檢測(cè)熱水器外殼是否帶電，繼電器驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)需要驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，水流信號(hào)接收器接收水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置發(fā)送的水流信號(hào)，再控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路斷開繼電器觸頭，漏電報(bào)警信號(hào)發(fā)送電路接收到漏電檢測(cè)電路的漏電信號(hào)后，控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路斷開繼電器觸頭，同時(shí)向水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置由水流信號(hào)發(fā)射器、防水電池盒、水流檢測(cè)水輪、報(bào)警指示燈等組成，為方便對(duì)現(xiàn)有舊熱水器進(jìn)行改造，水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置兩端設(shè)置了萬(wàn)能接頭。水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置安裝在熱水器的出水口，如果出水口是標(biāo)準(zhǔn)接口，則取下萬(wàn)能接頭，用標(biāo)準(zhǔn)銅接頭13進(jìn)行連接，如果不是標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口，則采用萬(wàn)能接頭進(jìn)行連接。防水電池盒內(nèi)放置普通7號(hào)電池為水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置供電，使得與熱水器電源隔離，確保使用安全。同時(shí)也使得信號(hào)檢測(cè)與報(bào)警的工作不受熱水器是否通電的影響。

3 無線式電熱水器防觸電裝置的工作原理

當(dāng)有人使用熱水器時(shí)，水流帶動(dòng)水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而檢測(cè)出水流信號(hào)，水流信號(hào)發(fā)射器將信號(hào)發(fā)送給帶斷電控制裝置的插頭中的水流信號(hào)接收電路，當(dāng)水流信號(hào)接收電路接收水流信號(hào)時(shí)，控制繼電器斷開電源，避免使用者觸點(diǎn)的危險(xiǎn)。當(dāng)熱水器沒人使用，但電源通電時(shí)，漏電檢測(cè)電路時(shí)刻監(jiān)測(cè)熱水器是否有漏電現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)熱水器有漏電，則將漏電信號(hào)傳給漏電報(bào)警信號(hào)發(fā)送電路，漏電報(bào)警信號(hào)發(fā)送電路接收到漏電檢測(cè)電路的漏電信號(hào)后，通過無線信號(hào)發(fā)送的方式向水流信號(hào)檢測(cè)及報(bào)警裝置發(fā)送報(bào)警信號(hào)，點(diǎn)亮危險(xiǎn)指示燈，提示使用者有漏電危險(xiǎn)，同時(shí)，繼電器控制電路控制繼電器斷開熱水器電源。

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)可以方便的在現(xiàn)有老舊熱水器上加裝使用，當(dāng)有人使用熱水器時(shí)，帶斷電控制裝置的插頭內(nèi)部繼電器將電路斷開，防止觸電；當(dāng)漏電檢測(cè)電路檢測(cè)到熱水器外殼帶電時(shí)，也會(huì)將電路斷開，并發(fā)送報(bào)警信號(hào)，避免發(fā)生觸電事故。采用無線信號(hào)傳輸?shù)姆绞剑行У谋苊饬嗽O(shè)備老舊以后控制器裝置電源與信號(hào)電纜故障造成觸電的安全隱患。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：黃杰（1985-），男，湖南邵陽(yáng)人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院專任教師，主要研究方向?yàn)殚_關(guān)電源技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)。

聶蓉（1986-），女，湖南常德人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院專任教師，主要研究方向?yàn)樽詣?dòng)檢測(cè)技術(shù)。