無線式電熱水器防觸電裝置設計

黃杰+聶蓉+曹衛權

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的事故也時有發生，文章設計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，漏電報警等功能，可以安裝到現有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發生。

關鍵詞：電熱水器；漏電保護；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的觸電事故也常有發生[1-3]。發生觸電事故的熱水器一般都是使用年限已久，熱水器狀態不良，造成漏電，還有的是由于安裝環境很差，安裝不符合標準，沒有安裝地線等原因造成漏電。

1 電熱水器漏電保護技術現狀

目前市面上的電熱水器防觸電裝置主要有漏電保護器和斷電用水兩種主要的方式，其中利用漏電保護器來進行保護的占大多數，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，使得電源經過漏電保護器流向電熱水器的電流與電熱水器經過漏電保護器流回電源的電流值不一致，這個電流的差值就是泄漏電流，當泄漏電流達到漏電保護器的動作電流值時，漏電保護器就跳閘，把電源切斷，從而達到保護的目的。這種保護裝置如果正確安裝的話，保護效果較好，但是現在很多家庭的接地線都沒有規范安裝，造成漏電保護器不能夠正常的工作，熱水器和漏電保護器年久失修以后，也會造成部分器件保護功能的喪失，從而造成悲劇[4-5]。

斷電用水的保護方式相對安全性較高，其主要是在出水閥處安裝感應器，當有水流流出時，將電源斷開，從而對熱水器的使用者進行保護，但是感應器與電源之間的連線本身就是一個危險源，當熱水器使用年限很久以后，導線的絕緣性能下降，原來保護用的信號傳輸導線反而會成為漏電的安全隱患。

為解決上述問題，本文設計開發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有的老舊熱水器上使用，防止漏電事故的發生。

2 無線式電熱水器防觸電裝置結構組成

無線式電熱水器防觸電裝置的結構如圖1所示，整個防觸電裝置由帶斷電控制裝置的插頭，電纜延長防水接頭，防水插座，熱水器和水流信號檢測及報警裝置等幾個主要部件組成。

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整體插頭里面，其與防水插座之間用電纜連接，電纜中間設置了電纜延長防水接頭，當浴室內未設置插座時，可以利用延長線從浴室附件的插座上取電，使用時，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。水流信號檢測及報警裝置安裝在熱水器的出水口，檢測是否有人使用熱水器，當有人使用熱水器時，向繼電器控制電路發送信號，斷開熱水器電源，同時接受繼電器控制電路發送的漏電報警信號，當有漏電發生時，在出水口的報警器報警，提醒使用者有漏電危險，不要使用熱水器。水流檢測與報警裝置采用電池供電，信號的接受和發射使用無線信號，使得該部分與熱水器電源沒有導線連接，避免導電造成觸電的危險。

繼電器控制電路的組成如圖2所示，其由電源電路、漏電檢測電路、繼電器驅動電路、水流信號接收電路、漏電報警信號發送電路組成。

電源電路從插座電路取電，經整流調壓后給繼電器驅動電路供電，漏電檢測電路與防水插座的接地極相連，當熱水器插頭插在防水插座上時，漏電檢測電路通過熱水器插座的接地極檢測熱水器外殼是否帶電，繼電器驅動電路根據需要驅動繼電器動作，水流信號接收器接收水流信號檢測及報警裝置發送的水流信號，再控制繼電器驅動電路斷開繼電器觸頭，漏電報警信號發送電路接收到漏電檢測電路的漏電信號后，控制繼電器驅動電路斷開繼電器觸頭，同時向水流信號檢測及報警裝置發送報警信號。

水流信號檢測及報警裝置由水流信號發射器、防水電池盒、水流檢測水輪、報警指示燈等組成，為方便對現有舊熱水器進行改造，水流信號檢測及報警裝置兩端設置了萬能接頭。水流信號檢測及報警裝置安裝在熱水器的出水口，如果出水口是標準接口，則取下萬能接頭，用標準銅接頭13進行連接，如果不是標準螺紋接口，則采用萬能接頭進行連接。防水電池盒內放置普通7號電池為水流信號檢測及報警裝置供電，使得與熱水器電源隔離，確保使用安全。同時也使得信號檢測與報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

當有人使用熱水器時，水流帶動水輪轉動，從而檢測出水流信號，水流信號發射器將信號發送給帶斷電控制裝置的插頭中的水流信號接收電路，當水流信號接收電路接收水流信號時，控制繼電器斷開電源，避免使用者觸點的危險。當熱水器沒人使用，但電源通電時，漏電檢測電路時刻監測熱水器是否有漏電現象，如發現熱水器有漏電，則將漏電信號傳給漏電報警信號發送電路，漏電報警信號發送電路接收到漏電檢測電路的漏電信號后，通過無線信號發送的方式向水流信號檢測及報警裝置發送報警信號，點亮危險指示燈，提示使用者有漏電危險，同時，繼電器控制電路控制繼電器斷開熱水器電源。

4 結束語

本設計可以方便的在現有老舊熱水器上加裝使用，當有人使用熱水器時，帶斷電控制裝置的插頭內部繼電器將電路斷開，防止觸電；當漏電檢測電路檢測到熱水器外殼帶電時，也會將電路斷開，并發送報警信號，避免發生觸電事故。采用無線信號傳輸的方式，有效的避免了設備老舊以后控制器裝置電源與信號電纜故障造成觸電的安全隱患。

參考文獻

[1]廖婧璇，楊新華.一種智能電熱水器溫度控制系統的設計與實現[J].甘肅科技縱橫，2010（6）：63-65.

[2]譚志強，楊俊杰，樓志斌，等.家用智能電熱水器控制系統設計[J].儀表技術，2016（3）：1-4+14.

[3]劉璐，張業鵬.儲水式電熱水器緩沖包裝結構設計[J].包裝工程，2013（3）：88-91.

[4]趙亮，朱桂芝.主動式電熱水器防觸電保護器的設計應用[J].煤，2016（9）：13+44.

[5]黃杰，聶蓉，曹衛權.一種無電解電容照明LED驅動電源設計[J].電源技術，2017（1）：138-141.

作者簡介：黃杰（1985-），男，湖南邵陽人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業技術學院專任教師，主要研究方向為開關電源技術、自動控制技術。

聶蓉（1986-），女，湖南常德人，碩士研究生，講師，湖南鐵道職業技術學院專任教師，主要研究方向為自動檢測技術。