Устройство защиты от утечки тока при затоплении

Устройство защиты от утечки тока при затоплении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к устройству защиты от короткого замыкания или утечки тока для предупреждения поражения электрическим током путем уменьшения тока короткого замыкания между неизолированными контактами электротехнических устройств при затоплении и для обеспечения исправной работы электроустановок.

Известный уровень техники

Публикация заявки на патент Республики Корея 10-2005-0037986 (отражающий предшествующий уровень техники) раскрывает устройство защиты от утечки тока или поражения электрическим током путем поглощения тока утечки с оголенного участка, находящегося под нагрузкой при затоплении электрооборудования или устройства. Приведено два примера реализации подобных устройств защиты от утечки тока, общим признаком которых является установка плоской металлической пластины достаточно большой площади, покрывающей все другие устройства, такие как прерыватель цепи и балластное сопротивление, включая клеммную панель, содержащую оголенные контактные клеммы (однофазную клемму Р, нейтральную клемму N, клемму заземления Е), при этом плоская металлическая плита размещена под клеммной панелью, прерывателем цепи, стабилизатором и т.п. и соединена с нейтральной клеммой (N) или клеммой заземления (Е). Благодаря такой конструкции по предшествующему уровню техники даже при затоплении клеммной панели почти весь ток с неизолированных клемм уходит в плоскую металлическую пластину, в силу чего даже при соприкосновении тела человека или погружении в воду, где находится клеммная панель, величина тока, проходящего через организм, будет достаточно малой, чтобы избежать поражения или утечки электротока.

Подробное описание изобретения

Техническая задача

Однако на практике сборка и испытание устройства защиты от утечки тока в конфигурации предшествующего уровня техники показали, что оно имеет некоторые существенные недостатки.

Во-первых, для эффективного предупреждения утечки тока и электрошока металлическая пластина как средство защиты должна быть соединена с нейтральным терминалом источника переменного тока, что является ключевым фактором гарантированной защиты. В соответствии с описанием предшествующего уровня техники для достижения эффективной защиты от утечки тока при затоплении плоская металлическая пластина должна быть соединена с нейтральной клеммой (N) или с клеммой заземления (Е). Способ достижения этого состоит в нахождении подведенной к нулевому выводу одной из двух линий однофазного электроснабжения, в присоединении этой первой линии электроснабжения к контактной клемме, с которой соединена плоская металлическая пластина, и в подсоединении оставшейся второй линии электроснабжения к оставшейся контактной клемме при установке клеммной панели. Тем не менее, осуществление этого способа затруднено сложностью правильного определения первой линии электроснабжения, соединенной с нулевым терминалом, без чего эффект защиты от поражения электричеством и утечки тока не достижим, а в силу того, что источник питания снабжается электроэнергией постоянно, даже когда в этом нет необходимости, это приводит к потере электроэнергии. Для того, чтобы подавать нагрузку от источника питания только по мере необходимости, можно между источником питания и клеммной панелью разместить штепсельный разъем. В этом случае путь подключения плоской металлической пластины к источнику питания переменного тока будет следующим: клеммы в клеммной панели → контакты штепселя → электрическая розетка. Для соединения плоской металлической пластины с нулем источника питания переменного тока необходимо гарантировать соединение штепселя, идущего от первой клеммы (J1) клеммной панели, к которой присоединяют плоскую металлическую пластину, с гнездом электророзетки, соединенным с нейтральным выводом источника питания переменного тока. Штепсельная вилка имеет два штыревых контакта (IN1, IΝ2) и один заземляющий контакт (G), которые ведут к трем соответствующим клеммам клеммной панели. Два указанных штыревых контакта (IΝ1, IΝ2) выглядят одинаково. Два контактных гнезда электророзетки для источника питания переменного тока, то есть - первое гнездо (N) розетки, соединенное с нулевым терминалом источника питания переменного тока, и второе гнездо (R) розетки, соединенное с терминалом однофазового напряжения, также выглядят одинаково. Таким образом, при соединении штепсельного разъема пользователь должен быть уверен, что первый штыревой контакт (IΝ1) штепселя наверняка будет совмещен с первым гнездом электророзетки (N). На практике гарантировать выполнение такого условия трудно. Даже в случаях, когда известна полярность вилки и гнезд штепсельного разъема, необходима особая внимательность для соблюдения полярности. Во избежание ошибки пользователя полярность вилки и розетки может быть каким-либо образом обозначена, тем не менее, неинформированный или невнимательный потребитель при подключении может ошибиться.

Кроме того, на предшествующем уровне техники описано достижение такого же эффекта в защите от утечки тока при соединении используемой металлической пластины с "контактом заземления (Е)", однако по результатам испытаний, проведенных заявителем данного изобретения, выявлено, что утечка и поражение током не могут быть предотвращены с помощью предназначенной для этого металлической пластины ни путем соединения с "контактом заземления (Е)", ни путем соединения с "нейтральным контактом (N)".

Во-вторых, токопроводящая металлическая пластина, предлагаемая предшествующим уровнем техники для защиты от утечки, не может обеспечить заявленные, как оказалось - необоснованно, функции защиты от утечки и поражения током при затоплении. Результаты различных испытаний, проведенных заявителем настоящего изобретения, показали, что проблемы заключаются в "планарной" структуре токопроводящей металлической пластины, используемой для защиты от утечки тока. В ходе проводимого заявителем настоящего изобретения испытания, в котором использовалась конструкция, состоявшая из большой плоской металлической пластины, помещенной под клеммной панелью, и т.д. согласно предшествующему уровню техники, через несколько или несколько десятков секунд после затопления клеммной панели величина тока утечки выросла, сработал прерыватель утечки, электропитание отключилось. При этом прежде, чем сработал прерыватель утечки, испытатель получил удар током в руку, опущенную в воду затопленного объема. Предполагаемой причиной является то, что, поскольку расстояние между токопроводящей металлической пластиной для защиты от утечки тока и вторым контактом, соединенным с терминалом однофазового напряжения, слишком велико, а корпус клеммной панели, выполненный из диэлектрика, расположен между ними и препятствует прохождению тока по самому короткому пути, между ними возникает большое сопротивление, в результате чего часть тока от второго терминала переходит в токопроводящую металлическую пластину для защиты от утечки, а остаточный ток значительной величины попадает в виде утечки в окружающую водную среду. Согласно предшествующему уровню техники размеры плоской металлической пластины для защиты от утечки составляют 50×30 см при рабочем напряжении 380 [В]. Однако, как показало испытание, если использовать токопроводящую металлическую пластину больших размеров (например, 60×60 см), время до срабатывания прерывателя утечки немного увеличивается, но в итоге прерыватель утечки все равно сработает. Задача не могла быть решена путем увеличения размеров токопроводящей пластины. На практике увеличение размеров токопроводящей пластины ограничено габаритами пространства, где она устанавливается. Эту задачу нельзя было решить надлежащим образом лишь путем увеличения формата плоской токопроводящей пластины.

Выявленные недостатки показали, что сам подход согласно описанному выше предшествующему уровню техники как способ эффективной защиты от утечки и поражения током заявлен необоснованно.

Настоящее изобретение призвано преодолеть указанные недостатки. Целью настоящего изобретения является предоставление устройства защиты от утечки тока, способное гарантированно предотвращать утечку и поражение током и исправно обеспечивать энергопитание при затоплении клеммной панели, за счет усовершенствования конструкции токопроводящего тела защитного устройства, соединяемого с клеммной панелью. Другой целью настоящего изобретения является предоставление устройства защиты от утечки, способное подавать нагрузку от источника питания переменного тока только при необходимости за счет размещения вилки и розетки штепсельного разъема между клеммной панелью, к которой подсоединена нагрузка, и источником питания переменного тока, а также - исключающее возможность отказа из-за неосведомленности или ошибки пользователя и всегда гарантирующее только правильное совмещение штепсельной вилки и розетки таким образом, чтобы токопроводящая металлическая пластина для защиты от утечки тока при затоплении соединялась с нейтральным выводом источника питания переменного тока.

Техническое решение

Указанные выше цели в настоящем изобретении достигнуты с помощью устройства защиты от утечки тока при затоплении, в которое включены: входной терминал, имеющий первый входной контакт (IN1), второй входной контакт (IN2) и заземляющий контакт (G); выходной терминал, имеющий первый выходной контакт (OUT1) и второй выходной контакт (OUT2); блок фиксации заданной полярности (фазы) контактов, установленный между входным терминалом и выходным терминалом, где при соединении первого и второго входных контактов (IN1, IN2) с фазовым контактом напряжения (R) и нейтральным контактом (N) электрической розетки для источника питания переменного тока, независимо от того, (i) соединены между собой первый входной контакт (IN1) и фазовый контакт (R), и одновременно - между собой второй входной контакт (IΝ2) и нейтральный контакт (N), или (ii), наоборот, соединены между собой первый входной контакт (IΝ1) и нейтральный контакт (N), и одновременно - между собой второй входной контакт (IN2) и фазовый контакт (R), блок фиксации заданной полярности контактов всегда обеспечивает электрическое подключение, при котором первый выходной контакт (OUT1) электрически соединен с нейтральным контактом (N), в то время как второй выходной контакт (OUT2) электрически соединен с фазовым контактом (R); клеммная коробка в корпусе, выполненном из изолирующего материала, имеющая первый клеммный контакт (J1) и второй клеммный контакт (J2), выступающие на корпусе и расположенные друг от друга с интервалом, обеспечивающим электрическую изоляцию между ними, предназначенные для подключения к первому выходному контакту (OUT1) и второму выходному контакту (OUT2) соответствующей нагрузки; и проводник защиты от утечки, который электрически соединен с первым клеммным контактом (J1), электрически соединенным с нейтральным контактом (N), но электрически разъединенным со вторым клеммным контактом (J2), [в свою очередь] электрически соединенным с фазовым контактом (R), и который расположен вокруг второго клеммного контакта (J2) таким образом, что включает по меньшей мере один участок по меньшей мере одной стороны клеммной коробки, по меньшей мере участок вершины клеммной коробки и по меньшей мере один участок с каждой стороны и в верхней части клеммной коробки, соответственно, благодаря чему при затоплении клеммной коробки большая часть тока со второго клеммного контакта (J2) проходит через воду на проводник защиты от утечки, и, таким образом, электроток любой величины, достаточной для поражения, не проходит через другие затопленные участки, что предотвращает утечку и поражение.

Блок фиксации заданной полярности контактов может включать: блок управления коммутацией для вывода первого (возбуждающего) управляющего сигнала, когда первый входной контакт (IΝ1) и второй входной контакт (IN2) соединены, соответственно, с фазовым контактом (R) и нейтральным контактом (N) электророзетки для источника питания переменного тока, и для вывода второго (невозбуждающего) управляющего сигнала, когда первый входной контакт (IN1) и второй входной контакт (IΝ2) соединены, соответственно, с нейтральным контактом (N) и фазовым контактом (R) электророзетки для источника питания переменного тока; и блок коммутации для переключения таким образом, что при вводе второго управляющего сигнала (невозбуждающего) первый выходной контакт (OUT1) и первый входной контакт (IΝ1) соединяются друг с другом при одновременном соединении между собой второго выходного контакта (OUT2) и второго входного контакта (IΝ2), в то время как при вводе первого управляющего сигнала (возбуждающего) первый выходной контакт (OUT1) и второй входной контакт (IN2) соединяются друг с другом при одновременном соединении между собой второго выходного контакта (OUT2) и первого входного контакта (IN1). Блок коммутации может включать: катушку реле, которая при прохождении через нее электротока находится в возбужденном состоянии, а при отсутствии тока - в невозбужденном состоянии; и релейный переключатель, предназначенный для соединения в невозбужденном состоянии первого выходного контакта (OUT1) с первым входным контактом (IN1) и одновременно - второго выходного контакта (OUT2) со вторым входным контактом (IΝ2), а в возбужденном состоянии - первого выходного контакта (OUT1) со вторым входным контактом (IN2) и одновременно - второго выходного контакта (OUT2) с первым входным контактом (IN1). При этом блок управления коммутацией включает блок управления реле, который приводит реле в возбужденное состояние, пропуская ток через катушку реле, когда первый входной контакт (IN1) и второй входной контакт (IΝ2) подключены к фазовому контакту (R) и нейтральному контакту (N) электророзетки для источника питания переменного тока, и переводит реле в невозбужденное состояние, не пропуская ток через катушку реле, когда первый входной контакт (IΝ1) и второй входной контакт (IΝ2) соединены с нейтральным контактом (N) и фазовым контактом (R), соответственно.

Предпочтительно, блок фиксации заданной полярности контактов включает также импульсный источник электропитания (SMPS) для преобразования напряжения переменного тока, поступающее через первый входной контакт (IΝ1) и второй входной контакт (IN2) в напряжение постоянного тока, необходимое для работы блока управления коммутацией.

Защитный проводник против утечки может включать следующие составляющие:

вертикальный проводящий элемент, проходящий от первого клеммного контакта (J1) вниз сквозь корпус; донный проводящий элемент, изгибом отходящий от конца вертикального проводящего элемента в горизонтальном направлении, пересекающий дно корпуса и выходящий за пределы его основания; и боковой проводящий элемент, изгибом отходящий от конца донного проводящего элемента вверх параллельно боковой поверхности корпуса и поднимающийся на высоту, не ниже верхней поверхности клеммной коробки. Предпочтительно, высота бокового проводящего элемента выше клеммной коробки, по меньшей мере, на 5 мм.

Кроме того, защитный проводник против утечки может включать верхний проводящий элемент, изгибом отходящий от верхнего конца бокового проводящего элемента параллельно поверхности вершины клеммной коробки и закрывающий по меньшей мере часть этой поверхности.

Входной терминал предпочтительно может быть выполнен в виде штепсельной вилки, вставляемой в электророзетку для источника питания переменного тока для подачи напряжения переменного тока только при необходимости.

Конструкция проводника защиты от утечки может представлять собой (i) контейнер, вмещающий клеммную панель, со всех сторон окруженную боковыми поверхностями, или (ii) замкнутое кольцо, окружающее второй клеммный контакт (J2) и охватывающее по окружности клеммную панель.

Также, проводник защиты от утечки может включать выступающий вверх вертикальный проводящий элемент, отходящий изгибом от первого клеммного контакта (J1) и по высоте превышающий верхний срез корпуса. Кроме того, проводник защиты от утечки может включать верхний горизонтальный проводящий элемент, отходящий изгибом в верхней части вертикального проводящего элемента и накрывающий второй клеммный контакт (J2).

Площадь сечения проводника защиты от утечки преимущественно может составлять 10 мм² и более в зависимости от направления электрического тока. Если защитный проводник против утечки выполнен заодно с прямоугольной токопроводящей пластиной, ширина токопроводящей пластины преимущественно должна быть не меньше ширины клеммной панели.

Проводник защиты от утечки может включать по меньшей мере два элемента из следующих: первого элемента, расположенного под вторым клеммным контактом (J2), второго элемента, расположенного сбоку от J2, и третьего элемента, расположенного над J2, при этом предпочтительно, если по меньшей мере один из этих по меньшей мере двух элементов расположен в пределах 15 мм, а другой или другие элементы - в пределах 30 мм от второго клеммного контакта (J2).

Проводник защиты от утечки может включать плоский проводящий элемент со множеством сквозных отверстий, размещаемый сбоку или над клеммной панелью.

Преимущества изобретения

Благодаря предложенной в изобретении конструкции устройства для защиты от утечки электротока при затоплении пользователь не должен беспокоиться о соблюдении положения (то есть - полярности) контактов при подсоединении вилки к розетке штепсельного разъема. Несмотря на наличие двух возможных положений введения штепселя в розетку, проводник защиты от утечки всегда подключается надлежащим образом, эффективно предотвращая утечку и поражение током (то есть, проводник защиты от утечки соединяется с нейтральным контактом).

Более того, поскольку электроток проходит через воду между клеммой и проводником защиты от утечки почти напрямую, почти нигде больше не имея утечек даже через воду при затоплении оголенных контактных клемм, при соприкосновении или погружении тела человека в воду поражение электрическим током не происходит. В дополнение к этому в силу отсутствия тока утечки прерыватель утечки не срабатывает, сохраняя нормальное энергоснабжение нагрузки. Таким образом, в случае затопления электротехнического оборудования, подключенного к источнику питания через устройство защиты от утечки тока, сбой в его работе не происходит.

Краткое описание фигур

Фигура 1 (FIG. 1) представляет собой полную принципиальную блочную схему устройства защиты от утечки согласно изобретению; фигура 2 (FIG. 2) представляет собой вариант принципиальной электрической схемы блока фиксации заданной полярности контактов на фигуре 1; на фигуре 3(FIG. 3) представлен вариант схемы расположения клеммной панели и проводника защиты от утечки тока согласно изобретению; на фигуре 4 (FIG. 4) дан вид в разрезе по линии Α-A на фигуре 3; на фигуре 5 (FIG. 5) показана схема другого варианта компоновки клеммной панели и проводника защиты от утечки согласно изобретению; на фигуре 6 (FIG. 6) показана схема еще одного варианта компоновки клеммной панели и проводника защиты от утечки тока согласно изобретению; и на фигуре 7 (FIG. 7) показан еще один из возможных вариантов компоновки клеммной панели и защитного проводника против утечки тока согласно изобретению.

Предпочтительный способ осуществления

Далее дано более подробное описание вариантов реализации изобретения со ссылкой на сопроводительные фигуры.

На фигуре 1 показано электрическое устройство защиты от утечки (100) по настоящему изобретению, которое включает входной терминал (240), выходной терминал (250), расположенный между ними блок фиксации заданной полярности (фазы) контактов (200), клеммную панель (300) и проводник защиты от утечки. Устройство защиты от утечки электротока (100) обеспечивает защиту от утечки тока или удара током даже при соприкосновении тела человека с объемом воды, затопившим клеммную панель (300), в силу того, что электрический ток, не выходя за пределы контура, проходит между контактной клеммой клеммной панели (300) и проводником защиты от утечки (400).

Входной терминал (240) имеет первый входной контакт (IΝ1), второй входной контакт (IΝ2) и заземляющий контакт (G). Входной терминал (240) может быть выполнен в виде штепсельной вилки, при необходимости вставляемой в розетку электропитания переменного тока (90). Выходной терминал (250) имеет первый выходной контакт (OUT1) и второй выходной контакт (OUT2). Выходной терминал (250) соединен проводами с контактными клеммами (J1, J2) клеммной панели (300).

Блок фиксации заданной полярности (200) расположен между входным терминалом (240) и выходным терминалом (250) и при введении штырьков первого и второго входных контактов (IΝ1, IΝ2) в контактные гнезда фазы (R) или нуля (N) розетки питания переменного тока (90), независимо от сочетания контактов IN1-R и IΝ2-Ν или наоборот (IN2-R и IΝ1-Ν), гарантированно обеспечивает электрическое соединение первого выходного контакта (OUT1) с нейтральным контактом (N) розетки (90) и одновременное электрическое соединение второго выходного контакта (OUT2) с фазовым контактом (R розетки (90). Для выполнения такой функции блок фиксации заданной полярности контактов (200) оснащен по меньшей мере блоком коммутации (210) и блоком управления коммутацией (220). При этом розетка питания переменного тока (90) имеет гнезда контактов фазы (R) и нуля (N), которые соответственно соединены с фазовым и нейтральным отводами источника питания переменного тока и с контактом заземления (G), который заземлен.

Блок управления коммутацией (220) генерирует первый (возбуждающий) управляющий сигнал, когда первый входной контакт (IN1) и второй входной контакт (IN2) соединены соответственно с контактом фазы напряжения (R) и нейтральным контактом (N) розетки питания переменного тока (90), и генерирует второй (невозбуждающий) управляющий сигнал, когда первый входной контакт (IΝ1) и второй входной контакт (IN2) соединены соответственно с нейтральным выводом (N) и контактом фазы напряжения (R) розетки питания переменного тока (90). При получении от блока управления коммутацией (220) второго (невозбуждающего) управляющего сигнала блок коммутации (210) соединяет между собой первый выходной контакт (OUT1) и первый входной контакт (IN1) при одновременном соединении между собой второго выходного контакта (OUT2) и второго входного контакта (IN2). И наоборот, при получении от блока управления коммутацией (220) первого (возбуждающего) управляющего сигнала блок коммутации (210) переключается на соединение между собой первого выходного контакта (OUT1) и второго входного контакта (IN2) при одновременном соединении между собой второго выходного контакта (OUT2) и первого входного контакта (IN1).

Блок коммутации (210) может быть снабжен реле (RY1), например, как показано на фигуре 2. Реле (RY1) содержит катушку реле (212), возбуждаемую проходящим через нее током и находящуюся в невозбужденном состоянии, когда ток через нее не проходит, и релейно-контактный элемент (214), который переключается таким образом, что в невозбужденном состоянии соединяет первый выходной контакт (OUT1) с первым входным контактом (IΝ1) и одновременно - второй выходной контакт (OUT2) со вторым входным контактом (IN2), а в возбужденном состоянии соединяет первый выходной контакт (OUT1) со вторым входным контактом (IΝ2) и одновременно - второй выходной контакт (OUT2) с первым входным терминалом. В этом случае блок управления коммутацией (220) содержит контур управления реле (RY1). То есть, блок управления коммутацией (220) пропускает электроток через катушку реле (212) для ее возбуждения, когда первый входной контакт (IN1) и второй входной контакт (IN2) соединены соответственно с контактом фазы (R) и нейтральным контактом (N) розетки питания переменного тока (90), и не пропускает электроток через катушку реле (212), не возбуждая ее, когда первый входной контакт (IΝ1) и второй входной контакт (IN2) соединены соответственно с нейтральным контактом (N) и контактом фазы (R) розетки питания переменного тока (90).

Как показано на фигуре 2, контур управления реле 220 включает контур сравнения напряжения (D3, R5, R9, С8, R6, R7, ВЫХ (выходной) усилитель (U2A)) для сравнения напряжений на первом входном контакте (IN1) и на заземляющем контакте и для подачи на выход логически высокого напряжения только когда напряжение на первом входном контакте (IΝ1) выше напряжения на заземляющем контакте, и для вывода логически низкого напряжения в противоположном случае, и контур коммутирования (R8, Q1, D4), переключаемый в проводящий режим и направляющий ток через катушку реле только при подаче на выход ВЫХ усилителя (U2A) логически высокого напряжения.

Кроме этого, блок фиксации заданной полярности (200) может включать блок SMPS (230) для преобразования напряжения переменного тока, поступающего через первый входной контакт (IN1) и второй входной контакт (IΝ2), в напряжение постоянного тока, необходимое для работы блока управления коммутацией (220). На фигуре 2 показан вариант схемы блока SMPS (230), куда включены контур выпрямителя (232), соединенный с контактами фазы (R) и нуля (N) розетки питания переменного тока (90) для приема переменного тока и преобразования его путем двухполупериодного выпрямления в напряжение постоянного тока, и контур SMPS (234), который принимает с выхода выпрямляющего контура (232) напряжение постоянного тока и преобразует в напряжение (Vcc), необходимое для работы ВЫХ усилителя (U2A) в составе блока управления коммутацией (220). Применим любой известный на уровне техники контур SMPS (234), в силу чего его дальнейшее описание не целесообразно.

Контакты выходного терминала (OUT1, OUT2) подключены к нагрузке (не показано) через клеммную коробку (300). Клеммная панель (300) выполнена в корпусе (310) из изоляционного материала с выступающими на его верхней поверхности первой контактной клеммой (J1(S, L)) и второй контактной клеммой (J2(S, L)), которые отстоят и электрически изолированы друг от друга и предназначены для подключения к первому выходному контакту (OUT1) и второму выходному контакту (OUT2) нагрузки (не показано). То есть, к первым клеммным контактам J1(S) и J1(L) электрически подсоединены первый выходной контакт (OUT1) и первый входной контакт (не показан) нагрузки, а ко вторым клеммным контактам J2(S) и J2(L) электрически подсоединены второй выходной контакт (OUT2) и второй входной контакт (не показан) нагрузки.

Далее, проводник защиты от утечки (400) электрически не соединен со вторым клеммным контактом (J2), который электрически соединен с контактом фазы (R) розетки питания переменного тока (90) (то есть находится под напряжением), при этом он электрически соединен с первым клеммным контактом (J1), который электрически соединен с нейтральным контактом розетки питания переменного тока (90). В случае расположения проводника защиты от утечки (400) сбоку от клеммной панели (300) его высота не должна быть ниже уровня верхней поверхности клеммной панели (300). Предпочтительно, чтобы проводник защиты от утечки (400) был расположен вокруг второй контактной клеммы (J2) таким образом, чтобы от второй контактной клеммы была видна хотя бы часть его. При такой компоновке в случае затопления клеммных контактов (J1, J2) большая часть тока утечки проходит через воду от клеммы J2, соединенной с фазовым контактом (R), к клемме J1, соединенной с нейтральным контактом (N), и, следовательно, при небольшом отклонении от прямой линии между второй контактной клеммой (J2) и проводником защиты от утечки (400) почти не будет тока утечки и опасности поражения электрическим током. Кроме того, поскольку вода между второй контактной клеммой (J2) и проводником защиты от утечки (400) создает сопротивление соответствующей величины, нагрузка (не показана), подключенная к первому и второму клеммным контакта (J1, J2), имеет параллельное соединение с водой (сопротивлением), в силу чего устройство нагрузки продолжает работать в штатном режиме.

На предшествующем уровне техники не было известно, что даже при затоплении клеммных контактов (J1, J2) размещение проводника защиты от утечки (400) относительно второго клеммного контакта (J2) может предотвратить утечку тока вовне, защитить от поражения электрическим током и обеспечить исправную работу оборудования под нагрузкой. Существующими в этой области разработками предлагается "планарный" вариант с плоской токопроводящей пластиной в качестве защитного проводника против утечки [тока]. Однако плоская токопроводящая пластина не видна от клеммного контакта, соединенного с терминалом подачи однофазного напряжения. Поскольку между ними находится корпус клеммной панели из изолирующего материала, препятствующий прохождению тока между ними по кратчайшему пути, сопротивление между ними становится большим. В результате этого часть тока утечки проходит от клеммного контакта (одной) фазы напряжения на проводник защиты от утечки, тем не менее значительное количество тока утекает через элементы, не относящиеся к плоской токопроводящей пластине. Испытания, проведенные изобретателем, показали, что величина тока утечек через другие элементы, кроме плоской токопроводящей пластины, настолько велика, что через несколько или несколько десятков секунд после затопления клеммных контактов срабатывает прерыватель утечки, отключая электропитание нагрузки. Конечно, при погружении руки в воду затопленного объема до срабатывания прерывателя утечки поражение электротоком неизбежно. Как упомянуто выше, на существующем уровне техники указан размер плоской токопроводящей пластины для защиты от утечки - 50×30 см для рабочего напряжения 380 [В], однако опыты изобретателя показали, что токопроводящая пластина даже намного большего формата не может предотвратить срабатывание прерывателя утечки.

Для разрешения проблем известного уровня техники изобретатель провел множество практических экспериментов, варьируя форму проводника защиты от утечки, его положение, место установки относительно клеммных контактов (J1, J2). В результате испытаний установлено, что, как упомянуто выше, размещение проводника защиты от утечки (400), соединенного со второй контактной клеммой (J2), параллельно основанию клеммной панели (300) не может предотвратить утечку тока и электрошок.

Защитный проводник против утечки (400) преимущественно изготавливают с использованием металла с очень хорошей удельной электропроводностью, таких как медь, алюминий и их сплавы и т.п.

Удовлетворительный результат предотвращения утечки тока и электрошока был получен, когда проводник защиты от утечки (400) был размещен таким образом, что окружал контактные клеммы (J1, J2) сбоку и/или сверху, хотя бы частично закрывая боковую сторону клеммной панели (300), на верхней поверхности которой расположены контактные клеммы (J1, J2), или хотя бы частично закрывая клеммную панель сверху (300), или хотя бы частично закрывая клеммную панель (300) сбоку и сверху. Если проводник защиты от утечки (400) закрывает клеммную панель (300) сбоку, для достижения надежной защиты от утечки тока и электрошока, предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть проводника защиты от утечки (400) была видима от второй контактной клеммы (J2), соединенной с контактом фазы напряжения источника питания переменного тока. Чем больше площадь охвата проводником защиты от утечки (400) второго клеммного контакта (J2), тем выше эффективность защиты от утечки тока и поражения электричеством. Возможны различные варианты реализации защитного проводника против утечки тока (400), отвечающего этим требованиям. Некоторые наиболее показательные примеры приведены на фигурах с 3 по 7.

В первом варианте на фигурах 3 и 4 проводник защиты от утечки (400) закрывает одну из сторон клеммной панели (300). Говоря конкретнее, клеммная панель (300) представляет собой корпус (310), выполненный из изолирующего материала, в верхней части которого размещено по меньшей мере два параллельных ряда углублений (320, 322) и разделяющих их перегородок (325) между ними, первый клеммный контакт (J1), расположенный в первом углублении (320) и соединенный с нейтральным контактом (N) розетки питания переменного тока (90), и второй клеммный контакт (J2), расположенный во втором углублении (322) и соединенный с контактом фазы (R) розетки питания переменного тока (90). Первый клеммный контакт (J1) имеет клемму (J1 (S)), соединяемую с источником питания, то есть - с первым выходным контактом (OUT1) блока фиксации заданной полярности (200), и клемму (J1 (L)), к которой подключается нагрузка. Второй клеммный контакт (J2) также имеет две клеммы (J2 (S), J2 (L)) соединяемые соответственно с источником питания и нагрузкой. Понятно, что контакт стороны источника питания (J1 (S) или J2 (S)) и контакт стороны нагрузки (J1 (L) или J2 (L)), расположенные в одном углублении, соединены между собой.

Как видно на поперечном разрезе на фигуре 4, проводник защиты от утечки (400) имеет вертикальный сегмент проводника (410), проходящий от первой клеммы (J1) вниз сквозь корпус (310) и изгибом переходящий от конца в нижний горизонтальный - подошвенный - сегмент проводника (420), пересекающий основание корпуса (310) и выступающий вовне, плоский боковой сегмент проводника (430), отходящий изгибом вверх от конца нижнего [донного] сегмента проводника (420), поднимающийся на высоту, откуда виден второй клеммный контакт (J2), и обращенный к поверхности корпуса (310). Проводник защиты от утечки (400) крепится к корпусу (310) болтом (440). Боковой сегмент проводника (430) может быть расположен на расстоянии от боковой поверхности корпуса (310). При этом высота верхнего среза (h₂) бокового сегмента проводника (430) предпочтительно как минимум на 5 мм вышеверхнего среза (h₁) клеммной панели (300). Различные испытания показали, что такая разность высот гарантирует эффективную защиту от утечки тока и электрошока с помощью проводника защиты от утечки (400). Поскольку чем выше поднят боковой сегмент проводника (430) и в силу этого эффективнее защита от утечки и поражения электротоком, то на практике высоту корректируют исходя из объема установочного пространства.

Кроме того, боковой сегмент проводника (430) не должен соприкасаться с боковой поверхностью клеммной панели (300), а немного отстоять от нее. Однако при очень большом просвете сопротивление между боковым сегментом проводника (430) и вторым клеммным контактом (J2) излишне возрастает, в силу чего весь ток со второго клеммного контакта (J2) не может перейти на боковой сегмент проводника (430), и ток утечки увеличивается. Согласно эксперименту, в котором испытывали зависимость величины тока утечки от величины просвета d между боковой поверхностью клеммной панели (300) и боковым сегментом проводника (430) при условии, что вертикальный сегмент проводника (410) находится в пределах 15 мм от второго клеммного контакта (J2), даже если боковой сегмент проводника (430) отстоит от второго клеммного контакта (J2) на расстояние до 300 мм, электроток проходит только через участок (воды) между вторым клеммным контактом (J2) и боковым сегментом проводника (430), почти нигде более не обнаруживая утечку, в силу чего при погружении руки в воду в любой области, кроме указанной выше, воздействие тока не ощущалось, и прерыватель утечки не срабатывал. Однако при увеличении просвета между боковым сегментом проводника (430) и вторым клеммным контактом (J2) свыше 300 мм возрастает объем утечки тока в других областях, кроме области между ними, где также начинает ощущаться воздействие тока на погруженную в воду руку, и срабатывает прерыватель утечки, отключающий электроснабжение нагрузки от питающих контактов (J1, J2).

Опытным путем установлено, что, если в отличие от вышесказанного подошвенный сегмент проводника (420) может отстоять от второго клеммного контакта (J2) на 15 мм или более, то для защиты от утечки тока и поражения электричеством величина просвета между боковым сегментом проводника (430) и контактом J2 сильно ограничена и должна составлять 15 мм или менее.

Вышеуказанным экспериментом подтверждено, что в случае монтажа проводника защиты от утечки (400) сбоку и под вторым клеммным контактом (J2) для предотвращения утечки и поражения током по меньшей мере один из этих двух сегментов проводника защиты от утечки (400) - подошвенный (то есть нижний сегмент проводника (420)) и стеночный (то есть боковой сегмент проводника (430)) должен быть смонтирован на расстоянии в пределах 15 мм от второго клеммного контакта (J2). Если это условие соблюдено, второй из этих сегментов может отстоять от второго клеммного контакта (J2) на расстоянии до 300 мм.

Формат проводника защиты от утечки (400) опреде