一种减少触电伤害的方法、电路、装置

出售状态:已下证
专 利 号 :已交易,保密
专利类型:发明专利
专利分类:安全防护
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详细介绍

技术领域

涉及电气领域,具体涉及一种减少触电伤害的方法、电路、装置。

技术背景

现在的电网一般采用高于36V的交流进行供电,这种方式容易引起触电,虽然现在有断路器、漏电保护器等保护设施,但其无法保护人类人体同时接触零线和火线的情况,这种人类同时接触零线和火线的事故很多,尤其是小朋友因为贪玩和不懂相关知识经常发生电到小朋友的事故。

发明内容

本发明涉及一种减少触电伤害的方法、电路、装置,提供设计新思路。

1.1、一种减少触电伤害的方法,其特征在于:采用具有周期性供电间隙(T2)的脉冲复合交流实现电能供给,供电间隙(T2)的周期小于交流的周期。

1.2、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的五分之一。

1.3、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的十分之一。

1.4、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的百分之一。

1.5、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为家用电器供电。

1.6、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为电网供电。

1.7、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为工业电器供电。

1.8、如技术内容1.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为可移动装置供电。

1.9、如技术内容11.-1.8中任意一条技术内容所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:交流的周期为行业或单位或国家或跨越国家的联合体制定的标准供电周期。

2.1、一种供电产品的设计方法,其特征在于:利用电路将平滑的交流电转换成具有周期性供电间隙的脉冲复合交流供电,供电间隙的周期小于交流的周期。

2.2、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的五分之一。

2.3、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的十分之一。

2.4、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:供电间隙的周期小于交流的周期的百分之一。

2.5、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为家用电器供电。

2.6、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为电网供电。

2.7、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为工业电器供电。

2.8、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:用于为可移动装置供电。

2.9、如技术内容1-2.8中任意一条技术内容所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:交流的周期为行业或单位或国家或跨越国家的联合体制定的标准供电周期

2.10、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:采用开关(K1)的周期性断开来产生周期性供电间隙。

2.11、如技术内容2.1所述的一种减少触电伤害的方法,其特征在于:所述的用于产生周期性供电间隙的开关(K1)为半导体器件。

3、电路,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

4、装置,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

5、电力设备,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

6、电力装置,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

7、电子设备,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

8、电子装置,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

9、智能家具,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

10、智能家居,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

11、智能路灯,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

12、智能家电,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

13、防触电智能排插,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

14、人工智能家具,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

15、安全型工业机器人,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

16、安全型工业电力机器,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

17、安全型市政公共工程,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

18、园林景观安全供电电源,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

19、具有电力动力的公共体育设备的电源,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

20、具有电力动力的公共游乐设备的电源,其特征在于:具有1.1~2.11中任意一条技术内容具有前述的技术方案,人类不小心接触泄露的电流时不容易击伤。

技术内容说明,及其有益效果。

‘供电间隙’是指电压为零的时间间隔。

本发明的原理是,制造出供电间隙,将现有的平滑交流供电技术改变成为高频非等副脉冲的复合交流,由于高频的趋肤效应很大,所以本发明能够在兼顾大功率电能的同时,提高趋肤效应,从而减少从皮肤以下组织比如肌肉、血管、淋巴、内脏、神经、骨骼、等组织中流过的电流,防止人体内部烧伤,减少触电损害,减少电流损伤,或完全防止触电损伤(本发明可以做到触电但无功能性损伤或完全无损伤,甚至可以直接长时间在人体上流过复合交流也安全无事)。

本发明可以降低触电损伤或防止损伤,提供一条新思路。

附图说明

图1是本发明的实施实例1的示意图,其中a是原理图,b是输出节点OUT的电源输出的复合交流的波形图,其中T1是复合交流的周期,T2为供电间隙。

图2是本发明的一个实施例的电路示意图,图2是protues软件的电气仿真图。

图3是图2的电路产生的波形的示意图;复合交流的周期为20m秒即20毫秒;图3中a是市电输入AC220v的波形VAC的示意图,市电输入AC220的周期为20m秒即20毫秒;图3中b是时基芯片产生的PWM的示意图;图3中c是转换装置S1产生的复合交流输出VL1的波形图,为了图示的清晰,供电间隙的频率和供电间隙的时间宽度调得适应于识图,图3的c中脉宽并非对实施例的限定,实际上本实施例的供电间隙的脉宽和时间宽度是可以通过调节RV4和RV5而调节的。

图4是图2的电路产生的波形的示意图,与图3的结果是并列的,图4是图2中RV4的滑动触电点调节到97%、RV5的滑动触电点调节到88%后用电器电灯泡两端的电压的波形,相对图3供电间隙的出现的频率提高了,证明了图2的转换装置S1的可调能力。

图5是另一个实施例的示意图。

具体实施方式

实施例1、如图1实施例1,一种供电产品的设计方法,利用电路将平滑的交流电转换成具有周期性供电间隙的脉冲复合交流供电,供电间隙的周期小于交流的周期。输出节点OUT接用电器。S1是转换装置,转换装置内具有开关K1,K1的通断情况由控制端PK控制,当PK端为高电平是S1断开,当PK端为低电平时S1接通,PK的电平为周期性PWM信号,交流输入节点INT经由S1与复合交流输出节点OUT相连,经过转换装置S1的转换以后平滑的交流变成了具有周期性供电间隙的复合交流,因为周期性供电间隙的存在交流电的趋肤效应得到增加,人体皮肤以内的电流减小,交流对人体的伤害减小了。

实施例2、在实施例1的基础上,K1采用半导体器件实现,比如IGBT。

实施例3、如图2、3、4所示一种供电系统,包括附图标号说明:第一号电阻(R2);第二号电阻(R42);第三号电阻(R5);第一号电容(C1);第二号电容(C2);第一号光耦(U1);第二号光耦(U2);时基芯片(U3);第一号三极管(Q4);第二号三极管(Q41);第一号二极管(D4);第二号二极管(D6);第三号二极管(D41);第四号二极管(D61);电灯泡(L1);第一号电位器(RV4);第二号电位器(RV5);第一号交流电源(市电)。

第一号电位器的第三脚与时基芯片的DC脚相连,第二号电位器的第二脚与时基芯片的DC脚相连,第一号电位器的第一脚与时基芯片的DC脚相连,第二号光耦的K脚与时基芯片的Q脚相连,第一号光耦的K脚与时基芯片的Q脚相连,第二号电位器的第三脚与时基芯片的TR脚相连,第二号电位器的第一脚与时基芯片的TR脚相连,时基芯片的TH脚与时基芯片的TR脚相连,第一号电容的第一脚与时基芯片的TR脚相连,第二号电容的第一脚与时基芯片的CV脚相连,第一号三极管的发射极与第二号二极管的正极相连,第一号电阻的第一脚与第二号二极管的正极相连,第三号电阻的第一脚与第二号光耦的A脚相连,第一号光耦的A脚与第二号光耦的A脚相连,第二号三极管的发射极与第四号二极管的正极相连,第二号电阻的第一脚与第四号二极管的正极相连,第一号交流电源的第二端与电气节点P_H相连,第一号二极管的正极与电气节点P_H相连,第二号二极管的负极与电气节点P_H相连,第二号光耦的C脚与电气节点P_H相连,第一号三极管的基极与电气节点CTL_L相连,第一号电阻的第二脚与电气节点CTL_L相连,第一号光耦的E脚与电气节点CTL_L相连,第一号交流电源的第一端与电气节点P_L相连,第一号光耦的C脚与电气节点P_L相连,第三号二极管的正极与电气节点P_L相连,第四号二极管的负极与电气节点P_L相连,第二号光耦的E脚与电气节点CTL_H相连,第二号三极管的基极与电气节点CTL_H相连,第二号电阻的第二脚与电气节点CTL_H相连,电灯泡的第一脚与电气节点PD1相连,第一号三极管的集电极与电气节点PD1相连,第一号二极管的负极与电气节点PD1相连,电灯泡的第二脚与电气节点PD2相连,第二号三极管的集电极与电气节点PD2相连,第三号二极管的负极与电气节点PD2相连,时基芯片的GND脚与电气节点GND相连,第二号电容的第二脚与电气节点GND相连,第一号电容的第二脚与电气节点GND相连,时基芯片的VCC脚与电气节点VCC相连,时基芯片的R脚与电气节点VCC相连,第三号电阻的第二脚与电气节点VCC相连,第一号电位器的第二脚与电气节点VCC相连。

第一号交流电源经由AC/DC电源转换成直流,AC/DC电源对时基芯片555供电,时基芯片通过U1和U2控制Q4和Q41的进行周期性关断,从而实现在用电器的前端对第一号交流电源进行周期性关断,从而实现供电间隙,输出复合交流。

本实施例采用对称电路,D6、D4、R2、Q4、U1具有下半周的周期性关断功能,D61、D41、R42、Q41、U2具有上半周的周期性关断功能,U1、U2都收同一PWM的信号控制,但是由于D6、D61的寻在,交流的同一个半周内,电压波形只受一只三极管的控制(Q4/Q41)。

如图2中将RV4的滑动触点右移动,可以减小供电间隙的时间长度即时间宽度,将RV4的滑动触移到最右边最低可将供电间隙的时间长度调到零即完全没有供电间隙,也就是说转换器S1也可以处于不转换状态,以便适应未来可能出现的未知的完全不允许有供电间隙的用电器;将RV5的滑动触电上移可以增加供电间隙的频率即供单位时间内电间隙出现的次数。

进一步地,第一号电阻的阻值为1k欧姆。

进一步地,第二号电阻的阻值为1k欧姆。

进一步地,第三号电阻的阻值为100欧姆。

进一步地,第一号电容的标称值为0.1uF。

进一步地,第二号电容的标称值为0.1uF。

进一步地,第一号三极管的型号是2N1711。

进一步地,第二号三极管的型号是2N1711。

进一步地,第一号二极管的型号是1N4007。

进一步地,第二号二极管的型号是1N4007。

进一步地,第三号二极管的型号是1N4007。

进一步地,第四号二极管的型号是1N4007。


实施例4,基于实施例3,为了方便使用,转换装置S1在生产时可以先调好供电间隙的频率和时间宽度,再出厂,转换装置S1在使用是串联在交流电源和用电器之间即可,转换后的复合交流的趋肤效应增强,对人体内部损伤减小,电流引起的内脏、神经、血管伤害间隙,人体内部创伤减少;且触电时不容易导致肌肉收缩,肌肉因为电流而收缩导致人手紧握电线无法摆脱电线是遭电击者死亡的重大原因,本发明的转换装置S1可以减少或避免这种情况的发生。转换装置S1可以设置在电网上,也可以设置在电线入户处,也可以设置在家用电器的前端,可以设置排插中、也可以设置在墙壁插板中此类,诸多的应用,不再一一举例。

实施例5、如图5、的安全系统,包括电灯泡(L1);第一号电容(RV1);第二号电容(RV2);时钟振荡器(RV3);第一号可变电阻(RV4);第二号可变电阻(RV5);第一号交流电源(市电)。

第一号可变电阻的第三脚与时钟振荡器的DC脚相连,第二号可变电阻的第二脚与时钟振荡器的DC脚相连,第一号可变电阻的第一脚与时钟振荡器的DC脚相连,第五号电阻的第一脚与时钟振荡器的Q脚相连,第二号可变电阻的第三脚与时钟振荡器的TR脚相连,第二号可变电阻的第一脚与时钟振荡器的TR脚相连,时钟振荡器的TH脚与时钟振荡器的TR脚相连,第一号电容的第一脚与时钟振荡器的TR脚相连,第二号电容的第一脚与时钟振荡器的CV脚相连,第二号二极管的正极与第一号交流电源的第二端相连,第一号二极管的负极与第一号交流电源的第二端相连,电灯泡的第二脚与第一号交流电源的第一端相连,第一号光耦的C脚与第一号交流电源的第一端相连,第二号光耦的E脚与第一号交流电源的第一端相连,第二号电阻的第一脚与第一号二极管的正极相连,第一号三极管的发射极与第一号二极管的正极相连,第一号电阻的第二脚与第二号二极管的负极相连,第二号三极管的发射极与第二号二极管的负极相连,第四号电阻的第二脚与第一号三极管的基极相连,电灯泡的第一脚与第一号三极管的集电极相连,第二号三极管的集电极与第一号三极管的集电极相连,第三号电阻的第二脚与第二号三极管的基极相连,第一号光耦的A脚与第二号光耦的K脚相连,第五号电阻的第二脚与第一号光耦的K脚相连,第三号电阻的第一脚与电气节点CTL_H相连,第一号电阻的第一脚与电气节点CTL_H相连,第二号光耦的C脚与电气节点CTL_H相连,第四号电阻的第一脚与电气节点CTL_L相连,第二号电阻的第二脚与电气节点CTL_L相连,第一号光耦的E脚与电气节点CTL_L相连,时钟振荡器的GND脚与电气节点GND相连,第一号电容的第二脚与电气节点GND相连,第二号电容的第二脚与电气节点GND相连,时钟振荡器的VCC脚与电气节点VCC相连,时钟振荡器的R脚与电气节点VCC相连,第一号可变电阻的第二脚与电气节点VCC相连,第二号光耦的A脚与电气节点VCC相连。

RV4、RV5、RV1,NE555构成一个多谐振荡器,用于产生方波信号,用于做电源处理的驱动信号。NE555设计为一个施密特触发器,通过对RV1充电实现方波的产生,充电回路为RV4、RV5、RV1,充电时间常数为0.7*(RV4+RV5)*RV1。放电回路为RV5,RV1,放电时间常数为0.7*RV5*RV1,因此方波频率为1/(0.7*(2RV5+RV4)*RV1),占空比为(RV4+RV5)/(2RV5+RV4)。

多谐振荡器电路产生的方波信号为TTL电平,不能够直接驱动晶体管实现对工频的处理,因此需要晶体管驱动电路,本设计中采用光耦实现对交流与直流的隔离驱动。

采用正负半周期分别处理的方式实现对交流电进行周期性关断处理,从而在各个半周产生供电间隙,交流电的处理实现比较困难(在直流处理中,母线电压值不变,不会影响晶体管的工作状态,但是在交流关断中,母线电压的变化会影响晶体管的工作状态),因此采用正负半波整体,分别处理的方式实现对交流信号的处理。D2实现对交流电正半周期的整流,D1实现对交流信号的负半周期整流。R1、R2分别作为光耦输出三极管的上拉电阻,实现TTL电平到目前电压的变化,然后作为Q4、Q5的驱动信号,实现对交流信号的供电间隔,然后对处理后的信号实现合路。

进一步地,第一号电阻的阻值为1k欧姆。

进一步地,第二号电阻的阻值为1k欧姆。

进一步地,第三号电阻的阻值为10k欧姆。

进一步地,第四号电阻的阻值为10k欧姆。

进一步地,第五号电阻的阻值为50欧姆。

进一步地,第一号三极管的型号是2N2222A。

进一步地,第二号三极管的型号是2N2907。

进一步地,第一号二极管的型号是1N4007。

进一步地,第二号二极管的型号是1N4007。

进一步地,第一号电容的标称值为0.1uF。

进一步地,第二号电容的标称值为0.1uF。

R9为限流作用。

以上实施实例是本发明的技术方案的核心的具体表达实例,是无数个表达实例中的几个,以上实施例不是对本发明的保护范围的限制,以上实施例已经充分的体现了本发明的技术思想,本领域的合格的技术人员,技术工程师在阅读本申请后能够明白本发明的技术思想“提供供电间隙增强趋肤效应,减少触电损伤或防止触电损伤。”。

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