CN200965956Y - 具有漏电保护功能的电源插头 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有漏电保护功能的电源插头，它由壳体、安装在壳体上的电源火线、中性线、地线插头叶片和安装在壳体内的可实现电力连接的组件以及用于检测插头电源输出线漏电故障的漏电检测保护电路构成。所述电源火线、中性线、地线插头叶片安装在壳体的底部；电源火线、中性线插头叶片的一端裸露在壳体的外面，另一端穿过壳体底座固定在壳体内，并通过安装在壳体内的可实现电力连接的组件以及用于检测插头电源输出线漏电故障的漏电检测保护电路与电源输出线中的火线、中性线相连。当电源插头电源输出线中存在漏电现象时，可实现电力连接的组件以及用于检测插头电源输出线漏电故障的漏电检测保护电路就切断电源插头的电源输出。

Description

具有漏电保护功能的电源插头
技术领域
本实用新型涉及一种具有漏电保护功能的电源插头(简称LCDI)，尤指一种安装在空调、冰箱等家用电器上的具有漏电保护功能的电源插头。
背景技术
随着家用电器的日益普及，家用电器的使用安全日益受到人们的重视。目前，人们经常使用的电源插头结构都比较简单，功能也比较单一。
人们经常使用的电源插头主要由壳体和安装在壳体上的两个或三个插头叶片构成，插头叶片的一端裸露在壳体的外面，另一端通过导线与家用电器内的控制线路板上的电源火线、中性线、地线输入端相连。在使用家用电器时，只需将插头的插头叶片插入电源插座或普通漏电保护插座孔内即可。这种电源插头的作用只是将插座内的电源引入到家用电器线路板上，使其带电工作，而对于插头输出侧火线、中性线、地线间的漏电故障，以及插头输出侧火线与中性线短路引起的拉弧故障给家用电器造成的损害没有任何的保护作用，安全保护性能较差。因此，市场上迫切需要一种具有漏电保护功能、操作方便、安全保护性能好的电源插头。
发明内容
为了解决现有电源插头功能单一、安全保护性能差、无法满足市场需求的问题，本实用新型的目的是提供一种安全保护性能强、能实时检测电源线漏电故障并及时切断电源插头电源输出的具有漏电保护功能的电源插头。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种具有漏电保护功能的电源插头，它由壳体、安装在壳体上的电源火线、中性线、地线插头叶片和安装在壳体内的可实现电力连接的组件以及用于检测电源插头电源输出线漏电故障的漏电检测保护电路构成；
在所述壳体的表面设有一复位按钮，该复位按钮串联在电源插头供电线路中；
所述电源火线插头叶片、中性线插头叶片和地线插头叶片安装在壳体的底部；电源火线、中性线插头叶片的一端裸露在壳体的外面，另一端穿过壳体底座固定在壳体内；在电源火线、中性线插头叶片的尾端分别铆有静触头；
安装在壳体内可实现电力连接的组件包括脱扣器、“L”型锁扣、内置有脱扣铁芯的线圈、一对动触片桥臂和复位销；
脱扣器位于火线插头叶片、中性线插头叶片和线圈中间，复位按钮的正下方，并限制在一个动触头架内，其顶部设有一纵向中央贯通孔，其左右两侧向外延伸有提臂；
在脱扣器的中部横穿一可左右移动的“L”型锁扣，在锁扣的顶面中央设有一孔，锁扣的侧壁有一卡槽可与内置于线圈内的脱扣铁芯相连接，受脱扣铁芯的作用移动；
脱扣铁芯的一端设有环形凹槽，用于伸入“L”型锁扣侧壁上的卡槽内，其另一端置入线圈中；其端部与线圈侧壁之间放置有脱扣弹簧；线圈的两焊脚分别穿过动触头架焊接在线路板上，并通过漏电检测电路与线路板上的火线、中性线相连接；
在复位按钮的下面套有一复位销，复位销的下部设有一凹槽；复位销可以随复位按钮在脱扣器的中央贯通孔内上下移动；在复位销的下端与底座之间设有一复位弹簧；
所述一对动触片桥臂分别位于脱扣器左右两侧提臂的上方；其一端分别设有动触头并分别与电源插头中性线插头叶片、电源火线插头叶片尾端的静触头相对应，构成两对可接触/断开的触点，其另一端分别由小铆钉铆接在动触头架左右两侧的铆接臂上，在动触片桥臂铆接孔一侧分别延伸出一支臂，此支臂焊接在线路板上，用以为线路板供电。
所述漏电检测保护电路由可控硅、二极管、电容、电阻、内置有脱扣铁芯的脱扣线圈组成；可控硅的控制极通过电阻与电源插头电源输出线的金属屏蔽线相连，同时，脱扣线圈与可控硅、二极管串连后并联在电源插头火线、中性线两端，形成一可控硅导通回路；
在可控硅的控制极与阴极之间并联有另一个二极管，二极管的阳极与可控硅的阴极相连，其阴极与可控硅的阳极相连。
本实用新型的优点是：使用方便、操作简单、性能可靠，可实时快速地检测出电源插头电源线因老化或破损等原因导致的漏电故障，并及时快速地切断电源插头的电源输出，有效地避免因插头电源输出线漏电对用电设备所造成的损坏，以及因漏电对人体造成的触电伤害。
附图说明
图1为本实用新型立体外观结构示意图；
图2、图3为本实用新型立体分解结构示意图；
图4为本实用新型去除上盖后固定在底座内的各组件位置关系示意图；
图5A为本实用新型正常使用时，电源输入端和输出端电力连接状态剖面结构示意图；
图5B为图5A的A-A向剖面结构示意图；图6A为本实用新型在检测到电源输出侧存在漏电故障后断开输入与输出电力连接状态剖面结构示意图；
图6B为图6A的A-A向剖面结构示意图；
图7为本实用新型漏电检测保护电路具体电路图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本实用新型公开的具有漏电保护功能的电源插头主要由壳体、安装在壳体上的电源火线、中性线、地线插头叶片和安装在壳体内的可实现电力连接的组件以及用于检测电源插头电源输出线是否存在漏电故障的漏电检测保护电路构成。
如图1所示，所述壳体由上盖1、底座2和底小盖3组合而成；上盖1上设有复位按钮(RESET)8、模拟试验按钮(TEST)9、状态指示灯孔35。复位按钮8串联在电源插头供电线路中。底座2上设有三个插头叶片即电源火线插头叶片4、中性线插头叶片5和地线插头叶片6，电源火线、中性线插头叶片4、5的一端裸露在壳体的外面，另一端穿过底座2固定在壳体内，如图2所示其尾端分别铆有静触头23和静触头24。地线插头叶片6的一端裸露在壳体外面，另一端穿过底座2与一接地线片38压铆固定在底座2上。
如图2、图3、图4所示，安装在壳体内可实现电力连接的组件主要有脱扣器15、“L”型锁扣16、内置有脱扣铁芯17的线圈19、一对动触片桥臂13、14和复位销22。
脱扣器15位于火线插头叶片4、中性线插头叶片5和线圈19中间，复位按钮8、线路板11的正下方，并限制在动触头架12内，其顶部设有一纵向中央贯通孔36，其左右两侧向外延伸有提臂29、30。动触头架12固定在线路板11上。
如图5A、图5B所示，在脱扣器15的中部横穿一可左右移动的“L”型锁扣16，在锁扣16的顶面中央设有一孔，锁扣16的侧壁有一卡槽可与内置于线圈19内的脱扣铁芯17相连接，受脱扣铁芯17的作用左右移动。
脱扣铁芯17的一端设有环形凹槽，用于伸入“L”型锁扣16侧壁上的卡槽内，其另一端置入线圈19中，且其端部与线圈19侧壁之间放置有脱扣弹簧18。线圈19的两焊脚分别穿过动触头架12焊接在线路板11上，并通过漏电检测电路与线路板上的火线、中性线相连接。
在复位按钮(RESET)8的下面套有一复位销22，复位销22的下部设有一凹槽21，用以接纳锁扣16。复位销22可以随复位按钮8在脱扣器15的中央贯通孔36内上下移动。在复位销22的下端与底座2之间设有一复位弹簧20。
如图2、图3、图4所示，所述一对动触片桥臂14、13分别位于脱扣器15左右两侧提臂29、30的上方，其一端分别设有动触头25、26并分别与电源插头中性线插头叶片5、电源火线插头叶片4尾端的静触头24、25相对应，构成两对可接触/断开的触点；其另一端分别由小铆钉31、32铆接在动触头架12左右两侧的铆接臂27、28上，在动触片桥臂13、14铆接孔一侧分别延伸出一支臂33、34，此支臂焊接在线路板11上，用以为线路板供电。
如图2、图3所示，在测试按钮9的下面设有一模拟试验开关10。如图7所示，该模拟试验开关10的一端通过电阻R4与插头电源输出侧火线HOT相连，另一端与插头电源输出线内火线、中性线金属屏蔽层L相连。当按压测试按钮9，使其向下移动时，测试金属片10两端连接，电源输出侧火线HOT直接通过电阻R4、R2、可控硅SCR的控制极、阴极、二极管D1与中性线WHITE相连，产生模拟漏电流，并触发可控硅SCR导通，线圈19内有电流流过，产生磁场，内置其中的脱扣铁芯17动作，推动锁扣30左右移动，复位销22从锁扣30的孔内跳脱，脱扣器15下落，电源火线、中性线插头叶片上的静触头23、24与动触片桥臂13、14上的动触头26、25断开，切断电源插头的电源输出。
在线路板11上焊接有一根屏蔽线37，它由底座2上预留的一小孔39引出与电源插头电源线内的屏蔽层相连接。
在线路板11的上方设有一小支架7，此小支架7的上表面设有四个定位孔，其底面设有四个定位柱。四个定位孔分别与上盖上的四个定位柱配合，四个定位柱分别与控制线路板上的四个定位孔相配合，如此定位在控制线路板11与上盖1之间，起到支撑和固定复位按钮8、测试按钮9上的防水帽40，以及模拟试验开关10的作用。防水帽40覆盖在复位按钮8和试验按钮9上，并由小支架7和上盖1压紧定位，起到防水效果。
图2、图3均为本实用新型立体分解结构示意图，其区别是：图2、图3中的电源插头叶片5的形状略有不同，其他结构完全相同。
图7为本实用新型印制在线路板11上的漏电检测保护电路具体电路图。如图所示，该漏电检测保护电路主要由可控硅SCR、二极管D1、D2、电容C1、电阻R2、R3、内置有脱扣铁芯的脱扣线圈19(SOL)组成。可控硅SCR的控制极通过电阻R2与电源插头电源输出线内的金属屏蔽线L相连，同时，脱扣线圈SOL与可控硅SCR、二极管D1串连后并联在电源插头火线HOT、中性线WHITE两端，形成一可控硅(SCR)导通回路。在可控硅SCR的控制极与阴极之间并联有另一二极管D2。
当电源插头输出侧LOAD的电源火线HOT、中性线WHITE、地线之间不存在漏电现象时，可控硅SCR不会导通，脱扣线圈19(SOL)中没有电流流过，电源插头正常工作。当电源线的火线HOT、中性线WHITE、地线因老化或破损，芯线裸露、产生漏电现象时，屏蔽层L带电，则屏蔽层L、电阻R2、R3、C1、二极管D1或D2形成回路，在电阻R3上形成正向压降，触发可控硅SCR导通，脱扣线圈SOL中有电流流过产生磁场，使内置在脱扣线圈SOL中的脱扣铁芯17动作，推动图4、图5A、图5B中的锁扣16移动，使复位按钮RESET跳脱，切断电源插头的输入LINE和输出LOAD的电力连接，从而使电源插头无电源输出，如图6A、图6B所示。
本实用新型的工作原理如图5、图7所示：当按下复位按钮(RESET)8后，复位销22上的凹槽21滑入锁扣16内，在脱扣弹簧18的作用下，锁扣16上的靠近弹簧的孔壁卡在复位销的凹槽21内，这时释放复位按钮(RESET)8，在复位弹簧20的作用下，复位销22向上移动，并通过锁扣16带动脱扣器15一起向上移动，使放置在脱扣器15两侧提臂29、30上的动触片桥臂13、14向上移动，从而使动触片桥臂13、14上的动触头25、26分别与插头叶片4、5尾端上的静触头23、24接触导通，即插头电源输入端与输出端电力连接，家用电器LOAD带电。
如图6、图7所示，当与家用电器LOAD相连的插头电源输出线中的火线或中性线出现漏电故障时，屏蔽层L上的漏电电流通过线路板上的电子元件与火线或中性线形成回路，并产生信号触发SCR，使SCR导通，线圈19得电，产生足以驱动铁芯17的磁场，脱扣铁芯17使置横在脱扣器15内的锁扣16动作，使复位销22的凹槽21从倒“L”型锁扣16的孔内滑出，脱扣器15失去了从复位销传递过来的复位弹簧20的弹力，且在动触片桥臂13、14的形变弹力作用下下落，此时动触头桥臂13、14上的动触头25、26与插头片4、5尾端上的静触头23、24分开，即电源插头的输入与输出端的电力连接断开，用电设备LOAD的电源被切断。
当想断开插头电源输入输出间的电力连接时，只需按下模拟试验按钮9(TEST)，使试验开关10闭合，如图7所示，插头电源输出端的火线HOT经过线路板上的电子元件与中性线WHITE形成了电流回路并产生信号触发了SCR，SCR导通，线圈19中有电流流过，产生足以驱动铁芯17的磁场，脱扣铁芯17使置横在脱扣器15内的锁扣16动作，使复位销22的凹槽21从“L”型锁扣16的孔内滑出，脱扣器15失去了从复位销22传递过来的复位弹簧20的弹力，且在动触头桥臂13、14的形变弹力作用下下落，此时动触头桥臂13、14上的动触头25、26与插头片4、5上的静触头23、24分开，即电源插头的输入与输出端的电力连接断开，用电设备LOAD的电源被切断。
为了显示插头的工作状态，如图1、图2、图7所示，本实用新型还设有显示电路，该显示电路由电阻R1、发光二极管LED和二极管D3串联构成，它并联在插头电源输出端火线HOT、中性线WHITE之间。并在壳体1表面设有可显示发光二极管状态的指示灯孔35。当串联在电源插头供电回路中的复位按钮(RESET)8闭合时电源插头电源线有电源输出，LED亮起，表面电源插头工作正常。当串联在电源插头供电回路中的复位按钮(RESET)8跳脱时，电源插头电源线没有电源输出，LED灭，表明电源插头没有电源输出。
在开启家用电器之前，使用者应先将本电源插头插入插座内，并确保其处于复位状态；然后按下测试按钮9，此时复位按钮8应弹起，插座处于脱扣状态，这说明该插头的漏电检测及保护功能完好，若要继续使用，应将复位按钮再次按下，使电源插头处于复位状态。
以上所述是本发明的具体实施实例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换，均属于本发明保护范围之内。

Claims (7)

1、一种具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：它由壳体、安装在壳体上的电源火线、中性线、地线插头叶片和安装在壳体内的可实现电力连接的组件以及用于检测电源插头电源输出线漏电故障的漏电检测保护电路构成；
在所述壳体的表面设有一复位按钮(8)，该复位按钮(8)串联在电源插头供电线路中；
所述电源火线插头叶片(4)、中性线插头叶片(5)和地线插头叶片(6)安装在壳体的底部；电源火线、中性线插头叶片(4、5)的一端裸露在壳体的外面，另一端穿过壳体底座(2)固定在壳体内；在电源火线、中性线插头叶片(4、5)的尾端分别铆有静触头(23和24)
安装在壳体内可实现电力连接的组件包括脱扣器(15)、“L”型锁扣(16)、内置有脱扣铁芯(17)的线圈(19)、一对动触片桥臂(13、14)和复位销(22)；
脱扣器(15)位于火线插头叶片(4)、中性线插头叶片(5)和线圈(19)中间，复位按钮(8)的正下方，并限制在一个动触头架(12)内，其顶部设有一纵向中央贯通孔(36)，其左右两侧向外延伸有提臂(29、30)；
在脱扣器(15)的中部横穿一可左右移动的“L”型锁扣(16)，在锁扣(16)的顶面中央设有一孔，锁扣(16)的侧壁有一卡槽可与内置于线圈(19)内的脱扣铁芯(17)相连接，受脱扣铁芯(17)的作用移动；
脱扣铁芯(17)的一端设有环形凹槽，用于伸入“L”型锁扣(16)侧壁上的卡槽内，其另一端置入线圈(19)中；其端部与线圈(19)侧壁之间放置有脱扣弹簧(18)；线圈(19)的两焊脚分别穿过动触头架(12)焊接在线路板(11)上，并通过漏电检测电路与线路板上的火线、中性线相连接；
在复位按钮(8)的下面套有一复位销(22)，复位销(22)的下部设有一凹槽(21)；复位销(22)可以随复位按钮(8)在脱扣器(15)的中央贯通孔(36)内上下移动；在复位销(22)的下端与底座(2)之间设有一复位弹簧(20)；
所述一对动触片桥臂(14、13)分别位于脱扣器(15)左右两侧提臂(29、30)的上方；其一端分别设有动触头(25、26)并分别与电源插头中性线插头叶片(5)、电源火线插头叶片(4)尾端的静触头(24、23)相对应，构成两对可接触/断开的触点，其另一端分别由小铆钉(31、32)铆接在动触头架(12)左右两侧的铆接臂(27、28)上，在动触片桥臂(13、14)铆接孔一侧分别延伸出一支臂(33、34)，此支臂焊接在线路板(11)上，用以为线路板供电。
2、根据权利要求1所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：所述印制在线路板(11)上的漏电检测保护电路由可控硅(SCR)、二极管(D1)、电容(C1)、电阻(R2)、内置有脱扣铁芯的脱扣线圈(19)组成；可控硅(SCR)的控制极通过电阻(R2)与电源插头电源输出线的金属屏蔽线(L)相连，同时，脱扣线圈(SOL)与可控硅(SCR)、二极管(D1)串连后并联在电源插头火线(HOT)、中性线(WHITE)两端，形成一可控硅(SCR)导通回路；
在可控硅(SCR)的控制极与阴极之间并联有另一个二极管(D2)，二极管的阳极与可控硅(SCR)的阴极相连，其阴极与可控硅(SCR)的阳极相连。
3、根据权利要求1或2所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：在所述壳体上还设有一测试按钮(9)，在测试按钮(9)的下面设有一模拟试验开关(10)；
该模拟试验开关(10)的一端通过电阻(R4)与插头电源输出侧火线(HOT)相连，另一端与插头电源输出线的屏蔽层(L)相连。
4、根据权利要求3所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：在所述壳体的表面还设有一状态指示灯孔(35)；
所述漏电检测保护电路还包括一显示电路，该显示电路由电阻(R1)、发光二极管(LED)和二极管(D3)串联构成，它并联在插头电源输出端火线、中性线之间；
所述发光二极管(LED)从壳体表面的状态指示灯孔(35)中露出。
5、根据权利要求4所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：所述地线插头叶片(6)的一端裸露在壳体外面，另一端穿过壳体与壳体内的一个接地线片(38)压铆固定在壳体底座(2)上。
6、根据权利要求5所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：在线路板(11)上焊接有一根屏蔽线(37)，它由壳体上预留的一小孔(39)引出与电源插头电源线内的屏蔽层相连接。
7、根据权利要求6所述的具有漏电保护功能的电源插头，其特征在于：在所述线路板(11)的上方设有一小支架(7)，此小支架(7)的上表面设有四个定位孔，其底面设有四个定位柱，四个定位孔分别与上盖上的四个定位柱配合，四个定位柱分别与控制线路板上的四个定位孔相配合，使其定位在控制线路板(11)与壳体上盖(1)之间，起到支撑和固定套在所述复位按钮(8)、测试按钮(9)上的防水帽(40)以及测试按钮(9)下面的模拟试验开关(10)的作用。
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