一种消除电火花的插座的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种消除电火花的插座，包括电源插座及设置在电器上用于取电的插座，可以应用于易燃易爆场所的电器取电，或用于防爆电器的取电设计。其特征是：至少一组插座触片通路有第一插座触片、第二插座触片、限流电阻，所述第二插座触片通过所述限流电阻和第一插座触片相连。进一步，所述限流电阻采用正或负温度系数热敏电阻。益效果是：1、作为电源插座，可以消除插头插入、拔出产生的电火花，避免触片侵蚀烧坏，并适合防爆场所使用；2、作为防爆电器取电插座可以有效防止电源插头插入、拔出时产生的电火花。
【专利说明】一种消除电火花的插座
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种消除电火花的插座，包括电源插座及设置在电器上用于取电的插座，可以应用于易燃易爆场所的电器取电，或用于防爆电器的取电设计。
【背景技术】
[0002]将电器插头插入插座的瞬间，由于存在一个较大的启动电流，在接触点会产生火花并且产生热量，随着插头和插座触点的稳定接触，火花和热量随之消失，当电器插头拔出插座时,往往由于负载的存在,在触点分离的瞬间也会产生火花，由于电火花的存在,会不断地侵蚀插座的插座触片及插头触片，严重时会烧坏插座触片及插头触片，另外，在易燃易爆场所电源触点的火花和热量极易弓I发爆炸事故。
[0003]随着在石油、石化新技术的应用，特别是信息化计算机的应用，如:在线分析仪表、计算机、PLC、操作站，日常使用的充电式手电筒、无线对讲机、笔记本电脑等都会遇到取电或充电问题，由于现有的充电适配器都没有考虑防爆设计(或不可能进行防爆设计)，在插入或拔出插座的瞬间会产生接触火花，如果在防爆区直接使用易引发爆炸事故，采用本发明电器取电插座可以有效地消除电器获电瞬间引起的电火花。
[0004]由于电器产品的启动电流一般比较大，产生的浪涌电流对电器本身会产生危害，也会干扰电网的正常运行。
【发明内容】
[0005]本发明的思路是:当插头插入插座时通过限流电阻使通过插座触片和插头触片之间的瞬间电流限制在较小的范围内，当插头拔离插座时通过限流电阻防止电流突变，这样就避免了电火花的产生，从而保护了触片，而且适合防爆场所使用。
[0006]本发明的技术方案是:
一种消除电火花的插座，包括插座触片通路，其特征是:至少一组插座触片通路有第一插座触片、第二插座触片、限流电阻，所述第二插座触片通过所述限流电阻和第一插座触片相连。
[0007]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻的电路中还串接自恢复保险丝。
[0008]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述自恢复保险丝是高分子有机PTC。
[0009]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路还有第三插座触片及连接在所述第三插座触片上的另一限流电阻，所述另一限流电阻另一端和第一插座触片相连。
[0010]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻是负温度系数热敏电阻。
[0011]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述负温度系数热敏电阻是NTC热敏电阻。
[0012]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻是正温度系数热敏电阻。[0013]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述正温度系数热敏电阻是PTC热敏电阻。
[0014]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻标称值范围是0.5Ι5Κ。
[0015]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻标称值范围是0.5欧姆~100欧姆。
[0016]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路有三个以上插座触片及连接在所述插座触片上的相应限流电阻，所述相应限流电阻另一端和第一插座触片相连。
[0017]本发明的有益效果是:1、作为电源插座，可以消除插头插入、拔出产生的电火花，避免触片侵蚀烧坏，并适合防爆场所使用；2、作为防爆电器取电插座可以有效防止电源插头插入、拔出时产生的电火花；3、消除浪涌电流对电器产生的危害，避免干扰电网的正常运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有开关电源前端整流电路。
[0019]图2为传统插座和插头接触过程电气参数变化图。
[0020]图3为本发明两触片电源插座结构图。
[0021]图4为本发明两触片电源插座的第二插座触片和插头触片接触状态图(对应图6中tl-t2时段)。
[0022]图5为本发明两触片电·源插座的第一插座触片和插头触片接触状态图(对应图6中t3-t4时段)。
[0023]图6为本发明插座和插头接触过程电气参数变化图(两触片)。
[0024]图7为本发明为本发明三触片电源插座结构图。
[0025]图8为本发明三触片电源插座的第三插座触片和插头触片接触状态图。
[0026]图9为本发明三触片电源插座的第二插座触片和插头触片接触状态图。
[0027]图10为本发明三触片电源插座的第一插座触片和插头触片接触状态图。
[0028]图11为本发明之防爆电器取电插座结构图。
[0029]图12为本发明之防爆电器取电插座的第二插座触片和插头触头接触状态图。
[0030]图13为本发明之防爆电器取电插座的第一插座触片和插头触头接触状态图。
[0031]图14为本发明限流电阻电路中串接自恢复保险丝的实施方案。
[0032]【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0033]图1为现有开关电源前端整流电路。图1中，220V交流电通过保险丝F接入整流电路，由Dl、D2、D3、D4整流二极管组成的桥式全波整流电路，电容C为滤波电容。目前大多数电源均采用开关电源，如笔记本电脑电源、手机充电电源，一般功率为几十瓦，额定电流约几百毫安，等效电阻约IK左右。比如笔记本电脑的适配电源插头插入电源插座的瞬间会有爆破声并伴随电火花，是因为滤波电容一般较大，在滤波电容充电的瞬间会产生较大的电流所致。
[0034]另外大功率电器的加电也会产生电火花。[0035]电器产品的启动电流一般比较大，会产生电火花，同时浪涌电流对电器本身会产生危害，也会干扰电网的正常运行。
[0036]图2为传统插座和插头接触过程电气参数变化图。假设有一开关电源插入传统电源插座，201是电源插座触片和插头触片之间的电压变化图，202是通过的电流变化图，电源插座触片和插头触片接触之前电压为220V (Ο-tl时间段)，tl为电源插座触片和插头触片接触时间点，此时通过电流立即达到最大点Imax，之后随着滤波电容C的充电，电流下降，最终电流为电器的额定电流Ir，假设电器的等效额定电阻为Rr，则:Ir=220/Rr，t2时点稳定后电源插座触片和插头触片之间的接触电压降为0，即稳定接触。
[0037]图3为本发明两触片电源插座结构图。图3中，101为电源插座，电源插座中有两组插座触片通路，一组为L通路，另一组为N通路，电源插座101中L通路包含有第一插座触片102，限流电阻103 (阻值R)，第二插座触片104，第二插座触片104通过限流电阻103和第一插座触片102相连接，第一插座触片102连接在电源的L端(火线端)，同理，另一组为N通路，和电源的N (零线端)端相连，N通路和L通路结构可以对称相同，也可以去除N通路限流电阻而将第一插座触片和第二插座触片直接相连(图中虚线表示)。105为传统插头，106为插头触片(L纟而)，107为插头引线。本发明电源插座中接地触片通路未标出。
[0038]一种消除电火花的插座，包括插座触片通路，其特征是:至少一组插座触片通路有第一插座触片、第二插座触片、限流电阻，所述第二插座触片通过所述限流电阻和第一插座触片相连。
[0039]图4为本发明两触片电源插座的第二插座触片和插头触片接触状态图(对应图6中tl-t2时段)。
[0040]图5为本发明两触片电源插座的第一插座触片和插头触片接触状态图(对应图6中t3-t4时段)。
[0041]图6为本发明插座和插头接触过程电气参数变化图(两触片)。tl -t2时间段对应图4的状态，当插头触片和第二插座触片接触时，不考虑N端限流电阻(即采用虚线方案)，最大充电电流不会超过I=220/R，一般产生电火花的电流通断为IOOmA以上，如果选择R=3K，则瞬间最大电流为220V/3K=73mA，小于产生电火花的通断电流，t2_t3时间段触点间电压为U=220*R/(R+Rr)，电流为1=220/( R+Rr)。t3_t4时间段对应图5的状态，当插头触片继续插入和第一插座触片接触时，触点间电压下降为0，通过电流为电器的正常额定电流Ir。
[0042]图7为本发明为本发明三触片电源插座结构图。考虑到进一步降低触点间的电压梯度，可以增加插座触片和限流电阻的数量，图7中增加限流电阻701和第三插座触片702。进一步可以继续增加插座触片和限流电阻的数量，数量不做限制。
[0043]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路还有第三插座触片及连接在所述第三插座触片上的另一限流电阻，所述另一限流电阻另一端和第一插座触片相连。
[0044]所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路还有三个以上插座触片及连接在所述插座触片上的相应限流电阻，所述相应限流电阻另一端和第一插座触片相连。
[0045]图8为本发明三触片电源插座的第三插座触片和插头触片接触状态图。[0046]图9为本发明三触片电源插座的第二插座触片和插头触片接触状态图。
[0047]图10为本发明三触片电源插座的第一插座触片和插头触片接触状态图。
[0048]图11为本发明之防爆电器取电插座结构图。考虑现有的防爆电器有的采用插座供电方式，如防爆笔记本、防爆通讯器材，防爆电器的取电插座设计为至少两个插座触片结构，1101为防爆电器取电插座，1102为正极触点，1103为第一插座触片，1104为限流电阻，1105为第二插座触片，1106为插头，1107为电源适配器。
[0049]图12为本发明之防爆电器取电插座的第二插座触片和插头触头接触状态图。
[0050]图13为本发明之防爆电器取电插座的第一插座触片和插头触头接触状态图。
[0051]本发明所述限流电阻阻值不做为本发明的限定条件，本发明插座触片数量也不作为本发明的限定条件。
[0052]本发明所述限流电阻是如下之一或组合:固定电阻、负温度系数热敏电阻、正温度系数热敏电阻。负温度系数热敏电阻如NTC热敏电阻，正温度系数热敏电阻如PTC热敏电阻，PTC热敏电阻包括自恢复保险丝即高分子有机PTC。
[0053]所述限流电阻采用负温度系数热敏电阻，即随着温度增加而电阻减小，比如现有的功率型NTC热敏电阻，当第二插座触片和插头触片接触瞬间NTC热敏电阻阻值最大，通过电流最小，随着电流的通过温度增加而阻值减小，最终电流达到最大值，一般NTC热敏电阻最终电阻比较小，通过电流接近负载的额定电流，随着插头触片和第一插座触片接触，NTC热敏电阻被短路失去作用，插头和插座正式接触而正常工作。这里由于NTC热敏电阻只是在插头插入插座的瞬间工作，平时是不工作的，从而延长了 NTC热敏电阻的使用寿命。例如=NTC热敏电阻选取现有3.3K标称值，B常数3950K，温度25度时电阻值为3.3K，当温度上升至125度时，电阻值为0.113K，通过计算(不考虑负载):25度时电流为220V/3.3K=66.7毫安，125度时电流为220V/0.113Κ=1947毫安，考虑到负载的存在，当第二插座触片和插头接触瞬间最大电流不超过66.7毫安，随着NTC热敏电阻温度上升而电阻减小，通过电流增力口，最大电流不会超过负载的额定电流，当第一插座触片和插头触片接触时负载获得正常的额定电流，同时NTC热敏电阻停止工作。可以看出整个过程有效地减小了接触电流，避免了因电容存在的充电电流及电器启动的浪涌电流。
[0054]所述限流电阻采用正温度系数热敏电阻，即随着温度增加而电阻增加，比如现有的PTC热敏电阻，当第二插座触片和插头触片接触瞬间PTC热敏电阻阻值最小，通过电流最大，随着电流的通过温度增加而阻值增大，这时已经完成了用电器中电容的充电过程，随着插头触片和第一插座触片接触，PTC热敏电阻被短路失去作用，插头和插座正式接触而正常工作。采用PTC热敏电阻的好处是可以避免大功率用电器的插头插入插座时可能引起的限流电阻过热。例如=PTC热敏电阻选取现有3.3Κ标称值，电阻温度系数10[[%]]/°c，温度25度时电阻值为3.3K，当温度上升至45度时，电阻值约为22K，通过计算(不考虑负载):25度时电流为220V/3.3K=66.7毫安，45度时电流为220V/22K=10毫安，考虑到负载的存在，当第二插座触片和插头接触瞬间最大电流不超过66.7毫安，随着PTC热敏电阻温度上升而电阻增加，45度时电流约为10毫安，电阻耗散功率很低，不会产生更大的升温，当第一插座触片和插头触片接触时负载获得正常的额定电流，同时PTC热敏电阻停止工作。可以看出整个过程有效地减小了接触电流，避免了因电容存在的充电电流及电器启动的浪涌电流。
[0055]图14为本发明限流电阻电路中串接自恢复保险丝的实施方案。自恢复保险丝是一种高分子有机PTC电阻，在标定温度以下电阻值极小，当自身发热或环境温度达到标定温度时其电阻值急剧上升从而起到保险丝的作用，自恢复保险丝可以通过改变其自身的散热改变其热惯性实现电流阻断的延时时间。图14中103为限流电阻，可以是固定电阻、或NTC热敏电阻、或PTC热敏电阻，1401为自恢复保险丝，将限流电阻103和自恢复保险丝1401安装在一起，选择标定温度(比如60度)的自恢复保险丝，一般情况下插头触片和第二插座触片104接触时间很短，所以限流电阻103的发热不大，如果出现插头触片和第二插座触片104接触时间很长的情况，当限流电阻103温度达到60度，自恢复保险丝1401就会阻断电流。图14中1402为N通路的另一种插座触片，这种插座触片为直通插座触片。
[0056]假设用电器的额定等效电阻为Rr，电压为220V，则限流电阻R的耗散功率为:R*220~2*(R+Rr) ~ (_2)，由于用电器功率不同，所以用电器额定等效电阻也不同，考虑到目前常用笔记本电脑电源功率10W~100W，选择限流电阻的标称值为0.5Ι5Κ，耗散功率约IOff^lOOff,自恢复保险丝标称温度选择为60度~100度。 [0057]作为一种电源拖线板的具体实施方案:设置不同功率的电源插座插孔，比如500W以内，选择限流电阻的标称值为0.5Ι5Κ的范围，比如选择3.3K的固定电阻；大功率用电器(500W~2500W)选择限流电阻的标称值为0.5欧姆~100欧姆的范围，比如选择30欧姆NTC热敏电阻(型号30D-9)，残余电阻约I欧姆。
【权利要求】
1.一种消除电火花的插座，包括插座触片通路，其特征是:至少一组插座触片通路有第一插座触片、第二插座触片、限流电阻，所述第二插座触片通过所述限流电阻和第一插座触片相连。
2.根据权利要求1所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻的电路中还串接自恢复保险丝。
3.根据权利要求2所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述自恢复保险丝是高分子有机PTC。
4.根据权利要求1所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路还有第三插座触片及连接在所述第三插座触片上的另一限流电阻，所述另一限流电阻另一端和第一插座触片相连。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻是负温度系数热敏电阻。
6.根据权利要求5所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述负温度系数热敏电阻是NTC热敏电阻。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述限流电阻是正温度系数热敏电阻。
8.根据权利要求7所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述正温度系数热敏电阻是PTC热敏电阻。
9.根据权利要求1或2或3或4或6或8所述的一种消除电火花的插座，其特征是:所述的一组插座触片通路有三个以上插座触片及连接在所述插座触片上的相应限流电阻，所述相应限流电阻另一端和第一插座触片相连。
【文档编号】H01R13/66GK103730784SQ201410045437
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年1月19日
【发明者】陆腾蛟, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:陆腾蛟