专利名称：一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种安装在普通墙面内的电源插座，尤指一种应用于电压为220V、50HZ或110V、60HZ低压供电电路中的，可自动检测、处理电路中的电弧、漏电等故障的、具有多种保护功能的电源插座。
背景技术：
随着人们物质生活水平的不断提高，家用电器的日益普及，对家用电器的使用安全要求也日益受到人们的重视。人们在居室建造和室内装修时，总是希望安装在墙壁内的插座具有多种保护功能、安全可靠，不仅能够提供电源，而且具有保护功能。但是，通常安装在居室墙壁内的插座均为普通电源插座，不具有防止供电线路间或电器间因电流过大引起的线路间电弧燃烧和对地漏电引起的电器短路等故障的功能，在使用时很难避免这种万一发生的危险隐患。
有的插座虽然具有漏电保护功能，但是，功能单一，仍然存在以下不足1、没有防止电弧燃烧的功能。目前，由于输电线路之间跳火引发电弧燃烧的现象时有发生，据报道许多火灾事件均属这类电弧故障引发。一些常处于满负荷或过载状态的电器，如电视机、空调、油烟机等，因长期满负荷工作在高温、高压状态，再加油污等侵蚀，使其绝缘层老化，经常发生跳火，若不及时发现并有效地切断供电，极易引起电弧燃烧，发生火灾，所以，电弧故障的发生越来越引起人们关注。2、当安装人员在安装时，如果误将插座的输出端当输入端接入电源输入线后，插座在供电过程中无法对发生的漏电故障进行断电保护，而且还会误导使用者以为处在一种安全用电的氛围中误导使用者继续使用；当万一发生故障时很难避免危害，起不到应有的保护作用。
发明内容
为了解决现有插座存在的问题，本实用新型的目的是提供一种适于安装在普通墙面电源接线盒内、使用安全、具有自动检测插座供电线路中的电弧故障、对地漏电故障，并可在极短时间内切断供电避免燃烧的具有电弧及漏电保护功能的插座。
本实用新型的另一目的是提供一种当插座电源进线接线错误时可禁止供电的、具有电弧及漏电保护功能的电源插座。即该插座为安装人员提供了唯一的正确连接电源进线的引导，当电源进线反接至插座输出端时或火线、地线相序颠倒时或缺接安全零线时，本实用新型都将禁止供电，只有正确连接完毕，插座复位，插座输出端才有电压输出，从而引导安装者正确接线，防止接线错误，确保安装正确、用户使用安全。
本实用新型的又一目的是提供一种带有强制性供电和强制性断电的非正常应急性操作功能的、具有电弧及漏电保护功能的电源插座。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，它主要由壳体和安装在壳体内的接地金属安装板、绝缘中层支架、控制电路板构成；其中，所述壳体由上盖和底座组成而成；接地金属安装板设置在上盖和中层支架之间，与大地相连；绝缘中层支架设置在金属安装板和控制电路板之间，用于容置电源火线、零线输出导体；控制电路板设置在中层支架与底座之间，用于自动检测、处理漏电、电弧故障，控制电路板上焊接有与电源输入线相连的电源火线、零线输入导体、用于检测漏电电流的漏电感应线圈和用于使电源输入导体与电源输出导体电力连接/或断开的复位导向组件，其特征在于在所述控制电路板上还设有用于检测电弧故障的电抗器；该电抗器串联在电源供电回路中；所述复位导向组件位于复位按钮的下方，其两端提臂上固定有动触头金属桥，每个动触头金属桥上锚装有三个呈三角形排布的电触头，其一个电触头与电源输入供电金属片上的静触头对应，另两个电触头分别与固定在中层支架两侧的电源输出导体上的静触头和固定在底座两侧电源输出端金属片上的电触头对应，控制上盖上的电源插座和电源输出端的供电；所述复位导向组件的中央设有穿孔，孔内插有套有弹簧的圆柱形导向锁；导向锁嵌入在复位按钮的内部；导向锁下面的顶部为半球形，靠近底部设有一凹陷的锁定槽；在导向锁的下面、横穿所述中央穿孔还设有一个可移动的由金属材料制成的倒“Z”型横栓电磁锁片；横栓电磁锁片的中央设有穿孔；在复位导向组件的一侧与横栓电磁锁片之间置有一弹簧；所述内置在线圈内的铁芯抵触在所述横栓电磁锁片的侧面；在所述复位导向组件中央穿孔的下面设有一个转动开关；该转动开关与所述导向锁接触的面为凹圆弧面；在转动开关的下面，控制电路板与底座之间设有一个受转动开关推动的开关；该开关带有三组处于常开状态的弹片；其中，左右两侧的弹片为电路板电源供电开关，它与电源输入线相连，为控制电路板提供电源，中间一组弹片为复位状态检测开关，它为控制电路板提供插座的复位状态。
所述电抗器串联在电源火线供电电路中。
在所述上盖上还设有电弧试验按钮、漏电试验按钮和复位按钮；所述电弧试验按钮、漏电试验按钮和复位按钮穿过所述金属安装板、中层支架与所述控制电路板上的组件相接触；在所述电弧试验按钮、漏电试验按钮的下方设有试验金属片，在试验金属片的下方设有电阻；所述电阻的一端焊接在控制电路板上。
所述漏电试验按钮的尾部向斜下方延伸，与所述倒“Z”型横栓电磁锁片的尾部搭接。
所述导向锁的直径由上到下设计为大中小三档，其上部的直径略大于中部的直径，中部的直径大于下部的直径；在插座未复位时，导向锁中部位于导向组件的中央穿孔内，其下部稍微超过所述横栓电磁锁片的中央穿孔；在所述导向锁的上部和中部套有弹簧。
在所述动触头金属桥桥臂重心位置下的复位导向组件内设有已经被压缩的、储有一定弹性的触头平衡弹簧。
所述漏电感应线圈为双互感线圈，它由高硅钢片差流感应变压器和高频铁氧体差流感应变压器组成。
在所述上盖上还设有状态指示灯，该状态指示灯与控制电路板相连。
本实用新型可以自动检测、处理供电电路中的漏电故障和电弧故障，避免因漏电、电弧故障引起的触电和电器烧毁事故的发生，使本实用新型漏电、电弧保护功能更可靠。
另外，本实用新型还能自动检测、判断插座接线是否正确，从而引导安装者正确接线，防止接线错误，确保安装正确、用户使用安全。
本实用新型还具有强制性供电和强制性断电的非正常应急性操作功能，以检测插座是否完好。
本实用新型是在第03277788.4号专利申请基础上的进一步改进和完善。本实用新型在复位导向组件的下方设有一个受导向锁控制的转动开关和一个受转动开关推动的带有三个弹片的开关，当电源输入电压超过正常电压的20％～25％时(可根据客户的需要设定)，可在30豪秒内自动切断插座对外供电，使家用电器避免遭受异常过压运行的危害；同时，切断插座内控制电路，保护插座自身避免遭受异常过压的危害，使插座运行更安全。
本实用新型功能强进，使用更安全，可更可靠地保护人身及电器的用电安全。
图1为本实用新型的主视图图2为本实用新型的立体分解结构示意图图3为本实用新型去除上盖后的主视图图4为本实用新型控制电路板组件的主视图图5-1为图3中沿A-A左视局部剖视图，插座未复位时状态图图5-2为图3中沿A-A左视局部剖视图，按下复位按钮，导向锁推压转动开关，复位状态检测开关和电路板电源供电开关同时闭合时状态图图5-3为图3中沿A-A左视局部剖视图，复位按钮被释放，插座已复位，插座有电力输出，复位状态检测开关断开时状态图图5-4为图3中沿A-A右视局部剖视图，插座未复位时状态图图5-5为图3中沿A-A右视局部剖视图，插座已复位，插座有电力输出时状态图图5-6为图3中沿A-A右视局部剖视图，按下试验按钮时状态图图6-1为图3中沿B-B局部剖视图，插座未复位时状态图图6-2为图3中沿B-B局部剖视图，按下复位按钮，导向锁推压转动开关，复位状态检测开关和电路板电源供电开关一起闭合时状态图图6-3为图3中沿B-B局部剖视图，复位按钮被释放，插座已复位，插座有电力输出，复位状态检测开关断开时状态图图7-1为图3中沿C-C局部剖视图，插座未复位时状态图图7-2为图3中沿C-C局部剖视图，插座已复位，插座有电力输出时状态图图7-3为图3中沿C-C局部剖视图，按下试验按钮，使插座无电力输出时状态图图8为本实用新型控制电路板的工作原理框图图9为本实用新型控制电路板具体电路图图10为本实用新型的使用接线图具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型公开的具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座主要由壳体和安装在壳体内的接地金属安装板1、绝缘中层支架3、控制电路板18构成。其中，所述壳体由上盖2和底座4组成而成；接地金属安装板1设置在上盖2和中层支架3之间，与大地相连；绝缘的中层支架3设置在金属安装板1和控制电路板18之间，用于容置电源火线、零线输出导体13、14；控制电路板18设置在中层支架3与底座4之间，控制电路板18上焊接有与电源输入线相连的电源火线、零线输入导体25、24、用于检测漏电电流的漏电感应线圈19和用于检测电弧故障的电抗器L1；在控制电路板18上还设有可以使电源输入导体与电源输出导体电力连接/或断开的导向组件28和转动开关26-A。在控制电路板18与底座4之间，转动开关36的下方设有一个受转动开关26-A推动的开关36。开关36带有三组处于常开状态的弹片，左右两侧的弹片为电路板电源供电开关，它与电源输入线相连，为控制电路板18提供电源，中间一组弹片为复位状态检测开关，它为控制电路板提供插座的复位状态。
如图1、2所示，组成壳体的上盖2上设有两个电源输出插座19-A、22-A；一个矩形的复位按钮8(RESET)；在复位按钮(RESET)8的上方设有两个轴对称的电弧试验按钮7-A(AT)和漏电试验按钮7(TEST)；以及两个状态指示灯29-A、30-A。复位按钮8、电弧试验按钮7-A、漏电试验按钮7穿过金属安装板1、中层支架3与嵌在底座4内的控制电路板18上的组件相接触，如图2所示。
如图2所示，构成壳体的底座4用于容纳中层支架3和如图4所示的控制电路板18。在底座4的两侧对称的设有一对与电源输入线相连的电源输入接线螺钉9(HOT)、10(WHITE)和一对电源输出接线螺钉109(HOT)、110(WHIIE)。如图4所示，电源输入接线螺钉9、10的焊脚插入检测和控制用电路板18的焊孔内，并被焊接在控制电路板上。在底座4内设有一对与电源输出接线螺钉109、110相连的电源输出端金属片80、81，在80、81上设有两电触头52、53，电触头52、53与图4中所示的金属桥50、51上的电触头55、54相对应，通过动触头金属桥50、51实现与供电金属片20-A、21-A上的静触头相连，使电源输出接线螺钉109、110带电，即本实用新型不仅可以通过上盖2上的插孔19-A、22-A为负载提供电源，而且还可以通过电源输出接线螺钉109、110为负载提供具有电弧故障、漏电故障保护功能的电能。
如图2所示，金属安装板1设置在上盖2和中层支架3之间。金属安装板1的四角上设有四个可便于安装的通孔，并打有可折断的凹槽用以满足不同的安装需要。在金属安装板1上还锚装有两个弹性金属卡夹11、12。弹性金属卡夹11、12实际上就是上盖2上电源插座19-A、22-A的安全接地插头接触片5、6。在金属安装板1的上方一侧还设有一个地线输入接线柱13-A，它安装在外壳的一个侧面上，便于安装、接线。
如图2、图3所示，中层支架3设置在金属安装板1和控制控制电路板18之间，用于容置电源火线、零线输出导体13、14。如图所示，在中层支架3的两侧分别装有一对呈“弓”字形状的插座电源输出导体13、14，在输出导体13、14上分别设有与上盖2上的电源输出插座19-A、22-A相线孔、零线孔相对应的金属叶片60、61、62、63，电源输出导体13、14上还设有一对镜像对称的两个静触头15、16。如图4所示，这两个静触头15、16与固定在控制电路板18上的动触头金属桥50、51上的电触头22、23相对应，构成两对开关结构，通过动触头金属桥50、51实现与供电金属片20-A、21-A上的静触头相连，使电源输出插座19-A、22-A带电。
如图2、图4所示，设置在中层支架3与底座4之间的控制电路板18为本实用新型的核心部件，它具有使插座上盖2上的电源插座19-A、22-A、底座上的电源输出螺钉109、110带电的功能，以及自动检测、处理漏电故障、电弧故障，切断电源输出的功能。
如图所示，控制电路板18上焊接有与电源输入接线螺钉9、10相连的电源火线、零线输入导体25、24。在电源输入导体24、25之间设有用于检测漏电电流的漏电感应线圈19和与电源输入导体24、25相连的供电金属片20-A、21-A。所述漏电感应线圈19为一个双感应线圈，它由工频高硅钢片差流感应变压器和高频铁氧体差流感应变压器组成。所述供电金属片20-A、21-A的一端穿过双漏电感应线圈19的中心孔焊接在电路板18上与电源火线、零线相连；在供电金属片20-A、21-A的另一端设有两个静触头53-A、52-A。
如图2、图4所示，在控制电路板18上还设有可以使供电金属片20-A、21-A与电源输出导体13、14电力连接/或断开的复位导向组件28。复位导向组件28位于复位按钮8(RESET)的下方，为一长方体，其两端提臂上固定有两个动触头金属桥50、51。每个动触头金属桥50、51上锚装有三个呈三角形排布的电触头，其中一个电触头54-A、55-A与供电金属片20-A、21-A上的静触头53-A、52-A对应接触，另两组电触头22、23和55、54分别与电源输出导体13、14上的两个静触头15、16、电源输出端金属片80、81上的电触头52、53对应接触，控制上盖2上的电源插座和电源输出端109、110的供电。
如图2、图5-1所示，在复位导向组件28的顶部设有中央穿孔29；孔内插有套有弹簧91的圆柱形导向锁35，导向锁35嵌入在复位按钮8的内部。为了使固定在复位导向组件28两提臂上的动触头金属桥50、51保持平衡、接触更稳定，本实用新型将导向锁35设计为轴对称圆柱体且其直径由上到下设计为大中小三档，其上部的直径略大于中部的直径，中部的直径大于下部的直径。如图5-1所示，在插座未复位时，使导向锁中部延伸到导向组件28的中央穿孔29内，其下部稍微超过电磁锁片30的中央穿孔31。在导向锁35的上部套有脱扣后可使复位按钮8弹起的跳闸弹簧91，在导向锁35的中部还套有一个分离弹簧91-A。当复位按钮8被向下按压时，嵌在复位按钮8下方的导向锁35向下移动，弹簧91和91-A均被压缩，当导向锁35向上移动时，被压缩的弹簧91和91-A释放弹力使动、静触头迅速、快捷地断开。导向锁35的底部为半球形，靠近底部设有一凹陷的锁定槽36。在复位导向组件28的中部、横穿孔29还设有一个可移动的由金属材料制成的倒“Z”型横栓电磁锁片30；横栓电磁锁片30的中央设有一个穿孔31；在复位导向组件28的一侧与横栓电磁锁片30之间设有一圆形槽33，内置一弹簧34。在插座没有电源输出时，横栓电磁锁片30上的孔31与复位导向组件28的中央穿孔29是错位的，导向锁35位于横栓电磁锁片30的上方，固定在复位导向组件28两端的动触头金属桥50、51与电源输入金属片20-A、21-A是不接触的，插座没有电源输出。当横栓电磁锁片30被打开，即横栓电磁锁片30被推动向前移动时，锁片30上的穿孔31与复位导向组件28的中央穿孔29重合后，复位按钮8、导向锁35向下，穿过锁片30，当松开复位按钮8后，套在导向锁35上的弹簧91和91-A使导向锁35向上移动，带动复位导向组件28向上移动，从而带动固定在复位导向组件28两端的动触头金属桥50、51向上移动，使动触头金属桥50、51上的动触头与电源输入金属片20-A、21-A上的静触头接触，插座上盖2上的插座19-A、22-A以及输出端109、110带电，有电源输出。横栓电磁锁片30的动作是由固定在控制电路板18上的电磁铁线圈26、安装在电磁铁线圈内的铁芯42推动的。
为了使动触头金属桥50、51上的电触头与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头以及电源输出端金属片80、81上的电触头接触良好，动触头金属桥50、51上的三个电触头呈三角形排布；并且，在动触头金属桥桥臂重心位置下的复位导向组件28内设有已经被压缩的、储有一定弹性的触头平衡弹簧28-B(见图2)。这样当插座处于复位时，即按下复位按钮8后，动触头与静触头闭合时，其动触头与静触头吻合的这三个“接触点”一定在三角形分布的平面内，其闭合后的平衡性由导向组件28内的、储有一定弹性的触头平衡弹簧28-B提供动态平衡保证、且增强触头之间闭合时的正压力，保证动触头和静触头间接触良好。
如图2、图5-1、图6-1所示，本实用新型在复位按钮(RESET)8、导向锁35的下面设有一个转动开关26-A，由于导向锁35与转动开关26-A接触的面为一凸圆弧面，转动开关26-A与导向锁35接触的面为一凹圆弧面。在转动开关26-A的下方、控制电路板与底座之间设有一个受转动开关26-A推动的开关36。该开关36带有三组处于常开状态的弹片；其中，左右两侧的弹片为电路板电源供电开关，它与电源输入线相连，为控制电路板18提供电源，中间一组弹片为复位状态检测开关，它为控制电路板提供插座的复位状态。复位状态检测开关，其一端通过一个二极管与控制电磁铁线圈26有无电流流过的可控硅门极相连，另一端通过一个电阻与电路板相连。
为了使本实用新型可以自动检测供电电路中的电弧故障，如图4所示，在控制电路板18上设有用于检测电弧故障的电弧取样电抗器L1。如图8所示，电弧取样电抗器L1串联在电源火线(相线)L中，其一端与供电金属片21-A相连，另一端与电源火线输入端9相连。检测电弧故障用的电抗器L1将检测到的电弧故障信号直接传送到控制电路中进行处理。
为了使本实用新型具有强制性供电和强制性断电的非正常应急性操作。如图5-4、图5-5、图5-6所示，漏电试验按钮7的尾部向斜下方延伸，与倒“Z”型横栓电磁锁片30的尾部搭接。当需要强制供电时，按住漏电测试按钮7，并按到底，通过按钮7拉动横栓电磁锁片30，使其移动；再按下复位按钮8，也按到底，使导向锁35穿过横栓电磁锁片30的孔31，再释放按钮7、复位按钮8，导向锁35由于弹簧91、91-A的作用向上移动，带动固定在复位导向组件28上的动触头金属桥50、51上的动触头与电源输入金属片20-A、21-A上的静触头接触，插座供电。当需要强行断电时，按下漏电测试按钮7，并按到底，通过按钮7拉动横栓电磁锁片30，使其移动，使导向锁35穿出横栓电磁锁片30上的孔31、弹起，复位导向组件28由于重力的作用下移，动触头金属桥50、51上的动触头与电源输入金属片20-A、21-A上的静触头断开，插座停止供电。
如图7-1～图7-3所示，在电弧试验按钮7-A(AT)和漏电试验按钮7(TEST)下方设有具有弹性的测试金属片40、41，在测试金属片40、41的下方设有测试电阻40-A、41-A。测试金属片40、41的一端与插座相线(火线)相连，另一端悬空、可以与电阻40-A、41-A相连。设置在电弧试验按钮7-A下方的电阻与电路板上的电弧故障检测电路的控制端相连。设置在漏电试验按钮7下方的电阻与电路板上的漏电故障检测电路的控制端相连。这种结构设计一方面用来实现强制性断电，另一方面用来模拟、产生电弧故障和漏电故障，检验插座相应的保护功能。
如图4、图5-1、图5-2、图5-3所示，在控制控制控制电路板18上还设有内置有铁芯42的电磁铁线圈26，铁芯42抵触在横栓电磁锁片30的侧面。线圈26通过电路板上的可控硅与电源相连，电路连接关系如图8、图9所示，其作用是通过线圈26产生的磁场吸引铁芯42，让铁芯42推动横栓电磁锁片30动作，再通过复位导向组件28控制插座是否有电源输出。
下面结合控制电路板18的原理框图图8、具体电路图图9和插座结构示意图图5-1～图5-6、图6-1～图6-3说明本实用新型具有电弧、漏电保护功能插座的供电、断电过程。
如图5-1、图5-4、图6-1所示，正常情况下，复位按钮8没有被按下，嵌在复位按钮8下方的导向锁35位于横栓电磁锁片30的上方，固定在复位导向组件28两端的动触头金属桥50、51上的电触头与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53是不接触的，即本实用新型的六个电触头是不接触的，插座没有电压输出。
如图5-2、图6-2所示，当需要插座输出电源时，按下复位按钮8，使复位按钮8下面的导向锁35顶端的半球形圆弧面推压转动开关26-A，使转动开关26-A向下推压带有三组弹片的开关36，使开关36的三组弹片----复位状态检测开关和电路板电源供电开关均闭合。电路板电源供电开关向电路板供电，复位状态检测开关将复位按钮被按下这一状态反馈给控制电路板。如果供电回路一切正常，双漏电感应线圈19检测到这一状态，产生电压输出，通过集成电路输出控制信号使可控硅SCR导通，线圈26带电，产生磁场，吸引铁芯42撞击横栓电磁锁片30，使之移动，导向锁35穿过横栓电磁锁片的中央穿孔31；同时，释放复位按钮8，使复位状态检测开关断开，可控硅经过交流半周期变换后已从导通状态转为截止状态，线圈26内无电流通过，磁场消失；横栓电磁锁片30与复位导向组件28之间的弹簧34使横栓电磁锁片30往回移动，横栓电磁锁片30的中央穿孔31滑落到导向锁35的锁定槽36内，又由于导向锁35顶端的弹簧91-A、91的释放，迅速带动复位导向组件28向上移动，从而带动固定在导向组件28两端的动触头金属桥50、51迅速向上移动，使金属桥50、51上的三对电触头分别与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53接触(如图5-3、图5-5、图6-3所示)，插座上盖2上的电源插座19-A、22-A和底座两侧电源输出接线柱109、110上有电源输出，实现电源输入端、输出端的电力连接，插座带电。
如果电路回路中存在故障，控制电路板上的与漏电感应线圈和电弧取样电抗器L1相连的集成电路IC不会输出控制信号，可控硅SCR不导通，线圈26不带电，不产生磁场，铁芯42不撞击横栓电磁锁片30，导向锁35始终位于横栓电磁锁片30的上方，金属桥50、51上的三对电触头与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53不接触，插座无电源输出。
当本实用新型利用双漏电感应线圈19检测到漏电电流、或利用电弧取样电抗L1检测到电弧故障时，与检测、控制电路相连的可控硅SCR导通，线圈26得电，产生磁场，铁芯42撞击横栓电磁锁片30，推动横栓电磁锁片30移动，导向锁35上的锁定槽36从横栓电磁锁片30的中央孔31滑出，复位按钮8受导向锁35顶部弹簧91-A、91的作用跳起，复位导向组件28下落，使金属桥50、51上的三个电触头分别与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53分离，插座上盖2上的电源插座19-A、22-A和底座两侧电源输出接线柱109、110均无电源输出，从而中断了电源输入、输出端的电力连接。
当使用者想断开漏电保护插座电源输入、输出端的电力连接时，如图5-6图所示，压下漏电试验按钮7，通过漏电试验按钮7向下延伸的尾部使横栓电磁锁片30向后移动，使导向锁35从横栓电磁锁片30的中央孔31滑出，导向锁35受顶部弹簧91的作用跳起，复位导向组件28下落，使金属桥50、51上的三对电触头分别与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53分离，插座上盖2上的电源插座19-A、22-A和底座两侧电源输出接线柱109、110均无电源输出，从而中断了电源输入、输出端的电力连接。
如图9所示，本实用新型利用串联在电源火线(相线)L、零线N与地线中的二极管V22、V23检测插座电源进线接线是否正确。当插座电源进线确实连接到插座电源输入端9、10上，且相序正确、安全零线接好后，二极管V23导通，绿色发光二极管V23亮，插座输出端有电压输出，表明可以使用；否则，二极管V22导通，红色发光二极管V22亮，插座没有电源输出，表明插座接线错误，不能使用。确保安装正确、用户使用安全。
如图8、图9所示，本实用新型利用串联在电源回路中的电弧故障取样电抗L1检测电路中是否产生电弧。检测到的电弧信号经运算放大器IC2(型号MC33172)放大、处理后，使可控硅V16导通或关断。通过可控硅控制由电磁线圈26、铁芯42组成的电磁铁动扣件是否动作，进而控制复位导向组件28是否动作。正常情况，复位导向组件28上的动触头金属桥50、51上的六个动触点与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53接触，插座对外供电。当L1检测到电弧故障时，IC2输出控制信号，使可控硅V16导通，使由电磁线圈26、铁芯42组成的电磁铁动扣件动作，进而使复位导向组件28动作，复位导向组件28带动的动触头金属桥50、51上的六个动触点与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53断开，插座停止对外供电。
本实用新型利用双漏电感应线圈19即高硅钢片差流感应变压器T1和高频铁氧体差流感应变压器T2检测供电回路中是否存在漏电现象。检测到的任何微小漏电信号经过对地漏电流专用检测放大芯片IC1(型号LM1851N)进行处理。当检测到漏电电流后，IC1输出控制信号，使可控硅V16导通，使由电磁线圈26、铁芯42组成的电磁铁动扣件动作，进而使复位导向组件28动作，复位导向组件28上的动触头金属桥50、51上的六个动触点与供电金属片20-A、21-A上的静触头、金属导体13、14上的静触头15、16以及电源输出端金属片80、81上的电触头52、53断开，插座停止对外供电。
下面再结合图8、图9、图10叙述一下本实用新型的工作过程。
安装使用时，首先按图10所示的方法将插座正确连接在供电电路中，即把电源相线L接到插座输入线桩25、并紧固线桩螺栓9，再把电源零线N接到输入线桩24、也紧固线桩螺栓10，再把安全地线接入地线线桩13-A也紧固螺栓。这样电源进线的控制开关可以供电；按下复位按钮(RESET)8，导向锁35开始下移，开关36中的复位状态检测开关(即SA1-1)闭合，接通相序检测电路控制回路，其电流的路径见图9，电流从相线经过线桩25(即LINEHOT NOIR)端流到印刷控制电路板18上单向可控硅V16的负极，再经过V16的控制门极，控制门极与负极两端并有防干扰滤除电容C21，状态检测开关(即SA1-1)、发光二极管V23与电源输入零线相连，形成闭合通路。当按下复位按钮8，状态检测开关(即SA1-1)闭合持续时间在一个周期内20ms(交流电50Hz，周期为20ms、60Hz，周期约为16.6mS)，由负半周电流触发可控硅V16导通；与可控硅阳极相串联的电磁线圈26因得电而产生磁场，电磁铁芯42在磁力的激励下冲击横栓电磁锁片30，使其横移，复位按钮8(RESET)在按力作用下继续下行，一直到导向锁35的锁定槽36穿过锁片30的孔31，松开复位按钮8，在弹簧34、91、91-A作用下，横栓电磁锁片30迅速滑入锁定槽36内，复位导向架28和复位按钮RESET 8下的导向锁35一体被弹簧91顶上。动触头与静触头全闭合，电源通过触头组、插座上盖上的插座以及接线桩109、110向负载供电，并提供电弧、漏电方面的安全保护。
其电弧故障测试与保护状态启动过程叙述如下当插座或接线桩下的负载在用电过程中发生了跳火后生成电弧性故障时，其电弧故障时的电流经过插座的电源输入导体25，再流过电弧故障取样电抗L1，再流过漏电流检测线圈T1、T2的磁环中心送到供电金属片21-A，再通过闭合的动触头和动触头桥臂51分两路流经下接线桩负载或插座负载，具体分流是经过动触头23与静触头16将电流给插座上的负载；经过动触头54与静触头53将电流给插座下接线桩81上的负载。电流经过负载后；下接线桩81上的负载的电流经过地线下接线桩80流回下接线桩80的静触头52再经过与之闭合的动触头55和动触头桥臂50；插座上的负载其回流经零线插座片13流回静触头15再流回与之闭合动臂50上的动触头22电流到动触头臂50上，这两路负载的电流经过这动触头臂又汇合成一条通路，经过动触头臂50上的动触头55与它闭合的地线输出引片80上静触头52，流回到地线24桩上形成电弧故障电流通路，因为电弧故障取样电抗L1串联在整个总回路中，电弧变化的高速率电流变化量会降落在电抗L1的两端，本实用新型的控制电路就从这两端获取电弧的电信号，再通过选频网络C1、R2、C14、R12、C15、IC2MC33172的第一个运放组成的选频放大器把电弧的电信号放大到设定值，达到设定值的电弧电信号再通过C16被送到IC2MC33172的第二个运放进行限幅处理，其主要作用放大真实的电弧信号滤除高频电流辐射干扰。经过上述电路处理的电弧信号再通过R15、V9、C19、R21、V11组成的一级积分器和R22、C22、V13、V14组成的二级积分器再送到电弧故障控制驱动放大器V15，通过隔离二极管V18把V15驱动信号引入到可控硅V16的控制端上，可控硅V16因此导通电磁线圈26得电、电磁铁芯42冲击锁片30使本实用新型插座的脱扣装置脱扣，插座和下接线桩失电。电弧故障的保护功能就这样实现。
其对地漏电故障测试与保护状态启动过程叙述如下当本实用新型插座和下接线桩发生有对地漏电流故障时，套在进线上的电流差动变压器T1、T2将立即感应到对地故障的漏电流引起的磁场变化并通过电流差动变压器T1、T2次级绕组将对地故障的漏电流信号通过C3、C5、C8耦合到对地故障专用集成电路IC1LM1851经过处理从这个集成电路的1脚输出对地故障的漏电流信号，再通过隔离二极管V19驱动信号引入到可控硅V16的控制端上，可控硅V16因此导通电磁线圈T3得电(26)，电磁铁芯42冲击锁片30使本实用新型插座的脱扣装置脱扣，插座和下接线桩失电。对地漏电流故障的保护功能就这样实现。
其相序测试与缺安全接地自动检测过程叙述如下本实用新型插座的相序测试与缺安全接地自动检测电路由R28、V22、V21组成地线检测的电路其原理是因为地线和安全零线之间的电压差理论上是0V，指示灯V22不亮，若把地线错接到相线上，此时在检测电路由R28、V22、V21的两端的电压为相电压220V(120V)指示灯V22亮，所述的指示灯V22为相序状态指示。安全接地自动检测电路由R30、R29、指示灯V23、V20构成，当缺少零线接入时此电路处于悬空没有电流流过，其控制电路均处于待机状态。当零线正确接入时安全接地自动检测电路R30、R29、指示灯V23、V20两端为相电压，在未复位时其电压为0V。当复位按钮复位时其连动的复位状态检测开关SA1-1闭合，此时安全接地自动检测电阻R29、指示灯V23、V20、R27、SA1-1、V17、可控硅V16控制端有电流流过，指示灯V23亮，可控硅V16因此导通，电磁线圈26、电磁铁芯42冲击锁片30，使本实用新型插座的脱扣装置打开，复位按钮复位本实用新型插座的输出端和插座上即正常供电。复位时其电压为220V(120V)指示灯V23常亮。
权利要求1.一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，它主要由壳体和安装在壳体内的接地金属安装板、绝缘中层支架、控制电路板构成；其中，所述壳体由上盖和底座组成而成；接地金属安装板设置在上盖和中层支架之间，与大地相连；绝缘中层支架设置在金属安装板和控制电路板之间，用于容置电源火线、零线输出导体；控制电路板设置在中层支架与底座之间，用于自动检测、处理漏电、电弧故障，控制电路板上焊接有与电源输入线相连的电源火线、零线输入导体、用于检测漏电电流的漏电感应线圈和用于使电源输入导体与电源输出导体电力连接/或断开的复位导向组件，其特征在于在所述控制电路板上还设有用于检测电弧故障的电抗器；该电抗器串联在电源供电回路中；所述复位导向组件位于复位按钮的下方，其两端提臂上固定有动触头金属桥，每个动触头金属桥上锚装有三个呈三角形排布的电触头，其一个电触头与电源输入供电金属片上的静触头对应，另两个电触头分别与固定在中层支架两侧的电源输出导体上的静触头和固定在底座两侧电源输出端金属片上的电触头对应，控制上盖上的电源插座和电源输出端的供电；所述复位导向组件的中央设有穿孔，孔内插有套有弹簧的圆柱形导向锁；导向锁嵌入在复位按钮的内部；导向锁下面的顶部为半球形，靠近底部设有一凹陷的锁定槽；在导向锁的下面、横穿所述中央穿孔还设有一个可移动的由金属材料制成的倒“Z”型横栓电磁锁片；横栓电磁锁片的中央设有穿孔；在复位导向组件的一侧与横栓电磁锁片之间置有一弹簧；所述内置在线圈内的铁芯抵触在所述横栓电磁锁片的侧面；在所述复位导向组件中央穿孔的下面设有一个转动开关；该转动开关与所述导向锁接触的面为凹圆弧面；在转动开关的下面，控制电路板与底座之间设有一个受转动开关推动的开关；该开关带有三组处于常开状态的弹片；其中，左右两侧的弹片为电路板电源供电开关，它与电源输入线相连，为控制电路板提供电源，中间一组弹片为复位状态检测开关，它为控制电路板提供插座的复位状态。
2.根据权利要求1所述的一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，其特征在于所述电抗器串联在电源火线供电电路中。
3.根据权利要求2所述的一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，其特征在于所述上盖上还设有电弧试验按钮、漏电试验按钮和复位按钮；所述电弧试验按钮、漏电试验按钮和复位按钮穿过所述金属安装板、中层支架与所述控制电路板上的组件相接触；在所述电弧试验按钮、漏电试验按钮的下方设有试验金属片，在试验金属片的下方设有电阻；所述电阻的一端焊接在控制电路板上。
4.根据权利要求3所述的一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，其特征在于所述漏电试验按钮的尾部向斜下方延伸，与所述倒“Z”型横栓电磁锁片的尾部搭接。
5.根据权利要求4所述的一种具有电弧及漏电保护功能的多功能电源插座，其特征在于所述导向锁的直径由上到下设计为大中小三档，其上部的直径略大于中部的直径，中部的直径大于下部的直径；在插座未复位时，导向锁中部位于导向组件的中央穿孔内，其下部稍微超过所述横栓电磁锁片的中央穿孔；在所述导向锁的上部和中部套有弹簧。
6.根据权利要求5所述的一种具有电弧及漏电保护功能的插座，其特征在于在所述动触头金属桥桥臂重心位置下的复位导向组件内设有已经被压缩的、储有一定弹性的触头平衡弹簧。
7.根据权利要求6所述的一种具有电弧及漏电保护功能的插座，其特征在于所述漏电感应线圈为双互感线圈，它由高硅钢片差流感应变压器和高频铁氧体差流感应变压器组成。
8.根据权利要求7所述的一种具有电弧及漏电保护功能的插座，其特征在于在所述上盖上还设有状态指示灯，该状态指示灯与控制电路板相连。
专利摘要一种具有电弧及漏电保护功能的插座，其特征在于该插座设有电弧、漏电试验按钮和复位按钮；在电弧和漏电试验按钮下方设有试验金属片和与控制电路板相连的试验电阻，检测该插座是否具有漏电和电弧故障保护功能。在电路板上设有用于检测电弧故障的电弧故障取样电抗器和用于检测漏电电流的漏电感应线圈。为了使插座动静触点接触良好，本实用新型在复位导向组件提臂两端的分别固定一动触头金属桥，桥上锚装有三个呈三角形排布的电触头，分别与电源输入金属片、电源输出导体上的静触头对应。在复位导向组件中央穿孔的下面设有一个受导向锁推压的转动开关；在转动开关的下面设有一个与转动开关连动的电路控制开关和复位状态检测开关。
文档编号H02H3/32GK2678197SQ20042000341
公开日2005年2月9日 申请日期2004年2月9日 优先权日2004年2月9日
发明者黄华道, 陆华洋 申请人:黄华道