關于國標插座保護門的力測量用量規的設計

陳 鵬 江朝軍 王 莉 郭華平 趙春紅

（公牛集團股份有限公司 浙江 慈溪 315314）

引言

延長線插座和轉換器應用場所廣泛，在使用中容易被兒童接觸，從而導致觸電風險。國家標準增加了測試保護門的要求，避免因手指或金屬物件碰觸插座插孔而導致觸電事故發生，大大提高了延長線插座及轉換器產品的安全性。在提高插座安全性的同時，有時也會因為保護門結構設計缺陷，導致插座在使用過程中會出現保護門難打開的現象，大大降低了用戶使用體驗。

1 研究背景

為了提升插座的安全性能，更好的保障消費者的人身、財產安全。國家標準化管理委員會分別于2015 年升級標準GB/T 2099.7-2015[3]、GB/T 2099.3-2015[2]和2021年升級標準GB/T 2099.1-2021[1]。從最近兩次國家標準的升級中可以看出，國家標準對插座保護門要求是越來越高。標準GB/T 2099.7-2015 第14.1 條款要求：“使用在延長線插座上的插座應采用保護門。保護門宜采用插頭的N 極插銷驅動打開、或者由插頭的L 和N 極同時驅動打開。”標準GB/T 2099.3-2015 第14.106 條款要求：“使用在轉換器上的我國插座應采用保護門。使用在轉換器上的其他國家的插座應符合相應國家的插座標準對保護門的要求。”標準GB/T 2099.1-2021 第24.3 條款滾筒試驗、24.10 條款多位移動式插座的機械強度試驗分別都在試驗后增加了對保護門的測試要求。

2 不同標準對保護門測試差異對比分析

分 別 對GB/T 2099.1-2021、NF C 61-314:2017[4]、VDE 0620-2-1:2021[5]、IEC 60884-1:2022[6]這四部標準針對保護門測試要求進行解讀對比分析。

2.1 不同標準對保護門測試相同點

GB/T 2099.1、NF C 61-314 與VDE 0620-2-1 均屬于采用修改IEC 60884-1 標準。

1）10.5 條款：“對帶保護門的插座，要分別用圖9和圖10（VDE 0620-2-1 量規13 和15，IEC 60884-1 圖7 和圖8）所示的探針測試，不得觸及帶電部件。”

2）21 條款正常操作中要求：“正常操作試驗之后，對帶保護門的插座，要分別用圖9 和圖10（VDE 0620-2-1 量規13 和15，IEC 60884-1 圖7 和圖8）所示的探針測試，不得觸及帶電部件。”

3）24.2 條款滾筒試驗中要求：“滾筒試驗之后，插座的保護門還需用圖9 和圖10（VDE 0620-2-1 量規13和15，IEC 60884-1 圖7 和圖8）所示的探針測試，不得觸及帶電部件。”

4）24.8 條款保護門的機械強度試驗中要求：“用同一系統的插頭的一個插銷朝垂直于插座正表面的方向，向一個插孔的保護門施加40 N（75 N）的力達1 min。插銷不應與帶電部件接觸。”

5）24.9 條款多位移動式插座機械強度試驗中要求：“圖9 和圖10（VDE 0620-2-1 量規13 和15，IEC 60884-1 圖7 和圖8）所示的探針測試，不得觸及帶電部件。”

2.2 不同標準對保護門測試不同點

2.2.1 NF C 61-314:2017 標準

1）第22.3 條款“最大插入力的驗證”中要求：“在正常操作前與后，用最大尺寸試驗插頭，30 N 的力施加在試驗插頭上，在10 s內打開保護門且與帶電部件接觸。”

2.2.2 VDE 0620-2-1:2021 標準

1）第10.5.3 條款要求：“保護門不得阻礙插頭的插入，打開保護門的力不得超過30 N。采用量規19a 或19b 進行測試。”測試量規見圖1。

圖1 VDE 0620-2-1:2021 量規19a 或19b

2）第10.5.4 條款要求：“用同一系統的插頭的一個插銷朝垂直于插座正表面的方向，向一個插孔的保護門施加40 N 的力達1 min。插銷不應與帶電部件接觸。”

3）第21 章節“正常操作”中要求：“正常操作試驗之后，打開保護門的力不得超過50 N。采用量規19a或19b 進行測試。”

2.2.3 IEC 60884-1:2022 標準

1）第22.4 條款“插入插頭打開保護門所需的力”中要求：“用標準試驗插頭，30 N 的力施加在試驗插頭上，在5 s 內打開保護門且與帶電部件接觸。”

從NF C 61-314:2017、VDE 0620-2-1:2021 和IEC 60884-1:2022 標準可以看出，德法式插座在正常操作前后均把打開保護門的力作為考核保護門能力的其中一個指標。相同的是正常操作前打開保護門的力不得超過30 N，不同的是正常操作后打開保護門的力法式插座標準要求不能超過30 N-10 s，德式插座標準不能超過50 N，法標的試驗量規為最大拔出力量規，德標的試驗量規為專用量規。IEC 60884-1:2022 標準則是在正常操作之后，采用相應國家對應的最大插銷尺寸的標準插頭作為測試插頭，要求是30 N-5 s 內，量規要與插套接觸。

可以看出國外先進國家及國際最新標準已經把打開保護門的力作為檢測保護門的重要一個檢測項目，因此建議國家標準中下一版本升級中，把打開保護門的力作為其檢測項。為更好的符合標準中對打開保護門力的測試要求，故設計一種能有效、快捷的測試量規。

3 量規驗證方案設計

量規的整體設計思路主要分別為：量規打開保護門力值的驗證及量規插頭部分的結構尺寸。

3.1 量規打開保護門力值

量規打開保護門力值的測試方案，是通過全自動插拔力試驗機（見圖2）與最大拔出力量規共同配合測出。在量規插銷插入插座的過程中，主要有打開保護門的力和整體最大插入力（見圖3），本文主要研究的是打開保護門的力。

圖2 全自動插拔力試驗機

圖3 打開保護門的力和最大插入力

對打開保護門的力有影響的主要因素有：插座保護門驅動方式、保護門的結構設計、保護門的材料和保護門中使用的彈簧。市場上插座保護門的驅動方式主要分為地極驅動和L、N 雙極驅動這兩種驅動方式。我們分別對以上不同結構、驅動方式的保護門插座進行了打開保護門力值測試，測試結果分為兩種：①順利打開保護門力最大為26.9 N，未超過30 N，②5 s 內未打開保護門的力超過了50 N。故依據IEC 60884-1:2022 標準中要求的30 N 可以有效的區分打開保護門的難易。

3.2 量規插頭部分的結構尺寸

對 比NF C 61-314:2017 和VDE 0620-2-1:2021 標準對試驗插頭尺寸的要求，其插銷的尺寸為對應插頭的最大尺寸，德式保護門量規設計為一體式量規，故其插銷長度的長度設計為不接觸到插座插套的長度。國標保護門量規的插頭尺寸要求整體依據GB/T 1002-2021[7]標準要求，插銷的尺寸為最大尺寸，插銷長度參考GB/T 1002-2021 標準中表1 ：單項兩極插頭插銷長8 mm，單項兩極帶接地插頭L N 插銷長10 mm。詳細尺寸要求見圖4。

3.3 一體式保護門量規及相應條款測試要求

結合3.1 和3.2 對量規的尺寸及力值得研究，結合插銷尺寸和插入力值這兩參數，設計出如圖5 所示一體式保護門的力測量用量規。主要優點是可以快捷、準確的測試打開保護門的力是否符合要求。

圖5 一體式保護門的力測量用量規立體圖

3.4 GB/T 2099.1 下一版本升級建議增加相應測試要求

建議在GB/T 2099.1 下一版本升級時，把打開保護門的力值測試納入到測試標準條款中。

GB/T 2099.1 下一版本增加22.4 條款：打開保護門的力的試驗

將所述插座固定在安裝板上，使所述插座插合面與軸線垂直，所述插孔朝上。依據圖4 使用相應的測試插頭量規，測試時，只考慮測試保護門的力值。

保護門對插頭的插入不應有過分的阻礙。打開保護門的力不應超過30 N。用電壓在40 V 至50 V 之間的電指示器來顯示相關部件的接觸情況。

4 結束語

結合2022 年剛發布的IEC 60884-1:2022 標準中對打開保護門的要求及GB/T 2099.1 標準未來的發展方向，綜合用戶在使用插頭插入插座中的用戶感受及國際該項先進的試驗方法，設計出打開保護門檢測量規。希望能為檢測人員更便捷、更準確的檢測條件，能為用戶提供好的插座插拔感受，同時也希望能被更廣泛的企業及第三方檢測機構所采納。