关于国标插座保护门的力测量用量规的设计

陈 鹏 江朝军 王 莉 郭华平 赵春红

（公牛集团股份有限公司 浙江 慈溪 315314）

引言

延长线插座和转换器应用场所广泛，在使用中容易被儿童接触，从而导致触电风险。国家标准增加了测试保护门的要求，避免因手指或金属物件碰触插座插孔而导致触电事故发生，大大提高了延长线插座及转换器产品的安全性。在提高插座安全性的同时，有时也会因为保护门结构设计缺陷，导致插座在使用过程中会出现保护门难打开的现象，大大降低了用户使用体验。

1 研究背景

为了提升插座的安全性能，更好的保障消费者的人身、财产安全。国家标准化管理委员会分别于2015 年升级标准GB/T 2099.7-2015[3]、GB/T 2099.3-2015[2]和2021年升级标准GB/T 2099.1-2021[1]。从最近两次国家标准的升级中可以看出，国家标准对插座保护门要求是越来越高。标准GB/T 2099.7-2015 第14.1 条款要求：“使用在延长线插座上的插座应采用保护门。保护门宜采用插头的N 极插销驱动打开、或者由插头的L 和N 极同时驱动打开。”标准GB/T 2099.3-2015 第14.106 条款要求：“使用在转换器上的我国插座应采用保护门。使用在转换器上的其他国家的插座应符合相应国家的插座标准对保护门的要求。”标准GB/T 2099.1-2021 第24.3 条款滚筒试验、24.10 条款多位移动式插座的机械强度试验分别都在试验后增加了对保护门的测试要求。

2 不同标准对保护门测试差异对比分析

分 别 对GB/T 2099.1-2021、NF C 61-314:2017[4]、VDE 0620-2-1:2021[5]、IEC 60884-1:2022[6]这四部标准针对保护门测试要求进行解读对比分析。

2.1 不同标准对保护门测试相同点

GB/T 2099.1、NF C 61-314 与VDE 0620-2-1 均属于采用修改IEC 60884-1 标准。

1）10.5 条款：“对带保护门的插座，要分别用图9和图10（VDE 0620-2-1 量规13 和15，IEC 60884-1 图7 和图8）所示的探针测试，不得触及带电部件。”

2）21 条款正常操作中要求：“正常操作试验之后，对带保护门的插座，要分别用图9 和图10（VDE 0620-2-1 量规13 和15，IEC 60884-1 图7 和图8）所示的探针测试，不得触及带电部件。”

3）24.2 条款滚筒试验中要求：“滚筒试验之后，插座的保护门还需用图9 和图10（VDE 0620-2-1 量规13和15，IEC 60884-1 图7 和图8）所示的探针测试，不得触及带电部件。”

4）24.8 条款保护门的机械强度试验中要求：“用同一系统的插头的一个插销朝垂直于插座正表面的方向，向一个插孔的保护门施加40 N（75 N）的力达1 min。插销不应与带电部件接触。”

5）24.9 条款多位移动式插座机械强度试验中要求：“图9 和图10（VDE 0620-2-1 量规13 和15，IEC 60884-1 图7 和图8）所示的探针测试，不得触及带电部件。”

2.2 不同标准对保护门测试不同点

2.2.1 NF C 61-314:2017 标准

1）第22.3 条款“最大插入力的验证”中要求：“在正常操作前与后，用最大尺寸试验插头，30 N 的力施加在试验插头上，在10 s内打开保护门且与带电部件接触。”

2.2.2 VDE 0620-2-1:2021 标准

1）第10.5.3 条款要求：“保护门不得阻碍插头的插入，打开保护门的力不得超过30 N。采用量规19a 或19b 进行测试。”测试量规见图1。

图1 VDE 0620-2-1:2021 量规19a 或19b

2）第10.5.4 条款要求：“用同一系统的插头的一个插销朝垂直于插座正表面的方向，向一个插孔的保护门施加40 N 的力达1 min。插销不应与带电部件接触。”

3）第21 章节“正常操作”中要求：“正常操作试验之后，打开保护门的力不得超过50 N。采用量规19a或19b 进行测试。”

2.2.3 IEC 60884-1:2022 标准

1）第22.4 条款“插入插头打开保护门所需的力”中要求：“用标准试验插头，30 N 的力施加在试验插头上，在5 s 内打开保护门且与带电部件接触。”

从NF C 61-314:2017、VDE 0620-2-1:2021 和IEC 60884-1:2022 标准可以看出，德法式插座在正常操作前后均把打开保护门的力作为考核保护门能力的其中一个指标。相同的是正常操作前打开保护门的力不得超过30 N，不同的是正常操作后打开保护门的力法式插座标准要求不能超过30 N-10 s，德式插座标准不能超过50 N，法标的试验量规为最大拔出力量规，德标的试验量规为专用量规。IEC 60884-1:2022 标准则是在正常操作之后，采用相应国家对应的最大插销尺寸的标准插头作为测试插头，要求是30 N-5 s 内，量规要与插套接触。

可以看出国外先进国家及国际最新标准已经把打开保护门的力作为检测保护门的重要一个检测项目，因此建议国家标准中下一版本升级中，把打开保护门的力作为其检测项。为更好的符合标准中对打开保护门力的测试要求，故设计一种能有效、快捷的测试量规。

3 量规验证方案设计

量规的整体设计思路主要分别为：量规打开保护门力值的验证及量规插头部分的结构尺寸。

3.1 量规打开保护门力值

量规打开保护门力值的测试方案，是通过全自动插拔力试验机（见图2）与最大拔出力量规共同配合测出。在量规插销插入插座的过程中，主要有打开保护门的力和整体最大插入力（见图3），本文主要研究的是打开保护门的力。

图2 全自动插拔力试验机

图3 打开保护门的力和最大插入力

对打开保护门的力有影响的主要因素有：插座保护门驱动方式、保护门的结构设计、保护门的材料和保护门中使用的弹簧。市场上插座保护门的驱动方式主要分为地极驱动和L、N 双极驱动这两种驱动方式。我们分别对以上不同结构、驱动方式的保护门插座进行了打开保护门力值测试，测试结果分为两种：①顺利打开保护门力最大为26.9 N，未超过30 N，②5 s 内未打开保护门的力超过了50 N。故依据IEC 60884-1:2022 标准中要求的30 N 可以有效的区分打开保护门的难易。

3.2 量规插头部分的结构尺寸

对 比NF C 61-314:2017 和VDE 0620-2-1:2021 标准对试验插头尺寸的要求，其插销的尺寸为对应插头的最大尺寸，德式保护门量规设计为一体式量规，故其插销长度的长度设计为不接触到插座插套的长度。国标保护门量规的插头尺寸要求整体依据GB/T 1002-2021[7]标准要求，插销的尺寸为最大尺寸，插销长度参考GB/T 1002-2021 标准中表1 ：单项两极插头插销长8 mm，单项两极带接地插头L N 插销长10 mm。详细尺寸要求见图4。

3.3 一体式保护门量规及相应条款测试要求

结合3.1 和3.2 对量规的尺寸及力值得研究，结合插销尺寸和插入力值这两参数，设计出如图5 所示一体式保护门的力测量用量规。主要优点是可以快捷、准确的测试打开保护门的力是否符合要求。

图5 一体式保护门的力测量用量规立体图

3.4 GB/T 2099.1 下一版本升级建议增加相应测试要求

建议在GB/T 2099.1 下一版本升级时，把打开保护门的力值测试纳入到测试标准条款中。

GB/T 2099.1 下一版本增加22.4 条款：打开保护门的力的试验

将所述插座固定在安装板上，使所述插座插合面与轴线垂直，所述插孔朝上。依据图4 使用相应的测试插头量规，测试时，只考虑测试保护门的力值。

保护门对插头的插入不应有过分的阻碍。打开保护门的力不应超过30 N。用电压在40 V 至50 V 之间的电指示器来显示相关部件的接触情况。

4 结束语

结合2022 年刚发布的IEC 60884-1:2022 标准中对打开保护门的要求及GB/T 2099.1 标准未来的发展方向，综合用户在使用插头插入插座中的用户感受及国际该项先进的试验方法，设计出打开保护门检测量规。希望能为检测人员更便捷、更准确的检测条件，能为用户提供好的插座插拔感受，同时也希望能被更广泛的企业及第三方检测机构所采纳。