CN102957057B - 一种漏电保护三极插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种漏电保护三极插头。在用电器发生漏电的情况下，该插头中的一号零序电流互感器因火线电流与零线电流的矢量和发生的变化达到设定范围而产生感应电压，经放大电路放大后输出到SCR的控制极，使其阳极与阴极导通，从而使脱扣线圈产生作用于内部的铁芯的电磁场，使铁芯运动，带动锁片、复位柱、复位弹簧、平衡梁的联动，在平衡梁的带动下，通过杠杆的旋转力臂使插头火线与火线插销、插头零线与零线插销断开，并使地线动触片与地线插销断开，从而在用电器漏电时自动断开用电器与电源的连接。

Description

一种漏电保护三极插头

技术领域

本发明涉及插头漏电保护技术领域，特别是涉及一种漏电保护三极插头。

背景技术

三极插头是将带地线的电源传输到冰箱、电机、电子设备等用电器的装置，其包括通过插拔方式分别与电源的火线、零线和地线相接或相互分离的火线插销、零线插销和地线插销，并输送电流。现有技术中，火线插销、零线插销和地线插销分别与插头火线、插头零线和插头地线相连。这样就可以保证在火线插销、零线插销和地线插销分别与火线、零线和地线相接或相互分离的同时，用电器可以即时地获得或失去供电。

但是，在用电器发生漏电(如插头火线与插头地线误接、插头零线与插头地线误接等)时，现有技术提供的三极插头无法及时将用电器与电源的断开，必须由人工来分离，这就容易造成家庭、工厂等的断电，严重时可能发生触电和火灾事故，对生产和生活造成严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种漏电保护三极插头，能在用电器漏电时自动断开用电器与电源的连接。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种漏电保护三极插头，该插头包括：分别接电源的火线、零线和地线的火线插销、零线插销和地线插销；分别向用电器输送火线电流、零线电流的插头火线和插头零线；与所述用电器的地线相连的插头地线；该插头还包括：一号零序电流互感器；放大电路；可控硅SCR；脱扣线圈；位于所述脱扣线圈内部、在所述脱扣线圈中有电流时沿其产生的电磁场方向运动的铁芯；一端固定、另一端与所述铁芯相连的铁芯压簧；锁片；复位弹簧；位于所述复位弹簧内部的复位柱；平衡梁；火线杠杆和位于所述火线杠杆中间位置的火线杠杆轴；零线杠杆和位于所述零线杠杆中间位置的零线杠杆轴；分别与所述插头火线、插头零线和插头地线相连、可在所述平衡梁的带动下分别与所述火线插销、零线插销和地线插销相连或分离的火线动触片、零线动触片和地线动触片；

其中，

所述一号零序电流互感器包括一号环路、穿过所述一号环路的一号感应线圈、位于所述一号感应线圈内部以提高所述一号感应线圈的感应能力的一号磁环；所述插头火线和插头零线均穿过所述一号环路；所述一号感应线圈在所述火线电流和零线电流的矢量和发生的变化达到设定范围的情况下感应出一号感应电压；

所述放大电路的输入端与所述一号感应线圈的输出端相连，以对所述一号感应电压进行放大；所述放大电路的输出端与SCR的控制极相连；SCR的阳极与所述脱扣线圈的一号端相连，阴极与所述插头零线相连；所述脱扣线圈的二号端与所述插头火线相连；

所述铁芯包括连接起来的圆柱形的身部和直径比所述身部小的圆柱形的端部，二者的直径重合，且均与所述脱扣线圈中有电流时产生的电磁场的方向相同；

所述锁片包括：延伸方向与所述端部的直径方向垂直的片状的套接片、延伸方向与所述端部的直径方向相同的片状的挤压片、连接所述套接片和所述挤压片的U形片状的连接片；所述套接片与所述端部相套接；所述挤压片的末端为槽口；

所述复位柱为垂直于所述端部的直径方向的圆柱形，其末端为与所述挤压片的槽口相互挤压的斜面；所述复位弹簧的一端与所述复位柱的顶端相连，另一端与所述平衡梁相连；

所述平衡梁为与所述端部的直径方向垂直的中空的圆柱形，其内部的空间正对所述挤压片的槽口，以容纳所述复位柱末端的斜面；

所述火线杠杆、零线杠杆的一端均与所述平衡梁刚性连接，另一端分别与所述火线动触片、零线动触片刚性连接；所述地线动触片与所述平衡梁相连。

本发明的有益效果是：本发明中，当火线插销、零线插销和地线插销分别与电源的火线、零线和地线相接之后，在用电器不漏电的情况下，火线动触片、零线动触片和地线动触片分别与火线插销、零线插销和地线插销相连，从而将电源传输到用电器，实现对用电器的供电。在用电器发生漏电(如插头火线与插头地线误接、插头零线与插头地线误接等)的情况下，火线电流和零线电流的矢量和发生变化，一号零序电流互感器的一号感应线圈在一号磁环的励磁作用下中感应出一号感应电压，经放大电路的放大，该放大后的一号感应电压作为触发信号，控制原本处于断开状态的SCR的阳极和阴极导通，从而使脱扣线圈中有了电流，这样就在脱扣线圈内部产生了电磁场，从而驱动脱扣线圈内部的铁芯沿电磁场方向运动，一方面拉伸铁芯压簧，从而产生一个反向的恢复力，以防止铁芯脱出脱扣线圈内部，另一方面，铁芯的运动又带动锁片的运动，借助其挤压片末端的槽口对复位柱末端的斜面的挤压，使复位柱带动复位弹簧移动，复位弹簧又拉动平衡梁，使其发生一定的位移，进而将地线插销与地线动触片分离，并通过杠杆的旋转力臂作用，将火线插销、零线插销分别与火线动触片、零线动触片分离，这样，就实现了电源的三相电(火线插销、零线插销、地线插销一侧)与用电器(插头火线、插头零线和插头地线一侧)的分离，在用电器漏电时自动断开了用电器与电源的连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，还包括外壳，其将所述一号零序电流互感器、放大电路、SCR、脱扣线圈、铁芯、铁芯压簧、锁片、复位弹簧、复位柱、平衡梁、火线杠杆、火线杠杆轴、零线杠杆、零线杠杆轴、火线动触片、零线动触片和地线动触片均包裹起来以防漏电。

进一步，所述外壳包括相互拼合的上盖和下盖。

进一步，还包括二号零序电流互感器，其包括二号环路、穿过所述二号环路的二号感应线圈、位于所述二号感应线圈内部以提高所述二号感应线圈的感应能力的二号磁环；

所述插头地线穿过所述二号环路；所述二号感应线圈在地线电流的矢量发生的变化达到预定范围的情况下感应出二号感应电压；

所述二号感应线圈的输出端与所述放大电路的输入端相连，以将所述二号感应电压送入所述放大电路进行放大。

进一步，还包括两端分别与所述插头地线和所述地线插销相连、在所述插头火线与所述插头地线相连的情况下发光的地线漏电故障指示灯。

进一步，还包括：两端分别与所述插头火线和插头零线相连的测试导线、位于所述测试导线上的测试按钮。

进一步，还包括：

与SCR并联的一号压敏电阻；

和/或，两端分别与所述插头火线和插头零线相连的二号压敏电阻。

进一步，还包括：分别与所述火线插销、零线插销和地线插销相连的火线静触片、零线静触片和地线静触片；

在所述平衡梁的带动下，所述火线动触片、零线动触片和地线动触片可分别与所述火线静触片、零线静触片和地线静触片接触或分离，以实现分别与所述火线插销、零线插销和地线插销的相连或分离。

进一步，还包括：

分别位于所述火线动触片和所述火线静触片上、在二者接触的位置的银点；

和/或，分别位于所述零线动触片和所述零线静触片上、在二者接触的位置的银点；

和/或，分别位于所述地线动触片和所述地线静触片上、在二者接触的位置的银点。

进一步，在所述地线动触片与所述地线静触片分离的情况下，二者之间的距离满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述地线动触片与所述地线静触片发生接触的时刻比所述火线动触片与所述火线静触片发生接触的时刻早；

和/或，

所述火线杠杆的长度满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述火线动触片与所述火线静触片发生分离的时刻比所述地线动触片与所述地线静触片发生分离的时刻早；

和/或，

所述零线杠杆的长度满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述零线动触片与所述零线静触片发生分离的时刻比所述地线动触片与所述地线静触片发生分离的时刻早。

附图说明

图1为本发明提供的漏电保护三极插头的剖面图；

图2为本发明提供的漏电保护三极插头中的动作机构的剖面图；

图3为本发明提供的漏电保护三极插头中电路部分的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明提供的漏电保护三极插头的剖面图，图2为本发明提供的漏电保护三极插头中的动作机构的剖面图，图3为本发明提供的漏电保护三极插头中电路部分的结构图。与现有技术相同，该漏电保护三极插头包括：分别接电源的火线、零线和地线的火线插销、零线插销和地线插销(图1中有三个插销，分别表示火线插销、零线插销和地线插销，图2中隐藏了其火线插销和零线插销中的一个，另外两个统一标号为9)；分别向用电器输送火线电流、零线电流以向其供电的插头火线和插头零线(分别如图3中的HOT、NE线所示)，与用电器的地线相连的插头地线(如图3中的Green/Yellow线所示)，这里的火线插销、零线插销和地线插销与电源相连，是作为电源一侧的线路的，而插头火线、插头零线和插头地线是作为用电器一侧的线路的，在用电器发生漏电的情况下，依靠人工方式将该插头的火线插销、零线插销和地线插销与电源断开，显然要花费比较长的时间，这不利于减小漏电事故的损害。

为了避免上述的问题，如图1-3所示，该插头还包括：一号零序电流互感器(位于图2中的标号2所示的位置，在图3中用标号M2表示)；放大电路(其为一芯片的形式，位于图2中标号为7的位置，图3中用JP1表示)；可控硅(SCR)(图3中用Q1来表示)；脱扣线圈(图3中用L来表示)；位于脱扣线圈内部、在脱扣线圈中有电流时沿其产生的电磁场方向运动的铁芯12；一端固定、另一端与铁芯12相连的铁芯压簧13；锁片10；复位弹簧5；位于复位弹簧5内部的复位柱4；平衡梁23；火线杠杆和位于火线杠杆中间位置的火线杠杆轴；零线杠杆和位于零线杠杆中间位置的零线杠杆轴(图1示出了火线杠杆与火线杠杆轴、零线杠杆与零线杠杆轴中的一组，另一组与该组结构相同，位于图1中的背面，并未示出，本发明将示出的杠杆和杠杆轴以火线杠杆和火线杠杆轴的组合为例进行说明，分别标号以15和16)；分别与插头火线、插头零线和插头地线相连、可在平衡梁23的带动下分别与火线插销、零线插销和地线插销相连或分离的火线动触片21、零线动触片(在图1中的背面，未示出)和地线动触片11。

如图3所示，一号零序电流互感器M2包括一号环路(如M2中的圆环所示)、穿过一号环路的一号感应线圈(如M2中穿过圆环的曲线所示)、位于一号感应线圈内部对一号感应线圈起励磁作用，从而提高一号感应线圈的感应能力的一号磁环(图3未画出，本领域技术人员可根据现有技术获知该技术特征)，插头火线HOT和插头零线NE均穿过一号环路；一号感应线圈在火线电流和零线电流的矢量和发生的变化达到设定范围的情况下感应出一号感应电压。

这里，零序电流互感器是电力行业所用的器件，其工作是基于基尔霍夫电流定律，即流入电路中任一节点的电流的矢量和必然等于零。当发生漏电事故时，各相电流的矢量和不为零，该不为零的故障电流使零序电流互感器的环形铁芯(即上述的一号环路以及下述的二号环路)中产生磁通量，在磁环的励磁作用下，穿过该环形铁芯的感应线圈中感应出感应电动势(即上述的一号感应电压和下述的二号感应电压)。

本发明中的插头火线HOT和插头零线NE均穿过一号零序电流互感器的一号环路，在不发生漏电的情况下，穿过该一号环路的电流(即火线电流和零线电流)的矢量和是恒定的，因而一号感应线圈中不会产生一号感应电压，在发生漏电的情况下，穿过一号环路的电流的矢量和就是变化的，这样，一号感应线圈中就感应出了一号感应电压。

放大电路的输入端(如图3中JP1的2、3号端所示)与一号感应线圈的输出端(如图3穿过M2圆环的曲线的两端所示，即电容C5的两端)相连，以对一号感应电压进行放大；放大电路的输出端(图3中JP1的7号端)与SCR(图3中的Q1所示)的控制极相连；SCR的阳极与脱扣线圈的一号端相连，阴极与插头零线相连，脱扣线圈的二号端与插头火线相连。通过该连接关系，一号感应线圈中产生的一号感应电压经放大电路放大后，作为触发信号被输出到SCR的控制极，从而控制SCR原本处于断开状态的阳极和阴极导通，这样，脱扣线圈两端就有了一定的电压，从而在其中有了电流，也就在脱扣线圈的内部产生了电磁场，该电磁场可对脱扣线圈内部的铁芯12发生作用，使其沿电磁场的方向运动。同时，铁芯压簧13对所连接的铁芯12具有反作用力，使其无法脱离脱扣线圈的内部，这保证了该三极插头结构的稳定。

可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。其具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件(俗称“死硅”)更为可贵的可控性，即其阳极和阴极在控制极的控制下，只能处于导通和关断两种状态之一。

铁芯12包括：圆柱形的身部和直径比身部小的圆柱形的端部，二者相互连接，且直径是重合的，并且，铁芯12的直径(即其身部和端部的直径)均与脱扣线圈中有电流时产生的电磁场的方向相同。本发明将铁芯12的直径方向(即端部的直径方向)作为方向基准，其他器件的设置方向均以该方向作为基准方向。

如图2所示，锁片10按照形状进行划分，可以分为三部分，即套接片、挤压片和连接片，三者均为片状，其中，套接片的延伸方向与端部的直径方向垂直，挤压片的延伸方向与铁芯12的端部的直径方向相同，连接片为U形，其用于连接套接片和挤压片。另外，套接片与铁芯12的端部相套接，从而可对铁芯12的端部发生作用力，以及接受铁芯12的端部的作用力，而使二者一同运动。如图2所示，挤压片的末端为槽口，即为弯曲的断口或直线形断口的形状。

复位柱4为圆柱形，其直径方向垂直于铁芯12的端部的直径方向，其末端为可与挤压片的槽口相互挤压的斜面。复位弹簧5的一端与复位柱4的顶端相连，从而可与复位柱4相互作用，复位弹簧5的另一端与平衡梁23相连，从而可与平衡梁23相互作用。可见，借助复位弹簧5的连接，复位柱4就与平衡梁23可以相互作用，从而实现联动。

平衡梁23为中空的圆柱形，其直径方向与铁芯12的端部的直径方向垂直，其内部的空间正对挤压片的槽口，以容纳复位柱4末端的斜面，即如图2所示，当复位柱4向下运动时，其末端的斜面在对挤压片的槽口向左施加一定作用力以使锁片10向左运动的同时，该斜面还可以向下运动至平衡梁23内部的空间，从而防止复位柱4末端的斜面受损。

火线杠杆15、零线杠杆的一端均与平衡梁23刚性连接，另一端分别与火线动触片21、零线动触片刚性连接，这样，在平衡梁23的带动下，火线杠杆15和零线杠杆就可以分别与火线杠杆轴16和零线杠杆轴形成一个杠杆机构，从而借助相应的杠杆轴的旋转力臂作用，分别使火线动触片21与火线插销、零线动触片与零线插线实现相连或分离。

另外，如图2所示，地线动触片11与平衡梁23相连，该连接关系为图2中的搭接关系，即地线动触片11搭接在平衡梁23的搭接点的上方，因而当平衡梁23向上运动时，可带动地线动触片11向上运动，而与地线插销相连，当平衡梁23向下运动时，又带动地线动触片11向下运动，从而与地线插销分离。

由此可见，本发明中，当火线插销、零线插销和地线插销分别与电源的火线、零线和地线相接之后，在用电器不漏电的情况下，火线动触片、零线动触片和地线动触片分别与火线插销、零线插销和地线插销相连，从而将电源提供的三极电经三个动触片及与各动触片分别相连的插头火线、插头零线和插头地线传输到用电器，实现对用电器的供电。在用电器发生漏电(如插头火线与插头地线误接、插头零线与插头地线误接等)的情况下，火线电流和零线电流的矢量和发生变化，一号零序电流互感器的一号感应线圈中感应出一号感应电压，经放大电路的放大，该放大后的一号感应电压作为触发信号，控制原本处于断开状态的SCR的阳极和阴极导通，从而使脱扣线圈中有了电流，这样就在脱扣线圈内部产生了电磁场，从而驱动脱扣线圈内部的铁芯沿电磁场方向运动，一方面拉伸铁芯压簧，从而产生一个反向的恢复力，以防止铁芯脱出脱扣线圈内部，另一方面，铁芯的运动又带动锁片的运动，借助其挤压片末端的槽口对复位柱末端的斜面的挤压，使复位柱带动复位弹簧移动，复位弹簧又拉动平衡梁，使其发生一定的位移，进而将地线插销与地线动触片分离，并通过杠杆的旋转力臂作用，将火线插销、零线插销分别与火线动触片、零线动触片分离，这样，就实现了电源的三极电(火线插销、零线插销、地线插销一侧)与用电器(插头火线、插头零线和插头地线一侧)的分离，在用电器漏电时自动断开了用电器与电源的连接。

如图3所示，该三极插头还包括二号零序电流互感器M1，其包括二号环路(为一种环形铁芯)、穿过二号环路的二号感应线圈(M1中穿过二号环路的曲线所示)、位于二号感应线圈内部，通过励磁作用来提高二号感应线圈的感应能力的二号磁环(图3中未画出)。

插头地线(Green/Yellow所示的导线)穿过二号环路，这样，二号感应线圈就可以在地线电流的矢量发生的变化达到预定范围的情况下，通过二号磁环的励磁作用而感应出二号感应电压；

二号感应线圈的输出端(即M1中曲线的两端)与放大电路的输入端(JP1的2、3号端)相连，以将二号感应电压送入放大电路进行放大。

通过该结构，本发明还可以在用电器地线(即插头地线)漏电的情况下，利用二号感应线圈对地线电流矢量的变化作出反应，产生二号感应电压并对其进行放大，将放大后的二号感应电压作为触发信号来导通SCR，从而使脱扣线圈产生感应电磁场，该电磁场带动铁芯运动，进而经过锁片、复位柱、复位弹簧、平衡梁、火线杠杆、零线杠杆的联动，使火线动触片与火线插销分离，使零线动触片与零线插销分离，使地线动触片与地线插销分离，实现用电器与电源的自动断开。

当火线插销、零线插销和地线插销分别与电源的火线、零线和地线相连后，可下按图2中的复位柱4，使其末端的斜面对锁片10的槽口产生一向左的作用力，从而使锁片10推动铁芯12向左移动，同时，复位柱4的下移还对复位弹簧5产生一作用力，使其适应性地对平衡梁23产生一作用力，这样，平衡梁23就带动火线杠杆15、零线杠杆以及地线动触片11运动，使火线动触片21、零线动触片和地线动触片11分别与火线插销、零线插销和地线插销相连，导通电源三极电与用电器之间的线路，实现对用电器的供电。

本发明提出的三极插头还包括一套测试机构，可以利用该测试机构来测试三极插头是否能够正常工作，如果能，则利用其对用电器进行供电，如果不能，则更换用电器的插头，防止漏电对用电器的危害。

如图3所示，该三极插头还包括：两端分别与插头火线HOT和插头零线NE相连的测试导线、位于测试导线上的测试按钮K2。图3中与测试按钮K2同位于测试导线上的电阻R1是为了提供一定的负载，防止测试按钮K2按下的瞬间，直接将插头火线HOT和插头零线NE导通而发生事故。

按下测试按钮K2，就使插头火线HOT和插头零线NE连接起来，此时该三极插头应自动断开用电器与电源的连接，这是三极插头能够正常工作的标志，如果确实如此，则可以松开测试按钮，利用该三极插头对用电器正常供电，否则更换插头。

图3中，该三极插头还包括：与SCR并联的一号压敏电阻MOVE1，另外，该插头还可以包括两端分别与插头火线和插头零线相连的二号压敏电阻MOV2。

压敏电阻是在一定电流电压范围内电阻值随电压而变，或者是说电阻值对电压敏感的电阻，其材料是半导体。它的最大特点是，当其两端的电压低于其阀值时，流过它的电流极小，相当于一只关闭的阀门，当电压超过其阈值时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。利用压敏电阻的这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。

可见，本发明在SCR以及插头火线和插头零线之间设置压敏电阻，可有效抑制SCR两端以及插头火线和插头零线之间的异常过电压，保护电路安全。

本发明中，还为三极插头设置了外壳，其将一号零序电流互感器、二号零序电流互感器、放大电路、SCR、脱扣线圈、铁芯、铁芯压簧、锁片、复位弹簧、复位柱、平衡梁、火线杠杆、火线杠杆轴、零线杠杆、零线杠杆轴、火线动触片、零线动触片、地线动触片、火线静触片、零线静触片、地线静触片、各银点、测试导线、一号压敏电阻、二号压敏电阻均包裹起来，以防漏电以及外界的干扰。

如图2所示，该外壳包括相互拼合的上盖6和下盖8。

此外，还在外壳上复位柱4的顶部位置设置了一复位按键，其与复位柱4的顶部位置相对应，用绝缘材料制成，可防止人工按压复位柱4时发生触电事故。

本发明中，测试按钮位于外壳上，如图2所示，测试按钮用标号3来表示。

插头火线、插头零线和插头地线被包裹于标号1所示的绝缘外皮内，除去M1和M2所示的两个零序电流互感器，图3中的电路位于图2中标号为7的位置。图1中还设置了绝缘隔板18，以防火线插销、零线插线和地线插销中的任意两个接触。

上述的一号零序电流互感器和二号零序电流互感器集成在图2中标号为2的位置。

三极插头的三个插销(火线插销、零线插销和地线插销)分别与电源的三极电(火线、零线和地线)相连，因而其大部分位于外壳的外部，仅有一小部分位于外壳内部，这不利于火线动触片、零线动触片和地线动触片与相应的插销的连接，考虑到这些连接仅为电性连接关系，因而本发明提出的三极插头还设置了分别与火线插销、零线插销和地线插销相连的火线静触片、零线静触片和地线静触片，利用这三个静触片来分别与相应的动触片接触，实现动触片与相应的插销的连接。

这样，在平衡梁23的带动下，火线动触片21、零线动触片和地线动触片11可分别与火线静触片、零线静触片和地线静触片17接触，以实现其分别与火线插销、零线插销和地线插销的相连，也可在平衡梁23的带动下，使火线动触片21、零线动触片和地线动触片11可分别与火线静触片、零线静触片和地线静触片17分离，以实现其分别与火线插销、零线插销和地线插销的分离。

本发明中，各动触片、静触片和插销均为导电材料，可保证电的有效传输。为了进一步提高电性连接的可靠性，可在动触片、静触片的接触位置分别设置一定面积的银点，即分别在火线动触片和火线静触片上设置银点，这两个银点分别位于二者接触的位置，从而使火线动触片与火线静触片的接触变为两个银点的直接接触，这有利于提高二者电性连接的可靠性。同样，也可以分别在零线动触片和零线静触片上设置银点，这两个银点也分别在二者接触的位置，还可以分别在地线动触片和地线静触片上设置银点，这两个银点也分别在二者接触的位置。

如图3所示，本发明提出的三极插头中，还设置了两端分别与插头地线和地线插销相连、在插头火线与插头地线相连的情况下发光的地线漏电故障指示灯DS2。另外，还设置了两端分别与插头火线和插头零线相连、在插头火线或插头零线漏电(即插头火线与插头地线相连或插头零线与插头地线相连)的情况下发光的电源漏电故障指示灯DS1。

图3中分别与地线漏电故障指示灯DS2和电源漏电故障指示灯DS1串联的电阻R8和R2可为相应线路提供一定的负载，防止短接造成的危害。

在图2中，还在外壳的上盖6上设置了灯罩22，用于覆盖上述的地线漏电故障指示灯DS2和电源漏电故障指示灯DS1，防止外部对其损伤。

由于火线、零线的电位要比地线高，这两条线路发生漏电要比地线漏电的危害大得多，因此，插头火线与火线插销、零线插销与插头零线的连接时刻应比地线插销与插头地线的连接时刻晚一些，而分离时刻则应早一些，从而尽可能地减少火线、零线漏电对电路的危害。

本发明中，在地线动触片11与地线静触片17分离的情况下，二者之间的距离满足如下条件：在平衡梁23的带动下，地线动触片11与地线静触片17发生接触的时刻比火线动触片与火线静触片发生接触的时刻早。

另外，火线杠杆15的长度满足如下条件：在平衡梁23的带动下，火线动触片21与火线静触片发生分离的时刻比地线动触片11与地线静触片17发生分离的时刻早。

本发明中，零线杠杆与零线动触片的设置可以分别与火线杠杆和火线动触片相同，因而零线杠杆的长度也满足如下条件：在平衡梁23的带动下，零线动触片与零线静触片发生分离的时刻比地线动触片11与地线静触片17发生分离的时刻早。

可见，本发明通过设置地线动触片11与地线静触片17之间的距离，使插头火线与火线插销、零线插销与插头零线的连接时刻应比地线插销与插头地线的连接时刻晚一些，又通过设置火线杠杆和零线杠杆的长度，使插头火线与火线插销、零线插销与插头零线的分离时刻应比地线插销与插头地线的分离时刻早，从而尽可能地减小了火线、零线漏电的危害。

由此可见，本发明具有以下优点：

(1)本发明中，当火线插销、零线插销和地线插销分别与电源的火线、零线和地线相接之后，在用电器不漏电的情况下，火线动触片、零线动触片和地线动触片分别与火线插销、零线插销和地线插销相连，从而将电源提供的三极电经三个动触片及与各动触片分别相连的插头火线、插头零线和插头地线传输到用电器，实现对用电器的供电。在用电器发生漏电(如插头火线与插头地线误接、插头零线与插头地线误接等)的情况下，火线电流和零线电流的矢量和发生变化，一号零序电流互感器的一号感应线圈在一号磁环的励磁作用下感应出一号感应电压，经放大电路的放大，该放大后的一号感应电压作为触发信号，控制原本处于断开状态的SCR的阳极和阴极导通，从而使脱扣线圈中有了电流，这样就在脱扣线圈内部产生了电磁场，从而驱动脱扣线圈内部的铁芯沿电磁场方向运动，一方面拉伸铁芯压簧，从而产生一个反向的恢复力，以防止铁芯脱出脱扣线圈内部，另一方面，铁芯的运动又带动锁片的运动，借助其挤压片末端的槽口对复位柱末端的斜面的挤压，使复位柱带动复位弹簧移动，复位弹簧又拉动平衡梁，使其发生一定的位移，进而将地线插销与地线动触片分离，并通过杠杆的旋转力臂作用，将火线插销、零线插销分别与火线动触片、零线动触片分离，这样，就实现了电源的三极电(火线插销、零线插销、地线插销一侧)与用电器(插头火线、插头零线和插头地线一侧)的分离，在用电器漏电时自动断开了用电器与电源的连接。

(2)本发明还可以在用电器地线(即插头地线)漏电的情况下，利用二号感应线圈对地线电流矢量的变化作出反应，产生二号感应电压并对其进行放大，将放大后的二号感应电压作为触发信号来导通SCR，从而使脱扣线圈产生感应电磁场，该电磁场带动铁芯运动，进而经过锁片、复位柱、复位弹簧、平衡梁、火线杠杆、零线杠杆的联动，使火线动触片与火线插销分离，使零线动触片与零线插销分离，使地线动触片与地线插销分离，实现用电器与电源的自动断开。

(3)本发明提供了三极插头的测试机构，可有效防止故障三极插头对用电器的危害。

(4)本发明在SCR以及插头火线和插头零线之间设置压敏电阻，可有效抑制SCR两端以及插头火线和插头零线之间的异常过电压，保护电路安全。

(5)本发明在动触片与相应静触片的接触位置设置了一定面积的银点，从而提高了电性连接的可靠性。

(6)本发明通过设置地线动触片11与地线静触片17之间的距离，使插头火线与火线插销、零线插销与插头零线的连接时刻应比地线插销与插头地线的连接时刻晚一些，又通过设置火线杠杆和零线杠杆的长度，使插头火线与火线插销、零线插销与插头零线的分离时刻应比地线插销与插头地线的分离时刻早，从而尽可能地减小了火线、零线漏电的危害。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种漏电保护三极插头，该插头包括：分别接电源的火线、零线和地线的火线插销、零线插销和地线插销；分别向用电器输送火线电流、零线电流的插头火线和插头零线；与所述用电器的地线相连的插头地线；其特征在于，该插头还包括：一号零序电流互感器；放大电路；可控硅SCR；脱扣线圈；位于所述脱扣线圈内部、在所述脱扣线圈中有电流时沿其产生的电磁场方向运动的铁芯；一端固定、另一端与所述铁芯相连的铁芯压簧；锁片；复位弹簧；位于所述复位弹簧内部的复位柱；平衡梁；火线杠杆和位于所述火线杠杆中间位置的火线杠杆轴；零线杠杆和位于所述零线杠杆中间位置的零线杠杆轴；分别与所述插头火线、插头零线和插头地线相连、可在所述平衡梁的带动下分别与所述火线插销、零线插销和地线插销相连或分离的火线动触片、零线动触片和地线动触片；

其中，

所述一号零序电流互感器包括一号环路、穿过所述一号环路的一号感应线圈、位于所述一号感应线圈内部以提高所述一号感应线圈的感应能力的一号磁环；所述插头火线和插头零线均穿过所述一号环路；所述一号感应线圈在所述火线电流和零线电流的矢量和发生的变化达到设定范围的情况下感应出一号感应电压；

所述放大电路的输入端与所述一号感应线圈的输出端相连，以对所述一号感应电压进行放大；所述放大电路的输出端与SCR的控制极相连；SCR的阳极与所述脱扣线圈的一号端相连，阴极与所述插头零线相连；所述脱扣线圈的二号端与所述插头火线相连；

所述铁芯包括连接起来的圆柱形的身部和直径比所述身部小的圆柱形的端部，二者的直径重合，且均与所述脱扣线圈中有电流时产生的电磁场的方向相同；

所述锁片包括：延伸方向与所述端部的直径方向垂直的片状的套接片、延伸方向与所述端部的直径方向相同的片状的挤压片、连接所述套接片和所述挤压片的U形片状的连接片；所述套接片与所述端部相套接；所述挤压片的末端为槽口；

所述复位柱为垂直于所述端部的直径方向的圆柱形，其末端为与所述挤压片的槽口相互挤压的斜面；所述复位弹簧的一端与所述复位柱的顶端相连，另一端与所述平衡梁相连；

所述平衡梁为与所述端部的直径方向垂直的中空的圆柱形，其内部的空间正对所述挤压片的槽口，以容纳所述复位柱末端的斜面；

所述火线杠杆、零线杠杆的一端均与所述平衡梁刚性连接，另一端分别与所述火线动触片、零线动触片刚性连接；所述地线动触片与所述平衡梁相连。

2.根据权利要求1所述的插头，其特征在于，还包括外壳，其将所述一号零序电流互感器、放大电路、SCR、脱扣线圈、铁芯、铁芯压簧、锁片、复位弹簧、复位柱、平衡梁、火线杠杆、火线杠杆轴、零线杠杆、零线杠杆轴、火线动触片、零线动触片和地线动触片均包裹起来以防漏电。

3.根据权利要求2所述的插头，其特征在于，所述外壳包括相互拼合的上盖和下盖。

4.根据权利要求1所述的插头，其特征在于，还包括二号零序电流互感器，其包括二号环路、穿过所述二号环路的二号感应线圈、位于所述二号感应线圈内部以提高所述二号感应线圈的感应能力的二号磁环；

所述插头地线穿过所述二号环路；所述二号感应线圈在地线电流的矢量发生的变化达到预定范围的情况下感应出二号感应电压；

所述二号感应线圈的输出端与所述放大电路的输入端相连，以将所述二号感应电压送入所述放大电路进行放大。

5.根据权利要求4所述的插头，其特征在于，还包括两端分别与所述插头地线和所述地线插销相连、在所述插头火线与所述插头地线相连的情况下发光的地线漏电故障指示灯。

6.根据权利要求1所述的插头，其特征在于，还包括：两端分别与所述插头火线和插头零线相连的测试导线、位于所述测试导线上的测试按钮。

7.根据权利要求1所述的插头，其特征在于，还包括：

与SCR并联的一号压敏电阻；

和/或，两端分别与所述插头火线和插头零线相连的二号压敏电阻。

8.根据权利要求1所述的插头，其特征在于，还包括：分别与所述火线插销、零线插销和地线插销相连的火线静触片、零线静触片和地线静触片；

在所述平衡梁的带动下，所述火线动触片、零线动触片和地线动触片可分别与所述火线静触片、零线静触片和地线静触片接触或分离，以实现分别与所述火线插销、零线插销和地线插销的相连或分离。

9.根据权利要求8所述的插头，其特征在于，还包括：

分别位于所述火线动触片和所述火线静触片上、在二者接触的位置的银点；

和/或，分别位于所述零线动触片和所述零线静触片上、在二者接触的位置的银点；

和/或，分别位于所述地线动触片和所述地线静触片上、在二者接触的位置的银点。

10.根据权利要求8或9所述的插头，其特征在于，在所述地线动触片与所述地线静触片分离的情况下，二者之间的距离满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述地线动触片与所述地线静触片发生接触的时刻比所述火线动触片与所述火线静触片发生接触的时刻早；

和/或，

所述火线杠杆的长度满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述火线动触片与所述火线静触片发生分离的时刻比所述地线动触片与所述地线静触片发生分离的时刻早；

和/或，

所述零线杠杆的长度满足如下条件：在所述平衡梁的带动下，所述零线动触片与所述零线静触片发生分离的时刻比所述地线动触片与所述地线静触片发生分离的时刻早。