尹兆貴

（威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

插頭插座作為家用和日常用途的主要零部件產(chǎn)品，其外觀雖小但作用卻非常重要。另外, 由于不同國家的插頭插座的尺寸規(guī)格不同, 所以使得全世界大部分國家的插頭插座不可通用，不同國家在制定標(biāo)準(zhǔn)的過程中除了利用必要的設(shè)備進(jìn)行測試外，還需要借助量規(guī)來進(jìn)行尺寸及結(jié)構(gòu)的考核。通常情況下，量規(guī)考核主要應(yīng)用于某些無法通過游標(biāo)卡尺、投影儀等直接測量的尺寸方面，也可以用于爬電距離電器間隙，或者用于插套夾持力及硬度等方面的考核，相比較英式插頭插座標(biāo)準(zhǔn)BS1363-1、-2、澳洲插頭插座標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 3112、國標(biāo)插頭插座標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2099.1 等德國標(biāo)準(zhǔn)VDE0620 系列中量規(guī)的考核可謂是最多的，本文就VDE0620-1 固定式插座及VDE 0620-2-1 插頭及移動(dòng)式插座兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，從量規(guī)的外形、標(biāo)準(zhǔn)要求、考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 標(biāo)準(zhǔn)中的主要量規(guī)及其測試方法

VDE0620-1 和VDE0620-2-1 均無單獨(dú)的英文標(biāo)準(zhǔn)，均為德文原文標(biāo)準(zhǔn)，這給廣大檢測者及企業(yè)帶來很大的不便，通過多年的學(xué)習(xí)與積累，作者以能接受的文字直觀的說明每一個(gè)量規(guī)的用途及操作方法。

1.1 Lehren 1a, 1b, 1c 插座插孔止規(guī)的測試

量規(guī)1 是針對(duì)插座插孔的測試，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于兩個(gè)插孔的尺寸有規(guī)定，除了使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量外，還需要借助該量規(guī)進(jìn)一步檢測，要求該量規(guī)不得插入帶電插孔內(nèi)，量規(guī)共三種規(guī)格，6.0 mm 的量規(guī)適用于蓋子是由橡膠或陶瓷制成的情況；5.8 mm 的量規(guī)適用于其它材料制成的蓋子；而5.0 mm 的適用于2.5 A 的插座孔，量規(guī)及操作圖如圖1。

圖1 插座插孔止規(guī)及操作圖

1.2 Lehren 2a, 2b, 2c 最小拔出力量規(guī)的測試

不論是插座還是插頭在實(shí)際使用過程中均作為給電器供電的零部件，插孔具有一定的夾持力才能保證在互相接觸的過程中具有良好的接觸面積，保證良好的導(dǎo)電性，所以標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的最小拔出力量規(guī)便是在考核插套的夾持。最小拔出力量規(guī)主要針對(duì)插座的帶電插孔和插頭的接地插孔進(jìn)行的測試，其中量規(guī)2a（3.8 mm）適用于DIN 49440 的插座的插孔，而量規(guī)2b （4.6 mm）適用于插頭DIN 49441 的接地孔，量規(guī)2c 適用的產(chǎn)品不常見，本文不做分析，標(biāo)準(zhǔn)要求最小拔出力量規(guī)在30 s 內(nèi)不得從插座或插頭接地插孔中脫落，量規(guī)及操作圖如圖2。需要注意的是，在測試插座時(shí)需要將插套單獨(dú)拿出來進(jìn)行測試，且在正常夾持的方向上不得提供外力支持。

圖2 最小拔出力量規(guī)

1.3 Lehre 3 可插入性量規(guī)的測試

該量規(guī)相當(dāng)我們常所說的插座的通規(guī)，目的在于考核插座是否可以正常插入，標(biāo)準(zhǔn)要求不過分用力即可將該量規(guī)插入到插座中，需要注意的是該量規(guī)的兩頭都有兩個(gè)插銷，兩邊的插銷互相對(duì)稱，尺寸相同，需要兩邊的插銷均要正常插入，量規(guī)及操作圖如圖3。

圖3 可插入性量規(guī)

1.4 Lehre 4 帶側(cè)邊接地插座的可插入性量規(guī)測試

德國插頭插座有個(gè)很大的特點(diǎn)就是雙極性設(shè)計(jì)，也就是不分L 極和N 極，接地分上下兩個(gè)接地彈片，插頭可以在插座兩個(gè)插孔中任意插入。所以量規(guī)4 的設(shè)計(jì)主要就是在考核插座是否能使得插頭從兩個(gè)方向上任意插入，標(biāo)準(zhǔn)要求該量規(guī)能容易的且完全的插入到插座中去，一旦插座的尺寸設(shè)計(jì)有偏差，就會(huì)導(dǎo)致無法插入的問題，量規(guī)及操作圖如圖4。

圖4 帶側(cè)邊接地的插座的可插入性量規(guī)

1.5 Lehren 5a, 5b, 5c, 5d 接觸規(guī)和不接觸規(guī)測試

量規(guī)主要用于考核插座的插套與插合面之間的距離，以及插套部分的開口是否能正常接觸到對(duì)應(yīng)的插頭，值得注意的共四個(gè)量規(guī)，其中量規(guī)5d 適用于陶瓷和橡膠制成的插座，其它三個(gè)適用于其它材質(zhì)的插座。長的一頭是接觸規(guī)，要求這頭要接觸到插套；而短的一頭為不接觸規(guī)，要求其不可接觸到插套。那么既然標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于插合面到插套最高點(diǎn)的距離已經(jīng)在尺寸圖中做出了規(guī)定，為什么還要再去設(shè)計(jì)這個(gè)量規(guī)去考核呢？原因是在某些情況下雖然插座在設(shè)計(jì)的時(shí)候深度可以保證可以接觸到插頭，但是由于插套的開口呈喇叭型，開口過大就會(huì)導(dǎo)致插頭真正接觸到的不一定是插套的最頂端，而是往下的某個(gè)位置，或者根本無法接觸到插套。所以借助這個(gè)量規(guī)就能確保插座的設(shè)計(jì)可以滿足插頭插銷的正常接觸或者標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)不應(yīng)該接觸，量規(guī)實(shí)物圖見圖5。

圖5 接觸規(guī)和不接觸規(guī)

1.6 Lehren 6a, 6b, 6c, 6d 插頭插銷通規(guī)和止規(guī)的測試

跟上述其它量規(guī)一樣，插銷的尺寸大小在標(biāo)準(zhǔn)圖紙中的規(guī)定除了利用游標(biāo)卡尺測量外，同樣要借助量規(guī)進(jìn)行測量，下面這四個(gè)量規(guī)便是用來測量插銷的直徑大小的量規(guī)，分為16 A 插頭插銷的通規(guī)和止規(guī)和2.5 A 插頭插銷的通規(guī)和止規(guī)，通規(guī)6a（a）和6b（a）要求可以無障礙的穿過插銷，止規(guī)6a（b）和6b（b）要求不可以通過插銷，注意止規(guī)需要從多個(gè)方向多個(gè)位置進(jìn)行嘗試插入，如果插銷的尺寸設(shè)計(jì)不均勻時(shí)在某些位置就會(huì)存在插入的情況，這種情況屬于不合格情況，量規(guī)及操作圖如圖6。

圖6 插頭插銷的通規(guī)和止規(guī)

1.7 Lehren 7a und 7b 僅針對(duì)16 A 插頭的內(nèi)規(guī)和外規(guī)的測試

內(nèi)規(guī)和外觀同樣是對(duì)于插頭尺寸的輔助考核量規(guī)，主要考核插銷與插銷之間的中心距離是否符合要求，以保證插頭和插座能正常配合，標(biāo)準(zhǔn)要求外規(guī)和內(nèi)規(guī)均可以無障礙穿過兩個(gè)插銷之間，在測量時(shí)需要上下移動(dòng)，使得在每個(gè)位置均滿足標(biāo)準(zhǔn)要去。量規(guī)及操作圖如圖7。

圖7 16 A 插頭的內(nèi)規(guī)和外規(guī)

1.8 Lehre 8 插座插孔寬度量規(guī)的測試

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)插座的兩個(gè)插孔的直徑要求為φ5，5+0,30毫米，而通常情況下插孔會(huì)存在上大下小或者上小下大的情況，游標(biāo)卡尺測試時(shí)需要上下均進(jìn)行測試，除了利用游標(biāo)卡尺直接測量數(shù)據(jù)之外，插孔還需要滿足量規(guī)要求，即要求不用過大的力即可將量規(guī)7順利插入到插孔中去。如果有保護(hù)門的情況下，需要先拆除保護(hù)門，再進(jìn)行該項(xiàng)測試，量規(guī)及操作圖如圖8。

圖8 插座插孔直徑測試的通規(guī)

1.9 Lehre 9 互換性量規(guī)的測試

根據(jù)德國插頭插座的特點(diǎn)，量規(guī)9 與量規(guī)4 一樣，均在于考核對(duì)應(yīng)插頭或者插座的互換性插入情況，標(biāo)準(zhǔn)要求被測試插頭無需過分用力即可插入到該量規(guī)中，以此來確認(rèn)插頭的設(shè)計(jì)是否滿足于插座的插入可以任意方向上互換。量規(guī)及操作方法如圖9。

圖9 互換性量規(guī)

1.10 Lehren 10a, 10b 單極不可插入性量規(guī)測試

為保證使用安全，標(biāo)準(zhǔn)在考核設(shè)計(jì)時(shí)需考慮到任何可能發(fā)生的情況，在某些情況下插頭的其中一個(gè)插銷已經(jīng)與插套接觸時(shí)。而另外一個(gè)插銷還漏在外面，這種情況下就會(huì)造成觸電的危險(xiǎn)，尤其是對(duì)于那些插合面與邊緣距離較小的移動(dòng)式插座，很容易存在上述危險(xiǎn)，量規(guī)10 的考核則是在模擬上述情況，標(biāo)準(zhǔn)要求當(dāng)其中一個(gè)插銷與插座插接觸時(shí)，另外一個(gè)插銷必須是不易觸及的。量規(guī)及操作方法如圖10。

圖10 插座單極不可插入性量規(guī)

1.11 Lehre 11 插座不可插入性量規(guī)測試

標(biāo)準(zhǔn)要求0 類和I 類設(shè)備用的插頭不可插入專門用于II 類設(shè)備用的插座中，對(duì)于額定電流不超過16 A 的插座使用量規(guī)11 施加150 N 的力持續(xù)1 min，量規(guī)不得插入插座內(nèi)，對(duì)于其它插座施加的力應(yīng)為250 N，量規(guī)實(shí)物如圖11。

圖11 插座不可插入性量規(guī)

圖12 插頭單極不可插入性量規(guī)

1.12 Lehre 12 插頭單極不可插入性量規(guī)的測試

除了我們?cè)诘?0 點(diǎn)提到的插座需要考核單極不可插入性外插頭也需要考核單機(jī)不可插入性，因?yàn)楫?dāng)插頭的插銷硬度不夠或內(nèi)架對(duì)插銷的保持力不夠的情況下，就會(huì)導(dǎo)致插銷變形，使得其中一個(gè)插銷帶電時(shí)，另一個(gè)插銷處于易觸及位置而發(fā)生危險(xiǎn)，量規(guī)12 規(guī)便是在考核這一點(diǎn)，試驗(yàn)時(shí)要求將量規(guī)12 放入兩個(gè)插銷之間，在量規(guī)重量的作用下觀察插銷是否會(huì)被撐開變形。對(duì)于剛性或陶瓷材料制成的插頭的考核，量規(guī)的重量為250 g，而對(duì)于橡膠或熱塑性材料制成的插頭的考核，量規(guī)的重量為1 000 g。標(biāo)準(zhǔn)要求在量規(guī)自身的重量下量規(guī)不能接觸到插頭的插合面，量規(guī)及操作方法如圖10。

1.13 Lehre 14 旁側(cè)接地的壓力測試量規(guī)的測試

與其它國家的插座不同，德式插座的接地部分為上下兩個(gè)彈片，以確保與插頭部分上下兩個(gè)接地片相接觸，插座的接地彈片必須具備一定的硬度及彈力，在正常情況下既要確保插頭插入時(shí)不能在較大的力的情況下接地彈片被壓扁，又要保證接地彈片有一定的回彈力。量規(guī)14 則是針對(duì)旁側(cè)接地彈片的硬度的考核，試驗(yàn)時(shí)量規(guī)14 往與插座插合面插入的方向上施力150 N，該量規(guī)故意設(shè)計(jì)成沒有專門的接地彈片進(jìn)入的空間，使得150 N 的壓力直接作用在兩個(gè)接地彈片上1 min，標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)受1 min 的壓力測試之后，插座的尺寸依然可以符合標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其是接地彈片的高度和兩者之間的距離。量規(guī)及操作方法如圖13。

圖13 旁側(cè)接地的壓力測試量規(guī)

1.14 Lehre 16a, 16b, 16c,16d 最大拔出力量規(guī)的測試

與大部分國家一樣，德國插座依然要考核最大拔出力，確保在一定的力的要求下用戶能順利的拔出插頭，我們常見的插座主要是16 A 插座和2.5 A 插座，標(biāo)準(zhǔn)要求16 A 插座的最大拔出力為54 N，而2.5 A 的為50 N，在進(jìn)行該項(xiàng)測試時(shí)，先將插座固定，使得插合面與地面平行，然后將量規(guī)16 插入到插座中，掛上對(duì)應(yīng)的砝碼，要求量規(guī)應(yīng)從插套中脫出，需要注意的是，砝碼的總重量包含一個(gè)重量為最大拔出力1/10 的附加砝碼，有時(shí)，當(dāng)施加最大拔出力時(shí)砝碼不會(huì)脫出時(shí)，可以將附加砝碼從50 mm 的高度落下，作為一個(gè)沖擊力，如果砝碼從插座中脫出則可以判定為合格，如果依然無法脫出則判定為不合格，量規(guī)實(shí)物圖如圖14。

圖14 最大拔出力量規(guī)

1.15 Lehre 16e 插頭接地插孔的最大拔出力量規(guī)的測試

為配合歐盟其它國家如法國插座，德式插頭很多時(shí)候被設(shè)計(jì)成同時(shí)具有接地插孔和旁側(cè)接地彈片的形狀，確保接地插孔與對(duì)應(yīng)的插座接地插銷之間良好的接觸，但是有時(shí)因?yàn)榻拥夭蹇走^緊也會(huì)導(dǎo)致用戶無法將插頭從插座中拔出。量規(guī)16 便是為了考核插孔的最大拔出力，標(biāo)準(zhǔn)要求單插銷的量規(guī)16e 插入插孔時(shí)，應(yīng)能從插孔中脫出。需要特別注意的是在舊版的VDE0620 標(biāo)準(zhǔn)中此量規(guī)為18 N，而在新版即2021 版中此量規(guī)已經(jīng)更換為25 N。實(shí)物圖見圖15。

圖15 插頭接地插孔的最大拔出力量規(guī)

1.16 Lehre 19a，19b 測試打開保護(hù)門的量規(guī)的測試

為進(jìn)一步確保安全，很多插座設(shè)計(jì)了保護(hù)門，以防兒童因?yàn)楹闷嬗|碰到帶電部件，當(dāng)插座帶有保護(hù)門的情況下，很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在一定力的作用下，保護(hù)門不能隨意被打開，但是并沒有規(guī)定在多少力的作用下必須能打開保護(hù)門，比如在IEC 60884 中就規(guī)定了20 N 的力不能打開保護(hù)門，并沒有規(guī)定多少力必須打開保護(hù)門。為確保用戶能正常打開保護(hù)門并插入插座，VDE0620 中就最小打開保護(hù)門的力，標(biāo)準(zhǔn)要求利用量規(guī)19 施加30 N的力，量規(guī)必須能打開保護(hù)門，共兩個(gè)量規(guī)，分別適用于16 A 和2.5 A 插座，如圖16。

圖16 打開保護(hù)門量規(guī)

2 VDE0620 中部分小裝置的使用方法及考核要點(diǎn)

2.1 Bild 14 測試插座旁側(cè)接地彈片強(qiáng)度的裝置

前面我們提到對(duì)于插座的接地彈片在正常接觸時(shí)起到至關(guān)重要的作用，所以標(biāo)準(zhǔn)中也花了較大的篇幅去考核接地彈片，在18 章中的旁側(cè)接地的接觸壓力測試中，需要使用Bild 14 完成該項(xiàng)試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)中給出的設(shè)備示意圖如圖17。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將該裝置放置進(jìn)插座中，標(biāo)準(zhǔn)要求在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，F(xiàn) 點(diǎn)要對(duì)準(zhǔn)接地彈片最凸出的部分，這時(shí)候測出的力為最大值，通常情況下為了使得F 點(diǎn)和插座接地彈片的最凸出的點(diǎn)想接觸，需要配合輔助墊片圖18，裝置實(shí)物如圖19，然后鎖緊中間的螺絲。之后在H 處利用施力計(jì)往兩邊施力，注意施力處H 的上下兩個(gè)有兩個(gè)固定的角，上面分別有兩條線，施力過程中當(dāng)H處的橫線與上下兩條線處于同一條直線時(shí)，此時(shí)施力計(jì)上顯示的讀數(shù)則為為旁側(cè)接地彈片的最小接觸壓力，標(biāo)準(zhǔn)要求此值不得小于5 N。

圖17 插座旁側(cè)接地彈片強(qiáng)度的裝置標(biāo)準(zhǔn)示意圖

圖18 墊片

圖19 插座旁側(cè)接地彈片強(qiáng)度的裝置

測試操作方法見圖20，注意測試過程中應(yīng)鎖緊中間的螺絲，以保證裝置不會(huì)晃動(dòng)影響測試結(jié)果，由于插座具有上下兩個(gè)接地彈片，所以兩個(gè)彈片均需要進(jìn)行該測試，方法相同。

圖20 插座旁側(cè)接地彈片強(qiáng)度操作圖

2.2 Bild 43a，43b 插座接地彈片的扭力測試裝置

與圖20 的測試一樣，裝置Bild 43a，43b 是對(duì)插座的旁側(cè)接地彈片的強(qiáng)度進(jìn)行測試，要求通過此裝置向插座接地彈片施加100 N.cm，考核在該扭力作用下1 min接地彈片是否會(huì)變形，試驗(yàn)時(shí)先將墊片43a 放入插座中,然后放入裝置43b，之后通過扭力計(jì)或力矩螺絲刀向裝置施加100 N.cm 的扭力，試驗(yàn)之后要求量規(guī)4 能正常插入到插座中去，否則視為不合格。裝置及測試方法如圖21。

注意，旁側(cè)接地彈片沒有足夠的強(qiáng)度，會(huì)使得其變形，導(dǎo)致量規(guī)4 無法插入插座中，如圖22 為不合格案例。

圖22 扭力后接地彈片變形案例圖

3 總結(jié)

通過長期以來的研究我們發(fā)現(xiàn)VDE0620-1 和VDE 0620-2-1 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于插頭和插座的測試加入了大量的量規(guī)測試，尤其是在尺寸方面，在多年來的檢測工作中我們遇到很多因?yàn)楫a(chǎn)品的尺寸及結(jié)構(gòu)方面的問題而導(dǎo)致工廠需要更改設(shè)計(jì)、更改磨具、更改結(jié)構(gòu)等等問題，這給企業(yè)帶來了非常大的時(shí)間成本。本文通過上述圖文結(jié)合的方式，以我們更熟悉的語言詳細(xì)的描述了各個(gè)量規(guī)的作用及使用方法，可以解決企業(yè)因?yàn)椴欢畼?biāo)準(zhǔn)，不知道如何使用量規(guī)的問題，希望通過本文可以更直接的為企業(yè)提供技術(shù)上的幫助，使得工廠能在產(chǎn)品認(rèn)證之前在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行摸底測試，以便更快的通過認(rèn)證，避免多次整改帶來的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。