[發明專利]一種帶有電容的家用直流插頭插座及工作方法

有效

• 申請號: 202111520366.8
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114204358B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 項彬;王雪冬;王東宇;楊黃屯;劉志遠;耿英三
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01R24/00
• 分類號: H01R24/00;H01R13/53;H01R13/62;H01R13/629;H01R13/66
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種帶有電容的家用直流插頭插座及工作方法，該直流插頭插座包括直流插頭和直流插座，包括插頭插座外殼，插頭插座外殼內設有四個永磁體，插頭內設有兩套插腳，插頭外殼底部設有兩個彈簧塊，插座內設有兩套插孔與插頭插腳對應，插孔內部邊緣設有連接觸頭，分別與正極、電容器、電阻器、負極連接，插座內設有兩個彈簧裝置。本發明利用電容器實現無弧插拔，通過磁鐵?彈簧結構實現插頭與插座的鎖定以及快速分斷。本發明不僅實現了直流插頭插座進行無弧分斷的功能，而且結構簡單，成本低，可以安全可靠地應用在家庭直流負荷工作場景下。

技術領域

本發明涉及直流電路電器設備領域，特別涉及一種帶有電容的家用直流插頭插座及工作方法。

背景技術

從早期的電視機，到后來的直流變頻空調、計算機，再到如今的數據中心，都有使用直流電源的需求。而如果用交流電供電，需要通過各個設備配備的交流適配器將交流電轉換成直流電供給設備使用，該過程的轉換效率大多只有80％左右，所以如果可以直接采用直流供電，那么將可以有效地提高效率、節約能源、保護環境。同時，隨著新能源發電、儲能和直流負荷的高速發展和大量接入，以及電力電子技術的快速發展，直流或交直流配用電系統研究與建設成為近年來行業發展的熱點。

低壓直流插座作為直流用電系統的最末端，是可預見的直流用電系統實施的重要環節，其研發有著重要戰略意義。如今，市場上已有的直流插頭插座大多為低電壓、小電流，供小型電子設備使用的直流插頭插座，受限于其電壓電流等級，無法在直流大負荷工作條件下使用，阻礙了直流配用電系統的發展。

設計可以工作在大負荷條件下的直流插頭插座，必須解決的問題就是如何快速安全地熄滅電弧。交流系統在發生短路故障時產生的是交流電弧，開關斷開后，電弧在過零點會自動熄滅，存在開斷有利條件。而直流電弧由于不存在過零點，導致開關不能斷開電弧，直流系統在發生故障時，常規交流用開關是不能使其斷弧的。電弧的溫度可達數千攝氏度，容易導致材料的燒蝕，直接影響直流插頭插座的可靠性和使用壽命，此外插腳和插孔處產生的電弧可能還會引起竄電現象，容易引發誤動作而損壞電氣設備，甚至有可能引起火災，嚴重威脅人身和財產安全。

目前的直流插頭插座專利，如“直流插頭、直流插座和用電設備”(CN107369977A)，在直流插頭插拔的過程中使插入部電阻段接入到回路中起到限制電流的作用，在直流插頭完全插入到直流插座中后使插入部電阻段被短路而切岀回路進而不影響用電設備正常工作。

但是插拔過程中串接電阻會被電弧電阻短路，串接電阻較大時，串接電阻被電弧電阻旁路，電流主要流經電弧，造成持續燃弧；阻值較小時，由于電壓恒定，電流很大，起不到應有的限流效果，串接電阻發熱嚴重，容易燒毀，可靠性差；“直流配電用連接裝置”(CN107919576 A)，采用磁鐵-彈簧配合結構實現插座的迅速插拔，利用磁鐵產生的磁場對電弧起到磁吹的效果。但是其沒有熄滅電弧的功能，插針插仍然是帶電操作，不利于使用時的安全性和穩定性；“一種插頭插入后通電拔出前斷電的直流插座”(CN 210326375)，在插拔過程中通過控制接觸器線圈來驅動接觸器觸頭開合，從而控制回路的通斷。但是需要外接電源而且拔出插頭時需要進行斷點操作，成本高，使用不夠方便。

發明內容

為了克服上述現有的技術問題，本發明的目的在于提供一種帶有電容的家用直流插頭插座及工作原理，該直流插頭插座具有結構簡單，成本低，使用方便的特點，可以安全可靠地應用在家庭直流負荷工作場景下。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案: