CN101292406A - 带有自检的电路中断装置 - Google Patents
带有自检的电路中断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101292406A CN101292406A CN200680038717.9A CN200680038717A CN101292406A CN 101292406 A CN101292406 A CN 101292406A CN 200680038717 A CN200680038717 A CN 200680038717A CN 101292406 A CN101292406 A CN 101292406A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- conductive path
- load
- fault
- relay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 24
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 46
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 7
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 41
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 39
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 39
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 32
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 23
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 18
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 10
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 10
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 229910017535 Cu-Al-Ni Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017773 Cu-Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010977 Ti—Pd Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 2-[(E)-N-[2-(4-chlorophenoxy)propoxy]-C-propylcarbonimidoyl]-3-hydroxy-5-(thian-3-yl)cyclohex-2-en-1-one Chemical compound CCC\C(=N/OCC(C)OC1=CC=C(Cl)C=C1)C1=C(O)CC(CC1=O)C1CCCSC1 KRQUFUKTQHISJB-YYADALCUSA-N 0.000 description 1
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 102000018361 Contactin Human genes 0.000 description 1
- 108060003955 Contactin Proteins 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 229910001219 R-phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- 229910011212 Ti—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 230000009183 running Effects 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009131 signaling function Effects 0.000 description 1
- GOLXNESZZPUPJE-UHFFFAOYSA-N spiromesifen Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(C(O1)=O)=C(OC(=O)CC(C)(C)C)C11CCCC1 GOLXNESZZPUPJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002627 tracheal intubation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
- H02H3/334—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control
- H02H3/335—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control the main function being self testing of the device
Abstract
提供了具有自检和不可复位或限制性的可复位电力中断系统的可复位电路中断装置。当电路中断装置按照管理这样的装置的适用标准已不能够操作或者装置按照其设计特性已不能够操作时，永久电力中断系统致动。
Description
技术领域
本发明涉及可复位电路中断装置，该装置包括但不限于接地故障电路中断器(GFCI)、电弧故障电路中断器(AFCI)、浸没检测电路中断器(IDCI)、电器漏电电路中断器(ALCI)、设备漏电电路中断器(ELCI)、断路器、接触器、闩锁继电器及螺线管机构。
背景技术
许多电气布线装置具有可连接到电源上的线路侧、和可连接到一个或多个负载上的负载侧及在线路和负载侧之间的至少一条导电路径。对于供给电力的配线的电气连接或对于向一个或多个负载导电的配线的电气连接分别位于线路侧和负载侧连接处。已经证明电气布线装置工业对于电路断开装置或系统的需要增大，该电路断开装置或系统设计成中断到如家用电器、客户电气产品及从装置分支的电路或系统的各种负载的电力。具体地说，电气法规要求在家庭浴室和厨房中的电路装有例如接地故障电路中断器(GFCI)。目前可得到的GFCI装置，如在通过引用全部包括在这里的共同拥有的美国专利4,595,894中描述的装置，使用电动断路(trip)机构机械地断开在线路侧与负载侧之间的电气连接。这样的装置在它们通过例如接地故障的检测而断路之后是可复位的。在美国专利4,595,894中讨论的装置中，用来引起电路(即，在线路侧与负载侧之间的导电路径)的机械断开的断路机构包括螺线管(或断路线圈)。测试按钮用来测试用于感测故障的断路机构和电路，并且复位按钮用来复位线路与负载侧之间的电气连接。
在过去几年，电路中断装置已经进化成包括具有复位闭锁功能的电路中断装置，该复位闭锁功能旨在禁止具有例如不可操作电路中断部分(即，故障感测电路和断路机构)、断开中线状态、或颠倒布线状态的装置被复位。通过引用全部包括在这里的共同拥有的美国专利No.6,040,967(下文称为967专利)描述了一系列的可复位电路中断装置，如果电路中断部分(在′967专利中称作电路中断器)是不可操作的或者如果断开中线状态存在，则该可复位电路中断装置能够闭锁装置的复位部分。通过引用全部包括在这里的共同拥有的美国专利No.6,246,558描述了一系列的可复位电路中断装置，如果颠倒布线状态存在，则该可复位电路中断装置能够闭锁装置的复位部分。
尽管大多数(如果不是全部)现有电路中断装置满足管理电气故障保护装置的现有标准，但存在着以下迹象，即下一代标准可能要求在装置根据适用标准不再能够操作的情况下，电路中断装置能够永久地中断供给到装置负载侧的电力。而且，下一代标准可能要求对装置的断路机构的自动测试并且在装置根据适用标准不再能够操作的情况下永久地中断供给到装置负载侧的电力。
发明内容
本公开涉及具有自检和永久电力中断系统的可复位电路中断装置。当电路中断装置经历装置失效时，致动永久电力中断系统。装置失效是指其中本发明的电路中断装置按照管理装置的适用标准不能够操作并且/或者按照其设计特性不能够操作的情形和/或状态。
在一个实施例中，电路中断装置包括相线导电路径和中线导电路径，每条导电路径具有线路侧和负载侧。提供故障传感器以对于故障状态监视相线和中线导电路径，并且所述故障传感器在检测到故障状态的情况下输出状态信号。因而，状态信号指示已经检测到故障状态。故障状态可能是接地故障、电弧故障、电器漏电故障、浸没故障或电路中断部分的一些或全部的测试结果。提供耦合到继电器上的继电器控制器，并且所述继电器控制器构造成接收状态信号。在这种构造中，当继电器控制器接收到状态信号时，继电器控制器激励继电器，引起在线路侧和负载侧之间在相线和中线导电路径中的电气中断。传感器供监视电路中断装置的负载侧之用。例如，可提供负载电压传感器以测量在负载侧处在相线和中线导电路径之间的电压并且响应测量电压输出电压信号；这种测量电压信号一般称作监视信号。提供电力中断系统，以响应检测到装置失效引起在导电路径中的永久或不可复位电气中断。一般地，基于状态信号和监视信号检测装置失效。装置失效的例子包括故障感测电路的全部或部分的不适当操作、电路中断装置的机械元件的全部或部分(例如故障螺线管或熔化触点)的不适当操作、或用于电路中断装置的支持电路的全部或部分(例如自检系统或控制器)的不适当操作。
电力中断系统包括电力中断控制器和能够引起在线路侧与负载侧之间在相线和中线导电路径中的永久电气中断的电力中断器。优选地，电力中断器包括热耦合到加热器组件(例如，至少一个发热元件)上的熔断丝组件(例如，至少一个可熔链路)。电力中断控制器可以是切换网络、或切换网络和状态测试逻辑电路(或控制器或微处理器)的组合，该切换网络和状态测试逻辑电路的组合能够从多个传感器接收输入处理所述输入及响应来自多个传感器的输入而致动切换网络。
电路中断装置还可以包括自检系统，该自检系统能够自动地把故障状态诱导到故障传感器中，或者诱导当故障发生时典型生成的状态(例如，当接地故障发生时在相线与中线导体之间的电流不平衡)。
在可选择实施例中，电路中断装置包括壳体、和每条在线路侧和负载侧之间至少部分地布置在壳体内的相线导电路径和中线导电路径。优选地，相线导电路径在能够电气连接到电源的第一连接、能够导电到至少一个负载的第二连接及能够导电到至少一个用户可接入负载的第三连接处终止。类似地，中线导电路径在能够电气连接到电源上的第一连接、能够把中线连接提供给至少一个负载的第二连接及能够把中线连接提供给至少一个用户可接入负载的第三连接处终止。装置还包括电路中断部分，该电路中断部分布置在壳体内，并且构造成在故障状态发生时引起在线路侧和负载侧之间的相线和中线导电路径中的电气中断。故障状态可能是接地故障、电弧故障、电器漏电故障、浸没故障或电路中断部分的至少一部分或全部的测试结果。电力中断系统还布置在壳体内，并且构造成在装置失效发生时引起在线路侧和负载侧之间的相线和中线导电路径中的永久或不可复位的电气中断。
附图说明
这里参照附图描述本申请的优选实施例，在附图中，类似元件被给予类似的附图标记，其中：
图1是按照本发明构造的电路中断装置(作为GFCI实施)的立体图；
图2是具有电力中断系统和选择性自动自检系统的本发明的电路中断装置一个实施例的示意表示；
图3是用来检测接地故障和复位图2的装置的故障传感器和继电器控制器的一个实施例的示意表示；
图3A是带有自检系统的图3的示意表示；
图4是用来断开到图2的GFCI装置的负载侧的电力的电力中断系统的一个实施例的示意表示；
图4A是用来断开到图2的GFCI装置的负载侧的电力的电力中断系统的可选实施例的示意表示；
图5是用来断开到图2的装置的负载侧的电力的电力中断系统的又一个可选实施例的示意表示；
图5A是用来断开到图2的装置的负载侧的电力的电力中断系统的另一个可选实施例的示意表示；
图6是用来断开到图2的装置的负载侧的电力的电力中断系统的另一个可选实施例的示意表示；
图7是用来断开到图2的装置的负载侧的电力的电力中断系统的另一个可选实施例的示意表示；
图8是具有电力中断系统和选择性自动自检特征的电路中断装置的实施例的示意表示；
图9是具有电力中断系统和选择性自动自检系统的电路中断装置的又一个实施例的示意表示；
图10是用于电力中断系统控制器的不同示范实施例的操作的示范流程图。
具体实施方式
本公开考虑到能够断开在装置的线路侧和负载侧处的至少一条导电路径的各种类型的电路中断装置。导电路径典型地具有连接到电源上的至少第一端(即，线路侧)和连接到一个或多个负载上的至少第二端(即，负载侧)。如提到的那样，在可复位电路中断装置的系列中的各种装置包括：接地故障电路中断器(GFCI)、电弧故障电路中断器(AFCI)、浸没检测电路中断器(IDCI)、电器漏电电路中断器(ALCI)及设备漏电电路中断器(ELCI)。
为了本公开的目的，在附图中表示的和在下面描述的电路中断装置中使用的结构、机构或系统并入到适于安装在单套接线盒中的GFCI插座中，该单套接线盒用在例如住宅电气布线系统中。然而，根据本公开的机构和系统可包括在可复位电路中断装置的系列的各种装置的任一种中。
这里描述的GFCI插座具有线路、负载及用户可接入相线连接；线路、负载及用户可接入中线连接。负载和用户可接入连接允许外部导体或电器连接到装置上，并且线路连接允许对于电源的电气连接；这些连接可以例如借助于电气紧固装置实施，该电气紧固装置把外部导体固定或连接到电路中断装置上，并且导电。这样的连接的例子包括约束螺钉、凸缘、端子及外部插头连接。
这里描述的电路中断和复位部分优选地使用机电元件来切断(断开)和形成(闭合)在装置的线路和负载侧之间的一条或多条导电路径。然而，电气元件，如固态开关、半导体元件、集成电路及其它支持电路，可以用来断开和闭合导电路径。
一般地，电路中断部分当检测到故障(该故障在具体实施例中描述的是接地故障)时用来自动地切断在线路和负载侧之间的一条或多条导电路径中的电连续(即，断开导电路径)。复位部分用来闭合断开的导电路径。在包括复位闭锁的实施例中，复位部分在复位闭锁允许时用来闭合断开的导电路径。在这种构造中，复位和复位闭锁部分的操作连带着电路中断部分的全部或部分的操作，从而如果电路中断部分的全部或部分是不可操作的、如果存在断开中线状态和/或装置被颠倒布线，则断开导电路径的电连续不能复位。应该注意，本公开不限于其中电路中断部分的全部通过按压具有复位闭锁特征的装置的复位按钮被致动的实施例。就是说，当按压复位按钮时可致动电路中断部分的全部或部分，并且如果致动的部分不适当地操作，则复位闭锁将防止装置被复位。因此，本公开也考虑到其中电路中断部分的部分与复位或复位闭锁部分一道使用的实施例。
在可选择实施例中，电路中断装置也可以包括独立于电路中断部分操作的断路部分，从而在电路中断部分成为不可操作的情况下，装置仍然可被断路。优选地，断路部分被手动地致动，并且使用机械元件切断一条或多条导电路径。然而，断路部分可以使用电路和/或机电元件切断相线或中线导电路径或两条路径。
上述特征可并入到任何可复位电路中断装置中，但为了简单起见，这里的描述引向GFCI插座。GFCI插座的更详细描述提供在美国专利No.4,595,894、No.6,437,700、No.6,040,967及No.6,246,588中，这些专利通过引用全部包括在这里。
还应该注意，连结螺钉是可用来提供电气连接的布线端子的类型的示范。其它类型的布线端子的例子包括止动螺钉、压力夹具、压力板、推入型连接、尾端及快速连接接片。
现在转到图1，所示的典型GFCI装置10是具有包括相对中央本体14的壳体12的GFCI插座，正面或盖部分16和后部18可拆除地固定到该中央本体14上。正面部分16具有用来接收在用于电器(例如，灯)的缆线端部处通常发现的类型的突出插头的正交或极化叉股的进入端口20、以及容纳三叉股插头的接地-叉股-接收开口22。插座还包括用来把插座紧固到接线盒上的安装搭接片24。
形成复位机构的一部分的复位按钮30通过在壳体12的正面部分16中的开口32延伸。复位按钮用来重新建立在输入和输出导电路径或导体之间的电连续。测试按钮26通过在壳体12的正面部分16中的开口28延伸。测试按钮用来手动地致动测试循环，该测试循环测试装置的电路中断部分的全部或部分的操作。
对于现有家庭电气布线的电气连接经接线螺钉34和36形成，其中螺钉34是输入(或线路)连接点并且螺钉36是输出(或负载)连接点。应该注意，两个辅助接线螺钉(未表示)布置在插座10的相对侧上。类似于接线螺钉34和36，这些辅助接线螺钉提供输入和输出连接点。而且，输入连接用于家庭布线的线路侧相线(火线)和中线导体，并且输出连接用于家庭布线的负载侧相线(火线)和中线导体。插头连接也认为是输出导体。在下面要更详细描述的电路中断部分用来切断在输入(线路)和输出(负载)导电路径(或导体)之间的电连续。
参照图2，示出具有电力中断系统和选择性自动自检系统的GFCI装置的电气元件的方块图。在这个实施例中，装置包括连接到线路侧相线和中线导体上的电源110，该电源110利用已知技术把交流线电压转换成适于把电力供给到故障传感器112、继电器控制器114、电力中断控制器116A及负载电压传感器118的直流电力。应该注意，故障传感器112、继电器控制器114及继电器270与装置的电路中断部分相关联。
在一个实施例中，故障传感器112利用一对差动变压器250和274，这对差动变压器250和274监视交流相线和中线导体的接地故障状态，并且在检测到接地故障状态或进行自检循环的情况下，产生到继电器控制器114和到电力中断控制器116的控制信号。例如，如果由故障传感器112检测到接地故障状态，信号被发送到继电器控制器114，使控制器114激励继电器270，因而断开在线路侧和负载侧相线和中线导体之间的导电路径(引起电气中断)。
故障传感器112、继电器控制器114及继电器270的一种实施在图3中示出。然而，还考虑到故障传感器、继电器控制器及继电器的其它实施。参照图3，用于用来检测故障状态(这里为接地故障)的故障传感器112和继电器控制器114和继电器270的常规电路的示意表示，在检测到接地故障的情况下用来断开相线和中线导电路径。典型地，故障传感器使用差动变压器和中线变压器感测接地故障，并且在检测到接地故障的情况下激励继电器，该继电器断开到负载的电力。图3的电路用于120伏特的线路对地的单相用途，是故障传感器112和继电器控制器114的示范，并按如下方式操作：
对于相线对中线故障检测，差动变压器250分别监视在线路侧相线和中线导体252和254中的电流流动，并且当在相线导体252中流动的电流与在中线导体254中流动的电流不相等时，在其次级绕组中产生故障或状态信号。来自差动变压器250的次级的输出(即状态信号)通过二极管258、电容器260、262及264、及电阻器266传送到集成电路256。集成电路256可以是由National SemiconductorCorporation制造的LM 1851型接地故障中断器。布置二极管258和电阻器266从而增强电容器260的快速放电。电容器260的这种放电允许对集成电路256保持持续地激励，并因而显著减小故障检测需要的时间。来自线路侧的对集成电路256的持续激励通过电容器268成为可能，该电容器268附加到集成电路256的输出针7上，该集成电路256在使断路线圈270的烧毁最小的同时基本上控制断路电路。
对于中线对地故障检测(另外称作接地中线状态)，故障传感器112与以上描述的相线对中线故障检测类似地起作用。变压器274(与差动变压器250一起)形成感应线圈的一部分，该感应线圈具有在其次级绕组上感应的信号，该信号通过电容器276和278传输到集成电路256的输入针4。这种感应信号是向集成电路256指示已经检测到接地中线状态并且装置应该断路的另一种类型的状态信号。因而，至少两种类型的接地故障可由在图3中表示的电路图检测，即相线对中线故障和中线对地故障。
用于两种类型故障的断路电路是相同的，因为如果故障(接地故障或接地中线状态)由IC 256的输入针2、3、及4检测到，则从集成电路256的针7输出使电容器268充电的信号。来自集成电路256的针7的信号施加到SCR 272的栅极上，使所述SCR导通，从而使电流流过线圈270，因而激励线圈270。线圈270是包括插棒(未表示)的继电器的一部分，并且当线圈270被激励时，使插棒运动到与可运动臂啮合以把线路(相线和中线)导体与负载(相线和中线)导体断开。具体地说，在线圈270的激励时，接地故障电路中断器的触点300和302断开，从而断开到负载侧相线和中线导体304和306的电力。
故障传感器112可以包括作为自检系统的一部分的推压按钮308和电阻器310，该自检系统把接地故障状态(即，引起电流不平衡)诱导到线路侧导体上以便由故障传感器112检测。可选择地或除推压按钮308之外，自检系统309(参图3A)可并入到故障传感器112中。自检系统使用用于自检的手动致动的“测试”按钮308。然而，自检系统309优选地构造成通过电阻器310定期地输出测试信号以把接地故障状态诱导到线路侧导体上以便由故障传感器112检测，因而允许对电路中断部分的全部或部分的自动测试。自检系统可以是构造成例如一天一次、一周一次、或一月一次输出测试信号的时钟电路。当测试故障传感器电路的全部或部分时，装置被典型地设置在断路状态。作为结果，装置需要复位。然后可以使用复位按钮手动地复位装置，或者并且可进行其中产生使线路和负载侧连接重新建立的复位信号的自动复位操作。由于自检的定时可能是不方便的，即当装置处于使用中时，可能希望使自检系统把信号发送到继电器控制器114，以使继电器124在它通过由自检系统诱导的模拟故障的检测已经断开之后立即闭合。如果例如当装置处于使用中时自检被致动，则优选的是，自检循环和复位时间足够快，从而人将注意不到提供给负载的短暂中断。就是说，在断开线路与负载相线和中线导体之间的导电路径的继电器270的激励与继电器闭合在线路与负载相线和中线导体之间的导电路径的时间之间的时间足够小，从而提供给任何负载的电力的中断不显著(即，不会不利地影响连接负载的操作)或人检测不到。
应该注意，在电路中断装置是复位闭锁型电路中断装置的情况下，如果电路中断部分(即，故障传感器112、差动变压器250和274、继电器控制器114、及继电器270)的全部或任一部分不适当地运转、或者如果继电器控制器或继电器的全部或任一部分不适当地运转、或者如果故障传感器及继电器控制器和继电器都不适当地运转，则防止装置的复位。复位闭锁型电路中断装置的例子在共同拥有美国专利No.6,040,967、No.6,381,112、No.6,657,834及No.6,671,145中描述，这些专利的每一个通过引用全部包括在这里。
再次参照图2，根据本公开的电路中断装置可以包括电力中断系统116，在一个或多个装置故障存在的情况下，该电力中断系统116能够引起在线路侧相线和中线导体与负载侧相线和中线导体之间的导电路径的永久电气中断(即，断开导电路径)。电力中断系统116包括控制器116A和电力中断器116B。在图2的实施例中，控制器116A从故障传感器112和负载电压传感器118接收信号，并且使用逻辑电路确定一个或多个装置故障是否存在。在检测到一个或多个装置故障的情况下，电力中断器116B由控制器116A致动以使电力中断系统的全部或部分停用，并因而引起在相线和中线导电路径中的不可复位的电气中断，防止电力分配到电路中断装置10的负载侧。
将参照在图4-7中描绘的各种示范实施例描述电力中断系统116。在图4的实施例中，电力中断控制器116A包括能够接收来自故障传感器112、负载电压传感器118(见图2)或两者的输入的状态测试逻辑电路400。例如，SCR 272的栅极输入(见图3并且表示为源于IC 256的针7)可输入到状态测试逻辑电路400，在该栅极输入上断路信号被接收并且用来激励继电器270。状态测试逻辑电路的输出传输到切换组件401，该切换组件401包括晶体管402、偏压电阻器404和406及整流二极408。这里状态测试逻辑电路的输出传输到晶体管402的基极。如果SCR 272的栅极输入用作到状态测试逻辑电路400的输入，并且SCR在超出其设计时间段之外被致动(这可能指示装置故障)，则电力中断器116B可能被充分地致动以使电力中断器的全部或部分停用，因而引起在相线和中线导电路径中的不可复位的电气中断，并且防止电力分配到电路中断装置10的负载侧。应该注意，SCR或三端双向可控硅开关元件可用于切换组件401，如图5中所示。
继续利用图4，电力中断器116B包括：熔断丝组件，例如热可熔链路410和412，与所示出的相线和中线导电路径串联连接；和加热器组件414，热耦合到熔断丝组件上。在这种构造中，当能量供给到加热器组件时，热量传递到熔断丝组件(这里的可熔链路)。当足够的热能传递到熔断丝组件使熔断丝组件断开时，在相线和中线导电路径中的不可复位或限制性的可复位电气中断发生。作为结果，到电路中断装置的负载侧的电力被除去。
可熔链路可以是例如当加热到一定温度时断开或否则切断各导电路径的焊料段(lengths solder)或其它材料。可熔链路也可以包括热熔断丝、热致动开关、由例如在附录A(附加到本申请上并且通过引用包括在这里)中描述的材料形成的记忆金属丝(muscle wire)、及当经受一定量的热量时能够改变其形状、长度或整体结构的其它热响应装置和/或材料。应该注意，在其中热响应材料用作具有当加热时切断导电路径而当冷却时重新建立导电路径的特性的可熔链路的实例中，在导电路径中的电气中断是限制性的可复位电气中断。也应该注意，由本公开也考虑到非热可熔链路。
而且，对于具有复位闭锁特征的电路中断装置或对于不具有复位闭锁特征的装置，热响应材料可包括在电路中断装置中，并且更具体地与电路中断装置的电路中断部分(用TEST(测试)按钮致动)连接或者与电路中断装置的复位机构(用RESET(复位)按钮致动)连接。如附加到本申请上的并且通过引用包括在这里的附录B中表示的那样，诸如Flexinol(形状记忆合金)之类的材料可耦合到在图1中表示的电路中断装置的复位机构(包括复位按钮)上(这样一种装置公开在具有序列号10/690,776的标题为Circuit Interruption Device and System Utilizing Bridge Contact(利用桥式触点的电路中断装置和系统)的申请中，该申请通过引用包括在这里)，从而当经受阈值量的热量时这些材料的膨胀或收缩将相应地改变其形状以与TRIP(断路)按钮相互作用，使电路中断装置断路，或者当电路中断装置具有复位闭锁特征时与复位按钮相互作用使电路中断装置复位，这自动地测试电路中断部分的全部或部分。
加热器组件414可包括螺线管(例如，断路线圈270)，该螺线管设有常规电路中断装置，并且用来断开和闭合进行装置的电路中断操作的导电路径。如果螺线管用作加热器组件414，则当在超出断路电路中断装置需要的正常时间的时间段内致动螺线管时产生足够的热量。可选择地，加热器组件414可以是发热元件，例如电阻器。
一个实施例是把诸如电阻器之类的发热元件与螺线管并联地连接。这种加热器以引起反作用需要的时间大于电路中断装置的最大允许断路时间的方式影响膨胀或收缩材料。当这样的膨胀材料与电路中断部分的至少一部分接合或耦合时，膨胀和/或收缩可能永久地使装置停用。
加热器组件对于熔断丝组件的热耦合例如可通过绕作为加热器组件414的一个或多个电阻器缠绕焊料段(熔断丝组件)而实现。
在操作中，当来自状态测试逻辑电路400的输出信号足以接通晶体管402时，电流将流经加热器组件，加热可熔链路直到它们断开各导电路径。如果可熔链路是焊料段，则焊料当被加热时会熔化，因而永久地断开各导电路径。如以上提到的那样，如果热响应材料作为具有如下特性的可熔链路使用：当加热时导电路径的切断发生而当冷却时导电路径再次形成，则在导电路径中的电气中断是限制性的可复位电气中断。
在图5的实施例中，电力中断控制器116A包括能够接收来自故障传感器112、或负载电压传感器118(见图2)或两者的输入的状态测试逻辑电路400。状态测试逻辑电路的输出传输到切换组件401，该切换组件401包括三端双向可控硅开关元件420和422。电力中断器116B包括：熔断丝组件，例如热可熔链路410和412，与所示的相线和中线导电路径串联连接；和加热器组件414，热耦合到熔断丝组件上。在这种构造中，当足够的能量供给到加热器组件时，熔断丝组件(这里的可熔链路)断开，因而引起在相线和中线导电路径中的永久电气中断。作为结果，到电路中断装置的负载侧的电力被除去。可熔链路可与以上描述那些类似。在这个实施例中，加热器组件包括两个发热元件416和418，例如电阻器，其中一个发热元件加热可熔链路410，而另一个加热可熔链路412。
图4A和5A分别与图4和5类似，不同之处在于，供给到开关组件，即电力中断器和/或电力中断控制器的信号来自外部源，例如来自控制器或监督电路而不是逻辑电路。
图6的实施例与图4的实施例类似，不同之处在于，微控制器430把信号提供给电力中断控制器116A以使电力中断器116B断开上述导电路径。在这个实施例中，微控制器430可用来启动电路中断装置操作的自检，并且在微控制器430检测到装置失效的情况下，开关组件被致动使加热器组件致动熔断丝组件以断开导电路径。图7类似于图5，不同之处在于，开关组件包括节电保护。在控制器116A的这个实施例中，微控制器430经电容器C1和电阻器R1把输出信号提供给晶体管Q1。控制晶体管Q4何时可接通的晶体管Q1被设置成把跨过电容器C2的电压保持到约零伏特，并且由来自微控制器430的输出信号短暂地接通。如果微控制器430的输出保留浮动，或者在微控制器的输出被驱动成高或低之后的短时间，电阻器R1迅速泄放电容器C1，由此断开晶体管Q1。当晶体管Q1断电时，晶体管Q4在相线导电路径上的电压克服齐纳二极管Z2的齐纳电压、跨过二极管D2的二极管压降、及跨过电阻器分压器R4/(R2+R3+R4)的电压时可接通。在晶体管Q1断电的情况下，在相线导电路径上的电压自由地将电容器C2充电到其中晶体管Q4接通并且激励加热器组件414的点。激励加热器组件借助于从相线导电路径经加热器组件414、经二极管D4及晶体管Q4流到中线导电路径上电流而发生。这样的电流流动由于二极管D4并且当晶体管Q4接通时出现在正半循环上。加热器组件414然后开始把热能传递到可熔链路410和412，并且在传递到可熔链路的热能达到可熔链路的熔点的情况下，那么可熔链路将断开，引起在导电路径中的电气中断。
现在参照图8，示出了电路中断装置的可选实施例。在这个实施例中，微控制器440连接到故障传感器112、继电器控制器114及电力中断系统116上，并且提供成进行故障传感器、继电器控制器及电力中断系统的自检并且确定是否存在一个或多个装置失效而之后致动电力中断系统116以断开上述导电路径。
参照图9，示出了电路中断装置的另一个可选实施例。在这个实施例中，微控制器450连接到故障传感器112、故障诱导器452、继电器控制器114、电力中断系统116及负载电压传感器118上，并且提供成使故障诱导器452启动故障传感器、继电器控制器、继电器及电力中断系统的自检并且确定是否存在一个或多个装置失效而之后致动电力中断系统以断开上述导电路径。
图10提供用于微控制器440或450的操作的示范流程图。
如提到的那样，尽管在电路中断和某些装置复位操作中使用的元件在本质上是机电的，但本申请也考虑到使用电气元件，如固态开关和支持电路、以及能够形成和切断在导电路径中的电连续的其它类型的元件。
尽管这里已经表示和描述并且指出了本申请的基本特征，但要理解，本领域的技术人员可以进行描述和示例装置和其操作的形式和细节的各种省略和替代及变更，而不脱离本申请的精神。
形状记忆效应-现象、合金及用途
Dieter Stoeckel
NDC·Nitinol Devices & Components.Inc.，Fremont.CA
引言
某些金属材料在明显的塑性变形之后，当被加热时将返回到其原始形状。相同的材料在一定温度范围中，可变形高达约10％，并且当卸载时仍然将返回其原始形状。这些不寻常的效应分别叫做热形状记忆和超弹性(弹性形状记忆)[1]。两种效应都取决于称作热弹性马氏体式转变的特定类型相变的发生。形状记忆和超弹性合金以非常规和高度惊人方式响应温度变化和机械应力。它们因此有时叫做“智能材料”。形状记忆效应可用来产生运动和/或力，而超弹性合金允许能量存储。两种效应都使科学家和工程师着迷近三十年，吸引它们到大量的会议和讨论会。然而，使它市场化的进展非常少，并且能够认为经济上成功的进展也很少。最近的成功主要来自利用Ni-Ti合金的超弹性和生物兼容性的医学用途。
形状记忆效应
“形状记忆”描述塑性变形试样通过对其加热而恢复原始形状的效应。这种现象由称作“热弹性马氏体式转变”的晶体相变导致。在转变温度以下的温度处，形状记忆合金是马氏体。在这种状态下，它们的微观结构的特征在于“自容纳孪晶”。马氏体是软的，并且可以通过去孪晶很容易地变形。加热到转变温度以上恢复原始形状，并且把材料转换到其较高强度的奥氏体状态(图1)。
图1：形状记忆效应和超弹性的示意表示
从奥氏体到马氏体的转变和从马氏体到奥氏体的相反转变不会发生在同一温度处。对于作为温度的函数的马氏体的体积分数，或者更具体地，加载有恒定重量的金属丝的长度的绘图提供了在图2中示意表示的类型的曲线。完全转变循环的特征在于如下温度：奥氏体开始温度(As)、奥氏体结束温度(Af)、马氏体开始温度(Ms)及马氏体结束温度(Mf)。
如果在Af与最大温度Md之间的温度范围中把应力施加到形状记忆合金上，则可应力诱导马氏体。应力诱导和变形马氏体比通过常规机理变形奥氏体需要得能量少。高达10％的应变可由这个处理容纳(特定合金的单晶在一定方向上可表现出高达25％的伪弹性应变)。由于奥氏体在无负载状态下在该温度下是热动态稳定相，所以当不再施加应力时，材料弹回其原始形状。这种反常弹性也叫做伪弹性或转变超弹性。
在高于Af的增大温度处应力诱导马氏体变得日益困难。最终，通过常规机理变形材料比通过诱导和变形马氏体容易。马氏体不再被应力诱导的温度叫做Md。在Md以上，合金像普通材料那样变形。因而，超弹性仅在窄温度范围上才观察到。
图2(左边)：滞后回路的示意表示
图3(右边)：在不同温度处的应力/应变曲线
形状记忆元件，例如紧固件或执行器的设计基于马氏体和奥氏体的明显不同的应力/应变曲线和它们的温度依赖性。图3表示在各种温度下Ni-Ti合金的拉伸曲线。尽管奥氏体曲线(T＞Md)看着像“正常”材料的曲线，但马氏体曲线(T＜Md)很不寻常。在超过第一屈服点时，只用很小的应力增大就可累积几个百分比的应变。在这之后，应力随进一步的变形迅速增大。在“平台区”中的变形可被热恢复。超过第二屈服点的变形不能恢复。材料然后以常规方式塑性地变形。在温度T＞Af处，同样，在加载时观察到平台。在这种情况下，它由应力诱导马氏体引起。在卸载时，材料在较低应力下转变回奥氏体(卸载平台)。随着增大温度，加载和卸载平台应力都线性地增大[2]。
形状记忆合金
作为马氏体转变的结果的形状记忆效应自19世纪50年代中期就已经知道，当时在铜基合金中发现了该效应。在六十年代早期，在Naval Ordnance Laboratory处的研究人员在Ni-Ti合金中发现了形状记忆效应(Nitinol-Ni-Ti Naval Ordnance Lab)。当今，这些合金是使用最广的形状记忆和超弹性合金，组合了最显著的形状记忆效应和超弹性、耐腐蚀性和生物兼容性、及卓越的工程性能。像Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni之类的铜基合金也是在商业上可获得的。这些合金比Ni-Ti稳定性差并且更脆，因此尽管较便宜，但仅发现接受得有限。在最近几年，铁基形状记忆合金已经被广泛地宣传。然而，由于它们有限的形状记忆应变、缺乏延展性和其它基本特性，因此必须证明这些合金本身是可用的工程材料。
形状记忆合金的转变温度可通过成分的变化而调节。Ni-Ti以及Cu-Zn-Al合金表现出在-100℃与+100℃之间的转变温度，Cu-Al-Ni合金表现出高达200℃的转变温度。遗憾的是，Cu-Al-Ni合金在循环应用中不稳定。某些三元Ni-Ti-Pd[3]、Ni-Ti-Hf及Ni-Ti-Zr[4]合金也报告呈现出高于200℃的转变温度。尽管当今无法在商业上获得，但这些合金最终能把形状记忆效应的应用性扩展到高得多的温度。在如下，将只评论Ni-Ti合金。
滞后是形状记忆合金和由这些合金制成的产品的加热和冷却行为的重要特性。依据使用的合金和/或其处理，转变温度以及滞后路线的形状可在很宽的范围中变化。二元Ni-Ti合金关于25℃至40℃的滞后路线宽度典型地具有在0℃与100℃之间的转变温度(Af)。含铜的Ni-Ti合金在转变温度(Af)范围从10℃到近似80℃的情况下表现出7℃至15℃的窄滞后。在呈现前马氏体转变(通常叫做R-相)的某些二元和三元Ni-Ti合金中，可发现0℃至5℃的极窄滞后。另一方面，在特定热力学处理之后，在含铌的Ni-Ti合金中可实现超过150℃的非常宽滞后。尽管用二元Ni-Ti合金可达到低转变温度(Af＜＜0℃)，但这些合金往往较脆并且难以处理。对于低温用途，因此，通常使用含铁的Ni-Ti合金。
图4(左边)：处理对滞后回路的形状的影响(示意)
图5(右边)：施加的应力对转变温度的影响
Ni-Ti合金的标准热力学处理产生很陡的滞后回路(较大形状变化相对于较小温度变化)，这一般在其中在达到或超过一定温度时必须完成一定功能的用途中是希望的。特殊处理可产生具有较缓斜率，即相对于温度的较小形状变化的滞后回路。这种行为在其中要求比例控制的用途中是优选的[5]。
滞后回路的形状不仅依赖于合金和处理，而且也受用途本身的影响。如果金属丝(标准处理)相对于恒定负载工作，例如通过提升一定重量，则从马氏体到奥氏体的过渡(或反之亦然)发生在非常窄的温度范围中(典型地5℃)。然而，如果金属丝相对于偏置弹簧工作，则过渡较缓并且取决于弹簧刚度。
工程方面
形状记忆效应可用来产生运动和/或力，而超弹性可存储变形能量。在图6中应力/应变图[6]中所表示的不同情况的功能可使用直的拉伸金属丝的例子简单地解释。金属丝在一端处固定。在室温下拉伸它在卸载之后产生延长。金属丝保持在拉伸状态下，直到它被加热到高于这种特定合金的转变温度。在没有负载施加时，它然后将缩到其原始长度，这叫做自由恢复。在转变温度以下的后续冷却不引起宏观形状变化。
如果在室温下拉伸之后，防止金属丝返回到其原始长度，即如果在加热到转变温度以上时约束到扩展长度，则它可产生相当的力。这种所谓的约束恢复是多种成功应用的基础[7]。
图6：在应力/应变图[6]中的形状记忆事件
如果相反力可由形状记忆金属丝克服，则它将产生抵抗力的运动，并因而做功。在加热时，金属丝将收缩并且比如提升负载。在冷却时，同一负载将拉伸现在的马氏体金属丝，并且复位机构。这种效应叫做具有外部复位力的双向效应[8]。
依据偏置机构的种类，可得到不同的力/位移特性[9]。在图7中，对于力/位移响应，比较五种普通使用的情形。在图7a中的力水平显然由“死负载”的重量给出，而在图7b中的力/位移线的斜率代表偏置钢弹簧的弹簧刚度。在图7c中，两根形状记忆金属丝在相反方向上工作。当金属丝1被加热(例如，电气加热)时，它收缩，运动物体，并同时拉伸金属丝2。在金属丝1的冷却之后，通过加热金属丝2可在相反方向上运动物体。所谓的反向偏置表示在图7d和e中。磁铁使形状记忆金属丝产生高静态力，该力当磁铁与其保持板分离时急剧地下降。在形状记忆金属丝的致动期间通过使用具有减小杠杆的凸轮布置可实现力的缓慢下降。当高循环稳定性重要时，反向偏置是有益的。
图7：偏置机构和它们对力/位移特性的影响[9]
在最佳条件和无负载下，形状记忆应变可高达8％。然而，对于循环用途，可用应变要小得多。同样适用于应力：对于一次致动，奥氏体屈服强度可以用作最大应力。对于循环用途必须期望低得多的值。
形状记忆合金在一定条件下可表现出真正双向效应，这使它们记忆两个不同形状，低和高温形状，甚至不用外力[10]。然而，它较小，并且其循环行为不像单向效应好理解。因为没有必需的特殊处理，所以在多种情况下借助于外部复位力的单向效应的循环使用是较经济的解决方案。
以下情形是超弹性。金属丝在高于Af、但低于Md的温度处被加载。在达到第一屈服点之后，它可以延长到近似8％的应变而没有显著应力增大。在卸载时，尽管有应力滞后，金属丝弹性地恢复其原始长度。
图8(左边)：在不同温度下超弹性金属丝的拉伸行为
图9(右边)：不锈钢和超弹性金属丝的挠曲性的比较
形状记忆和超弹性合金的用途
在下面，将根据形状记忆合金本身的功能对用途分类，如由Duerig和Melton[6]建议的那样。Ni-Ti的早期产品开发历史充满了失败和失望[11]。这可归因于缺乏对于效应的理解和无法获得工程数据、不可靠的熔化技术及超乎寻常的期望。形状记忆的一个主要缺点是其惊人的表现。它炫耀似乎它能解决世界上的所有问题(通过1990年2月的专利文献的浏览揭示：真空清洁器、睡眠装置、制鞋方法、球拍内部、形状可恢复纤维、毛巾、玩具船、领带、油冷却器旁通阀、节流机构、混凝土处理方法...)。显然，它不能。同时，在试图建造永动机和与恒温双金属和其它可选择例竞争上损失数百万美元之后，该技术最终走向成熟。工程师理解材料的好处，但也理解材料的局限性，构造方法是可靠的，并且价格处于可接受的水平。大量的新申请中的大多数基于超弹性效应，超弹性效应不要求与形状记忆效应一样严密的转变温度控制，比如像用于执行器。
最初的技术成功清楚地是用于接合和紧固目的的约束恢复事件的用途[7]。在六十年代后期和七十年代初期，Raychem Corp.在用于航空器、潜艇及其它用途的管子和管道管接头的开发中领先。概念简单明了：套筒加工到内径比它设计成接合的管子的直径小近似3％。它然后冷却到其马氏体状态，并且径向膨胀百分之八，使它大得足以在两个管端上滑动。当被加热时，套筒收缩到管端上，并且在产生巨大力的同时，接合管子。大多数管接头由低温Ni-Ti-Fe合金制成，并且在膨胀之后必须存储在液氮中。尽管这看起来对于航空器制造商不是问题，但它对于大多数商业用户是后勤问题。因此，已经开发了宽-滞后Ni-Ti-Nb合金，该合金在低温下膨胀之后可在室温下存储和装运，并且为了安装必须加热到150℃[13]。这些合金即使在冷却到-20℃以下之后，也保持在它的高强度奥氏体状态。
图10：管接头，加工和膨胀(顶 图11：安装在不锈钢管子上的形状记
部)，自由恢复(中部)以及安装 忆合金的剖视图[12]
在管子上(底部)之后[12]
为了接合大直径管路，或为了在这样的管路的焊缝附近产生高压缩应力以便改进疲劳性，预应变Ni-Ti-Nb金属丝或带可围绕在管路上，并且然后热恢复。为了核用途最近由ABB开发这种金属丝缠绕技术[14]。然而，必须提到的是，Ni-Ti因为严重的氢脆化，不能用在PDR的高温、高压管线中。
宽滞后合金也用在各种紧固用途中。例如，环可以用于[15]：
·终止对连接器的电磁屏蔽编织层
·终止对氧传感器的热屏蔽编织层
·把轴承或齿轮的位置固定在轴上的任意点处，如果希望，则以受控的轴向预加载力锁定
·通过利用受控的均匀的径向压力压缩径向布置的元件的束来组装它们
·在大电流连接器中提供非常高的保持力和低接触电阻。
图12：具有紧固环的电磁屏蔽编织层 图13：借助于导电加热安装编织层
末端[12] 终止环[12]
图14：在氧气传感器上具有紧固环的 图15：具有安装的紧固环的大电流针
热屏蔽编织层末端[15] /插座连接器
类似概念用于ZIF(零插入力)连接器。在这样一种连接器的技术上高度成功的针/插座样式中，Ni-Ti环围绕叉触点的向外弯曲叉脚。当被冷却时(比如，用液氮)，环随着它转变到其马氏体相而减弱，使弹性叉脚能够迫使它打开。配对的针然后可自由地插入或除去。对于Trident程序[15]已经生产了近一百万个触点。其它连接器包括U形执行器，该执行器当用附加到执行器上的箔加热器加热时迫使打开弹簧夹持件[17]。
图16：Cryofit
针/插座连接器[12] 图17：印刷电路板连接器[17]
形状记忆执行器以形状变化响应温度变化[18]。温度变化可由环境温度变化或通过电气加热形状记忆元件而引起。在第一种情况下，形状记忆合金作为传感器和执行器(热执行器)。在第二种情况下，电气执行器按要求完成特定任务。热以及电气形状记忆执行器将巨大的运动(而不是巨大的力)与小尺寸结合，因而它们提供高工作输出。它们通常仅包括单个金属件，例如直金属丝或螺旋弹簧，并且不要求复杂的机械系统。尽管初始认为最重要，但当作为相对于开发努力的成果度量时，执行器是形状记忆效应在技术和经济上最小成功的用途。形状记忆执行器的成功有限的原因是技术以及成本不足。设计要求通常包括关于加热的转变温度、复位温度(滞后)、力(应力)、位移(应变)、循环稳定性(疲劳性)、对于加热和冷却的响应时间、尺寸、过温和过应力裕度等等。
图18：恒温控制阀(剖开) 图19：如同18，功能示意图[19]
热形状记忆执行器的技术以及(至少对于用户)商业成功应用的例子是在Mercedes-Benz自动变速器中的热响应压力控制阀。为了改进换档舒适性，变速器的换档压力在冷启动情形期间减小，并且当变速器达到操作温度时再增大[19]。在1989年Mercedes样车中引入，这种系统已经运转得极为可靠。为什么这种应用如此成功？要求的Af是60℃具有±5℃的舒适裕度，弹簧完全浸没在传动流体中，因而加热和冷却缓慢并且非常均匀，要求的力很低(近似5N)，非常小的位移，最大环境温度是130℃，仅期望20,000次循环。设计参数的这种幸运组合很少找到。已经有用于汽车用途的大量建议的形状记忆应用，列举少量几个，像“智能闲置螺钉”、汽化器通风阀、油冷却器旁通阀[20]。当今在市场上的热形状记忆执行器的其它用途包括粘度补偿装置、通风阀、抗烫伤阀、火检测和防止装置、空调和通风装置等等。
图20：“智能闲置螺钉”(原型)[20] 图21：液化器通风阀(原型)
图22：油冷却器旁通阀(原型) 图23：如同22，示意功能
图24：用于油冷却器的堵塞指示器[21] 图25：自动气体管线截止阀[22]
图26：抗烫伤阀图 27：在玩具中的运动机构
电气形状记忆执行器已经被建议代替螺线管、电动机等等。通过在电气致动期间控制电力，可保持特定的力水平和/或特定位置。各种阀、触发装置、活动对象、玩具等等目前正在销售。已经建议在复合结构中Ni-Ti金属丝的集成，以允许该结构按需要改变形状。这些“智能复合物”也可通过具有对于结构刚性的基本控制而主动地衰减在结构中的声学噪声。应变适应形状记忆复合物可用作在桁架结构中的集成部件，在振动和形状控制中起被动和主动作用。最近，已经提出一种在空间航天飞机移动期间使用形状记忆受控铰链系统衰减巨大天线或反射器的低频摇摆的系统[23]。
图28：主动衰减系统[23] 图29：用于形状控制的智能复合物[24]
对于形状记忆合金在电气执行器中的使用的限制因素是当今可用的转变温度和缺乏对于冷却时间的控制。为了适当地工作，形状记忆合金的Mf温度必须远高于执行器的最大操作温度。在循环用途中足够稳定的可在商业上获得的合金具有约70℃的最大转变温度(Mf)。因而，由这种合金制成的电气执行器当环境温度达到70℃时未能复位。对应地，执行器当环境达到其As温度时会自触发。对于具有高操作温度的用途(例如汽车)，要求具有远高于150℃的转变温度的合金。如以上提到的那样，具有高达200℃的转变温度的Ni-Ti-Pd合金可能最终成为可用的。
已经常常提出用于机器人的形状记忆合金执行器的使用，并且几种原型已经呈现。然而，由于形状记忆效应是热现象，所以响应时间由材料的加热和冷却支配。尽管加热可通过供给到执行器的功率而控制，但冷却却较不好控制。依据执行器的尺寸(金属丝直径、质量)，冷却时间能是几秒至几分钟。
如早先提到的那样，使用超弹性Ni-Ti的应用在最近两年期间已经看到爆炸式增长，而天线、胸罩及眼镜架是数量上的领头羊，随后是牙套(dental archwires)和导向丝。超弹性Nitinol的第一次应用是在20世纪70年代作为正牙牙套。Nitinol提供的优于常规材料的优点显然是增大的弹性范围和在未加载期间几乎恒定的应力[25]。
超弹性Nitinol导向丝因为其极大的柔性和抗扭绞性而越来越多地使用。它们也表现出增强的可扭转性(把在导向金属丝一端处的扭转传递成在另一端处的几乎相同角度的旋转的能力)[26]，因而显著改进可操纵性。弯曲金属丝所需要的较小力认为比不锈钢导向丝引起较少损伤。抗扭绞性和可操纵性也是用来把Nitinol用在结石检索和碎裂篮中的主要原因。轴以及篮丝可由超弹性Nitinol制成。
最近，形状记忆和超弹性Nitinol合金已经非常有效地用于自膨胀支架(stent)。压缩支架的较小轮廓便于支架的安全、无损伤放置。在从输送系统释放之后，支架弹性地或通过热量自膨胀，并且把恒定的、温和的径向力施加在血管壁上。
图30：自膨胀Nitinol支架[27] 图31：无扭绞显微手术器械
医疗器械制造商为了最小侵害过程正在越来越多地把Nitinol用在仪器和器械中[28]。概念是通过带有或没有入口的小切口以最小轮廓进入身体内，并且然后在体腔内改变形状。使用超弹性Nitinol的最初器械之一是Mitek Mammalok
针丝定位器，用来定位和标记乳瘤，从而以后手术可更准确并且是较小侵害的[29]。在插入到身体内期间把弯曲超弹性元件约束在插管内的概念用在用于最小侵害手术的各种仪器中。图32表示解剖刀，其曲率通过超弹性刀片的逐渐突出而增大。不同的刀片构造用于各种曲率缝合和悬带传送器[30]。带有可偏转远端的器械使用弯曲的超弹性元件，该超弹性元件在插入到身体期间约束在插管中，并且一旦到身体内就展开。抓紧器、针夹持器及剪刀可通过直套针插管插入。一旦到腹腔内，它们就可变成它们的弯曲构造，因而提高用于操纵的自由度[31]。
图32：可收回解剖刀[30] 图33：无铰链器械[32]
在用于前列腺组织的经尿道切除术的新电气手术器械中，射频能量经两根侧-展开针直接传送到前列腺中。由超弹性Nitinol制成的这些针在陡弯附近从轨道管的轴线偏移以径向穿过尿道壁展开到前列腺组织中。在通过引导通道之后，它们直接伸出导管末端[33]。
无铰链器械使用弹性材料的弹性代替枢转接合，以打开和闭合抓紧镊子的爪或剪刀的刀片。因为它们的没有运动部分和隐藏缝隙的简单设计，它们更容易清洁和消毒。新一代无铰链器械把超弹性Nitinol用于这些器械的致动元件，该致动元件提供比不锈钢高至少因数10的弹性。这导致增大的打开跨度和/或用于人机处置的约束管的减小位移。在多种情况下，相对于常规器械的多个复杂、精确机加工元件和连杆，功能末端可以是单件超弹性元件。这允许具有非常小轮廓的器械的设计[32]。
长和细的器械，例如像在泌尿科使用的镊子，往往非常精巧，并且可能容易扭绞，损坏昂贵的工具。把超弹性Nitinol用于外管和超弹性致动杆，使得器械非常柔软和耐扭绞。超弹性管仅在最近才可通过不同的供应商得到。它们也用于活组织检查针，例如用于干涉计算机层析X射线照相法或磁共振成像。在这些技术中，Nitinol器械可被清楚地检测而不用人工产物(辉光)[34]。
参考文献
[1]T.W.Duerig.K.N.Melton.D.Stoeckel.C.M.Wayman：“Engineering Aspects ofShape Memory Alloys”.Butterworth-Hejnemann，1990
[2]T.W.Duerig，R.Zadno.in[1]369
[3]S.M.Tuominen.R.J.Biermann.J.o.Metals 1988，32
[4]J.H.Mulder et al.，Proc.of SMST(A.R.Pelton et al.eds.)(1994)to be published
[5]D.Stoeckel.Proc.ADPA Conf.“Smart Structures”Washington(1990)
[6]T.W.Duerig.K.N.Melton，Proc.SMA 86，Guilin(1986)397
[7]J.L.Proft.T.W.Duerig，in[1]115
[8]D.Stoeckcl，Advanced Materials & Processes，138(1990)Oct.，33
[9]R.G.Gilbertson：“Working With Shape Memory Wires”，Mondotronics 1991
[10]J.Perkins.D.Hodgson，in[1]195
[11]T.W.Duerig.Proc.MRS Conf.Boston(1994)to be published
[12]“Tinel Shape Memory Alloys”，RAYCHEM company literature
[13]T.W.Duerig，K.N.Melton.J.Proft，in[1]130
[14]H.Kornfeld，in[4]to be published
[15]D.Stoeckel，T.Borden，Metall 46(1992)668
[16]H.P.Kehrer，H.NuBkem，VDI/VDE“Actuator 94”Bremen(1994)324...............
[17]J.F.Krumme，Connection Technology，April(1987)
[18]D.Stoeckel，T.Waram，SPIE Vol 1543“Active and Adaptive Optical Components”1991，382
[19]D.Stoeckel，J.Tinschert，SAE Technical Paper Series #910805
[20]D.Stoeckel，Springs Vol.30，Oct.(1991)35
[21]J.F.Tertre，D.Stoeckel，Proc.“Actuator 92”VDI/VDE Bremen(1992)，100
[22]“FIRECHECK”MEMRYTECH company literature
[23]T.Stevens，Mat.Eng.，Vol.108，Oct.1991，18
[24]Proc.ADPA Conf“Smart Structures”Washington(1990)
[25]R.Sachdeva，S.Miyazaki.in[1]452
[26]J.Stice，in[4]to be published
[27]ANGIOMED AG.company literature
[28]A.Melzer，D.Stoeckel，in[4]to be published
[29]J.P.O′Lcary，J.E.Nicholson，R.F.Gatturna，in[1]477
[30]STORZ，company literature
[31]P.P.Ponzet，R.Zadno，in[4]to be published
[32]D.Stoeckel，A.Melzer，Proc.8th CIMTEC Plorence(1994)to be published
[33]TUNA，VIDAMED Int′l，company literature
[34]D.H.W.
.R.M.M.Scibcl，“Interventionelle Computertomographie”.UeberrcuterWissenschaft，Wien Berlin(1989)308
记忆金属丝
可熔链路可使用记忆金属丝(如以上描述的Nitinol)机理实现。通过使电流通过Nitinol金属丝可实现对其加热，使它以巨大的力把长度收缩约10％。当Nitinol冷下来时，它不返回其原始长度。一旦冷却，它可以使用比当它被加热时释放的力稍小的力，被拉回其原始长度。
存在Nitinol可用来使装置停用的多种方式。例如，Nitinol金属丝可绕凸轮缠绕使一端锚定在凸轮上而另一端在壳体上，Nitinol金属丝的收缩引起任何希望角度的凸轮转动以形成和断开导电路径。作为另一个例子，Nitinol金属丝可绕滑轮缠绕使一端锚定在壳体上而另一端锚定在目标元件上，从而Nitinol金属丝可把元件向滑轮运动任何希望的距离。作为另一个例子，并且依据希望的运动，一条直的Nitinol可用来实现所希望的导电路径的断开和形成。
由Nitinol产生的运动可以以多种方式实现自毁。Nitinol可把可动导体臂拉离它们的静止臂，以足够的力断开焊接触点，当冷却时仍然克服弹簧返回力。Nitinol可拉动或转动触点远离或离开位置，或者可把绝缘物拉动或转动到分离触点对的位置中。
通过Nitinol金属丝的电流的控制(加热它引起导电路径的断开)可通过任何通/断电流控制实现。
1.将电流从相线导电路径(电源)传到固定器A加热Nitinol金属丝。
2.在被加热时，Nitinol金属丝收缩约10％使触点分开，因而引起在导电路径中的电气中断。
3.在一个实施例中，可动和静止臂可以是电路中断部分的一部分、和电力中断系统的一部分。
4.在一个实施例中，可动和静止臂可以是电力中断系统的一部分。
以上是由形状记忆合金(金属丝或弹簧)控制的机构的两个例子。
A)(断路)
当形状记忆合金被加热时(由快速放电电路)(金属丝#1)，它改变其形式[形状(在这种情况下为长度)]，并且使“相线7复位闭锁”GFCI的插销板运动。插销板的运动释放复位针(断路GFCI)。这适用于两种情形(图1和图2)
B)(复位)
当形状记忆合金(在图1中的弹簧和在图2中的金属丝)被加热时，它改变其形状并且运动复位按钮，从而它测试GFCI。(注意，由于这是复位闭锁装置，所以在复位的同时测试自动地发生)。(注意，在图1中，形状记忆弹簧当加热时增大其长度，并且克服复位弹簧，引起复位按钮向下运动)。
Claims (1)
1.一种电路中断装置，包括：
相线导电路径和中线导电路径，每个具有线路侧和负载侧；
故障传感器，能够监视相线和中线导电路径的预定故障状态，并且在检测到预定故障状态的情况下输出状态信号；
继电器控制器，耦合到继电器上，并且能够接收输出状态信号，从而当继电器控制器接收到输出状态信号时，激励继电器，引起在线路侧和负载侧之间的相线和中线导电路径中的电气中断；
负载电压传感器，能够测量在负载侧的相线和中线导电路径之间的电压，并且响应测量电压输出电压信号；及
电力中断系统，具有：电力中断控制器，耦合到故障传感器和负载电压传感器上，并且能够基于状态信号和电压信号响应对预定操作状态的检测而输出断开信号；和电力中断器，能够响应断开信号引起在线路侧和负载侧之间的相线和中线导电路径中的永久电气中断。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71130305P | 2005-08-24 | 2005-08-24 | |
| US60/711,303 | 2005-08-24 | ||
| US11/466,757 | 2006-08-23 | ||
| US11/466,757 US7372678B2 (en) | 2005-08-24 | 2006-08-23 | Circuit interrupting device with automatic test |
| PCT/US2006/033348 WO2007025202A2 (en) | 2005-08-24 | 2006-08-24 | Circuit interrupting device with automatic test |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101292406A true CN101292406A (zh) | 2008-10-22 |
| CN101292406B CN101292406B (zh) | 2012-08-22 |
Family
ID=37772467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2006800387179A Active CN101292406B (zh) | 2005-08-24 | 2006-08-24 | 带有自检的电路中断装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7372678B2 (zh) |
| CN (1) | CN101292406B (zh) |
| CA (1) | CA2620457C (zh) |
| MX (1) | MX2008002656A (zh) |
| WO (1) | WO2007025202A2 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106159871A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种保护电路及电路保护的方法 |
| US9733286B2 (en) | 2013-07-30 | 2017-08-15 | Industrial Technology Research Institute | Method for identifying electric appliance and apparatus and system thereof |
| CN109075551A (zh) * | 2016-05-07 | 2018-12-21 | 因特莱索有限责任公司 | 固态线路干扰电路中断器 |
| CN110297467A (zh) * | 2018-03-22 | 2019-10-01 | 罗斯蒙特公司 | 现场设备锁存继电器复位 |
| CN110703658A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-17 | 深圳供电局有限公司 | 一种虚拟电厂远程监控系统 |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7400477B2 (en) | 1998-08-24 | 2008-07-15 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Method of distribution of a circuit interrupting device with reset lockout and reverse wiring protection |
| US6437700B1 (en) | 2000-10-16 | 2002-08-20 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Ground fault circuit interrupter |
| US11217413B2 (en) * | 2004-09-13 | 2022-01-04 | Eaton Intelligent Power Limited | Electronically controlled fusible switching disconnect modules and devices |
| US11404233B2 (en) * | 2004-09-13 | 2022-08-02 | Eaton Intelligent Power Limited | Fusible switching disconnect modules and devices with tripping coil |
| AU2005285103B2 (en) * | 2004-09-13 | 2010-01-28 | Eaton Intelligent Power Limited | Fusible switching disconnect modules and devices |
| US11804350B2 (en) | 2004-09-13 | 2023-10-31 | Eaton Intelligent Power Limited | Fusible switching disconnect modules and devices with tripping coil |
| US20090212967A1 (en) * | 2004-10-15 | 2009-08-27 | Leviton Manufacturing Company, Inc | Circuit Interrupting System with Remote Test And Reset Activation |
| US7852606B2 (en) | 2005-08-24 | 2010-12-14 | Leviton Manufacturing Company, Inc. | Self-testing circuit interrupting device |
| US7372678B2 (en) * | 2005-08-24 | 2008-05-13 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Circuit interrupting device with automatic test |
| US7911746B2 (en) | 2006-06-01 | 2011-03-22 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | GFCI with self-test and remote annunciation capabilities |
| US8139328B2 (en) * | 2007-05-17 | 2012-03-20 | Levitron Manufacturing Company, Inc. | Fault circuit interrupting device with symmetrical inputs |
| CN101910856B (zh) | 2008-01-29 | 2014-06-18 | 立维腾制造有限公司 | 自测试故障电路中断器装置和方法 |
| US8737026B2 (en) * | 2008-08-26 | 2014-05-27 | Panasonic Corporation | Electric vehicle charging cord set |
| US8183869B2 (en) * | 2008-09-23 | 2012-05-22 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Circuit interrupter with continuous self-testing feature |
| US7986501B2 (en) * | 2009-03-05 | 2011-07-26 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Detecting and sensing actuation in a circuit interrupting device |
| EP2281711B1 (en) * | 2009-07-28 | 2017-07-05 | Bosch Automotive Service Solutions Inc. | Plug-in electric vehicle supply equipment |
| US8280670B2 (en) | 2009-10-20 | 2012-10-02 | General Electric Company | Method and apparatus for detecting failure of an actuator switching device |
| US20120075759A1 (en) * | 2009-10-27 | 2012-03-29 | Stephen Spencer Eaves | Safe Exposed Conductor Power Distribution System |
| US8781637B2 (en) | 2009-10-27 | 2014-07-15 | Voltserver Inc. | Safe exposed conductor power distribution system |
| US20120069476A1 (en) * | 2010-08-10 | 2012-03-22 | Steve Fabian | Thermally protected resettable GFCI |
| US8400321B2 (en) | 2010-11-15 | 2013-03-19 | General Electric Company | Methods and apparatus for operating an electronic trip device |
| US8861146B2 (en) | 2010-12-17 | 2014-10-14 | Pass & Seymour, Inc. | Electrical wiring device with protective features |
| CA2824411C (en) | 2011-01-19 | 2018-07-10 | Cooper Technologies Company | Electronically controlled fusible switching disconnect modules and devices |
| US11335528B2 (en) | 2011-01-19 | 2022-05-17 | Eaton Intelligent Power Limited | Fusible switching disconnect modules and devices with electromagnetic coil and trip mechanism |
| WO2012099726A1 (en) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | Cooper Technologies Company | Fusible switching disconnect modules and devices with in-line current detection |
| US8760824B2 (en) | 2011-03-04 | 2014-06-24 | Fairchild Semiconductor Corporation | Ground fault circuit interrupter (GFCI) monitor |
| US8526144B2 (en) * | 2011-03-31 | 2013-09-03 | Leviton Manufacturing Company, Inc. | Reset lockout with grounded neutral test |
| CN102780205B (zh) * | 2011-05-11 | 2015-01-14 | 黄华道 | 漏电检测保护电路 |
| US9551751B2 (en) | 2011-06-15 | 2017-01-24 | Ul Llc | High speed controllable load |
| US8619396B2 (en) | 2011-06-24 | 2013-12-31 | Renewable Power Conversion, Inc. | Renewable one-time load break contactor |
| US8526145B2 (en) | 2011-12-29 | 2013-09-03 | Hubbell Incorporated | Power on reset GFCI |
| CN103972856B (zh) * | 2013-01-24 | 2017-05-10 | 昆达电脑科技(昆山)有限公司 | 电动车供电装置及其控制方法 |
| US9118174B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-08-25 | Hubbell Incorporation | GFCI with voltage level comparison and indirect sampling |
| US9608433B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-03-28 | Hubbell Incorporated | GFCI test monitor circuit |
| US9438027B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-09-06 | General Electric Company | Systems and methods for power interruption |
| US9819177B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-11-14 | Pass & Seymour, Inc. | Protective device with non-volatile memory miswire circuit |
| CN104635149B (zh) * | 2013-11-08 | 2017-09-05 | 上海电科电器科技有限公司 | 电子式断路器的自检模块 |
| DE102013225732B4 (de) * | 2013-12-12 | 2023-08-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hochvolt-Sicherung für Fahrzeuge |
| US9759758B2 (en) | 2014-04-25 | 2017-09-12 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Ground fault detector |
| US10001526B2 (en) | 2014-10-17 | 2018-06-19 | Eaton Intelligent Power Limited | Self-testing ground fault circuit interrupter |
| US10020649B2 (en) | 2015-07-23 | 2018-07-10 | Pass & Seymour, Inc. | Protective device with self-test |
| CA2988160A1 (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-09 | Southwire Company, Llc | Open neutral detector |
| KR102039683B1 (ko) * | 2017-09-05 | 2019-11-01 | 한국수력원자력 주식회사 | 발전소 전력계통의 이중인입 차단기 시스템 |
| US11498147B2 (en) * | 2018-05-01 | 2022-11-15 | Illinois Tool Works Inc. | Single phase input detection and power source protection |
| CN110690682B (zh) | 2018-07-06 | 2022-08-05 | 帕西·西姆公司 | 用于拒绝向电气布线设备中的螺线管供电的电路和方法 |
| WO2020209523A1 (ko) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | 엘에스일렉트릭(주) | 보호계전기 검사 장치 |
| US10867763B1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-15 | Raytheon Company | Shape-memory-based dead-facing mechanisms for severing electrical connections |
Family Cites Families (96)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1770398A (en) | 1927-08-29 | 1930-07-15 | Reyrolle A & Co Ltd | Electric protective system |
| USRE20319E (en) | 1930-06-19 | 1937-04-06 | Simultaneously tkipping relaying | |
| US1870810A (en) | 1931-08-21 | 1932-08-09 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Transmission line stability system |
| US2309433A (en) | 1941-04-19 | 1943-01-26 | Gen Electric | Protective system |
| US3252086A (en) | 1962-07-16 | 1966-05-17 | Moisture Register Company | Electrical apparatus for determining moisture content by measurement of dielectric loss utilizing an oscillator having a resonant tank circuit |
| US3259802A (en) | 1963-06-03 | 1966-07-05 | Gen Electric | Ground fault responsive protective system for electric power distribution apparatus |
| US3668474A (en) | 1970-10-19 | 1972-06-06 | Wayne Electronic Products Co | Apparatus for automatic relay system testing |
| US4140964A (en) * | 1977-01-18 | 1979-02-20 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | High voltage breakdown test circuit for insulation testing utilizing a predetermined fixed amount of energy |
| US4159499A (en) | 1977-06-20 | 1979-06-26 | Bereskin Alexander B | Ground fault detection and protection circuit |
| US5202662A (en) | 1978-09-07 | 1993-04-13 | Leviton Manufacturing Company, Inc. | Resettable circuit breaker for use in ground fault circuit interrupters and the like |
| US4314300A (en) | 1979-11-09 | 1982-02-02 | Griffith Charles E | Fused short circuit and grounding switch |
| US4455654B1 (en) | 1981-06-05 | 1991-04-30 | Test apparatus for electronic assemblies employing a microprocessor | |
| US4707759A (en) | 1985-02-27 | 1987-11-17 | Bodkin Lawrence E | Universal fault circuit interrupter |
| DE3537140A1 (de) | 1985-10-18 | 1987-04-23 | Turck Werner Kg | Selbstueberwachender fehlerstromschutzschalter |
| US4751608A (en) | 1986-10-14 | 1988-06-14 | Data Security, Inc. | Bulk degausser |
| EP0364690A3 (en) * | 1988-08-23 | 1990-07-18 | Dana Farber Cancer Institute | The alpha-subunit of the mac-1 leukocyte adhesion receptor |
| US5270900A (en) | 1989-06-01 | 1993-12-14 | Allied-Signal Inc. | Solenoid response detector |
| US5136458A (en) | 1989-08-31 | 1992-08-04 | Square D Company | Microcomputer based electronic trip system for circuit breakers |
| US5386183A (en) | 1990-01-03 | 1995-01-31 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for sensing a ground fault in a motor control system |
| US5175403A (en) | 1991-08-22 | 1992-12-29 | Cooper Power Systems, Inc. | Recloser means for reclosing interrupted high voltage electric circuit means |
| US5309310A (en) | 1992-01-21 | 1994-05-03 | Felchar Manufacturing Corporation | Combined ground fault interrupter circuit and remote control on/off device |
| US5214560A (en) | 1992-06-19 | 1993-05-25 | Square D Company | Microprocessor watch-dog monitor for electronic trip units |
| US5424894A (en) | 1992-11-24 | 1995-06-13 | Briscall; W. Brian | Electrical line-fault detector and circuit breaker device |
| US5475609A (en) | 1993-03-05 | 1995-12-12 | Square D Company | Load interrupter system |
| US5477412A (en) | 1993-07-08 | 1995-12-19 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Ground fault circuit interrupter incorporating miswiring prevention circuitry |
| US6292337B1 (en) | 1993-08-05 | 2001-09-18 | Technology Research Corporation | Electrical system with arc protection |
| US5418678A (en) * | 1993-09-02 | 1995-05-23 | Hubbell Incorporated | Manually set ground fault circuit interrupter |
| US5450328A (en) * | 1994-03-21 | 1995-09-12 | Square D Company | System for measuring line to ground impedance |
| CZ54497A3 (en) | 1994-08-24 | 1997-07-16 | Rainer Berthold | Protective circuit breaker with automatic monitoring device |
| US6532424B1 (en) | 1995-03-13 | 2003-03-11 | Square D Company | Electrical fault detection circuit with dual-mode power supply |
| FR2731838B1 (fr) | 1995-03-16 | 1997-06-06 | Schneider Electric Sa | Appareil electrique de protection differentielle a circuit test |
| US5600524A (en) | 1995-05-04 | 1997-02-04 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Intelligent ground fault circuit interrupter |
| DE19529013C2 (de) | 1995-07-26 | 1999-09-30 | Siemens Ag | Verfahren zur Funktionsprüfung eines mechanischen Schaltelementes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| AU1522397A (en) * | 1995-12-29 | 1997-07-28 | Tower Manufacturing Corporation | Ground fault circuit interrupter |
| US5875087A (en) | 1996-08-08 | 1999-02-23 | George A. Spencer | Circuit breaker with integrated control features |
| US5784753A (en) | 1996-12-26 | 1998-07-28 | Minuteman International, Inc. | Carpet spotting machine with thermostatic protection against overflow |
| US5825599A (en) | 1997-05-05 | 1998-10-20 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Ground fault circuit interrupter system with uncommitted contacts |
| US6456471B1 (en) | 1998-02-19 | 2002-09-24 | Square D Company | Test, reset and communications operations in an ARC fault circuit interrupter with optional memory and/or backup power |
| US6054865A (en) * | 1998-03-03 | 2000-04-25 | Associated Research, Inc. | Multiple function electrical safety compliance analyzer |
| US5969920A (en) | 1998-03-27 | 1999-10-19 | Eaton Corporation | Test circuit for verifying operation of an arc fault detector |
| US5982593A (en) | 1998-05-12 | 1999-11-09 | Eaton Corporation | Circuit interrupter with test actuator for ground fault and arc fault test mechanisms |
| US6262871B1 (en) * | 1998-05-28 | 2001-07-17 | X-L Synergy, Llc | Fail safe fault interrupter |
| US6266219B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-07-24 | Pass & Seymour, Inc. | Combination ground fault and arc fault circuit interrupter |
| FR2782409B1 (fr) * | 1998-08-14 | 2002-11-29 | Schneider Electric Ind Sa | Transformateur immerge auto-protege par un dispositif incluant un disjoncteur et des fusibles |
| US6246558B1 (en) | 1998-08-24 | 2001-06-12 | Leviton Manufacturing Company | Circuit interrupting device with reverse wiring protection |
| US6040967A (en) * | 1998-08-24 | 2000-03-21 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Reset lockout for circuit interrupting device |
| US6437700B1 (en) | 2000-10-16 | 2002-08-20 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Ground fault circuit interrupter |
| US6253121B1 (en) | 1998-09-03 | 2001-06-26 | Balboa Instruments, Inc. | Control system for bathers with ground continuity and ground fault detection |
| US6052266A (en) | 1998-10-01 | 2000-04-18 | Tower Manufacturing Corporation | Ground fault circuit interrupter |
| US6052265A (en) | 1998-11-20 | 2000-04-18 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Intelligent ground fault circuit interrupter employing miswiring detection and user testing |
| US5994883A (en) | 1998-12-11 | 1999-11-30 | Liu; Daniel | Alternating current power control device |
| US6421618B1 (en) | 1998-12-28 | 2002-07-16 | General Electric Company | Incipient leakage current fault detection apparatus and method |
| US6426634B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-07-30 | George A. Spencer | Circuit breaker with integrated self-test enhancements |
| US6426632B1 (en) | 1999-03-29 | 2002-07-30 | George A. Spencer | Method and apparatus for testing an AFCI/GFCI circuit breaker |
| US6191589B1 (en) | 1999-03-29 | 2001-02-20 | George A. Spencer | Test circuit for an AFCI/GFCI circuit breaker |
| US6433977B1 (en) | 1999-04-16 | 2002-08-13 | Pass & Seymour, Inc. | Combo AFCI/GFCI with single test button |
| JP4707204B2 (ja) | 1999-10-08 | 2011-06-22 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体記憶装置 |
| US6262550B1 (en) | 1999-12-17 | 2001-07-17 | General Electric Company | Electrical motor monitoring system and method |
| US6522510B1 (en) | 2000-11-21 | 2003-02-18 | Pass & Seymour, Inc. | Ground fault circuit interrupter with miswire protection and indicator |
| US7133266B1 (en) | 2000-11-21 | 2006-11-07 | Pass & Seymour, Inc. | Electrical wiring device |
| US6980005B2 (en) | 2003-09-23 | 2005-12-27 | Pass & Seymar, Inc. | Circuit protection device with timed negative half-cycle self test |
| US7173799B1 (en) | 2004-02-03 | 2007-02-06 | Pass & Seymour, Inc. | Protection device with a sandwiched cantilever breaker mechanism |
| US6674289B2 (en) | 2000-02-17 | 2004-01-06 | Pass & Seymour, Inc. | Circuit protection device with half cycle self test |
| US20050264427A1 (en) | 2000-03-03 | 2005-12-01 | The Gov. Of The Usa As Repres. By The Secretary Of The Dept. Of Health And Human Services | Electrical injury protection system |
| US6421214B1 (en) | 2000-03-03 | 2002-07-16 | Pass & Seymour, Inc. | Arc fault or ground fault detector with self-test feature |
| US7212386B1 (en) | 2000-11-21 | 2007-05-01 | Pass & Seymour, Inc. | GFCI with miswire lockout |
| US6807035B1 (en) | 2000-11-28 | 2004-10-19 | Hubbell Incorporated | Fault interrupter using microcontroller for fault sensing and automatic self-testing |
| US7253629B1 (en) | 2000-11-29 | 2007-08-07 | Pass & Seymour, Inc. | Circuit protection device with grounded neutral half cycle self test |
| US6502265B2 (en) | 2000-12-21 | 2003-01-07 | Maytag Corporation | Interactive control system for a laundry appliance |
| US6807036B2 (en) | 2001-04-26 | 2004-10-19 | Hubbell Incorporated | Digital fault interrupter with self-testing capabilities |
| US6831819B2 (en) | 2001-09-09 | 2004-12-14 | David C. Nemir | Fail safe fault interrupter using secondary breaker |
| US7173428B2 (en) | 2001-11-13 | 2007-02-06 | Hurwicz Maxim D | Portable circuit interrupter shutoff testing device and method |
| DE10210920B4 (de) | 2002-03-13 | 2005-02-03 | Moeller Gmbh | Leistungsschalter mit elektronischem Auslöser |
| KR100434153B1 (ko) | 2002-04-12 | 2004-06-04 | 엘지산전 주식회사 | 하이브리드 직류 전자 접촉기 |
| US7149065B2 (en) | 2003-06-16 | 2006-12-12 | Hubbell Incorporated | Self testing digital fault interrupter |
| CA2531416C (en) | 2003-07-09 | 2015-03-24 | Isra-Juk Electronics Ltd. | System, apparatus and method for detection of electrical faults |
| JP2005057965A (ja) | 2003-08-07 | 2005-03-03 | Toyota Industries Corp | 電力変換装置 |
| US7443309B2 (en) | 2004-12-01 | 2008-10-28 | Hubbell Incorporated | Self testing ground fault circuit interrupter (GFCI) |
| US7195500B2 (en) | 2005-02-25 | 2007-03-27 | Huadao Huang | Ground fault circuit interrupter with end of life indicators |
| US7295415B2 (en) | 2005-02-25 | 2007-11-13 | Huadao Huang | Circuits for circuit interrupting devices having automatic end of life testing function |
| US7289306B2 (en) | 2005-02-25 | 2007-10-30 | Huadao Huang | Ground fault circuit interrupter containing a dual-function test button |
| US7265956B2 (en) | 2005-02-25 | 2007-09-04 | Huadao Huang | Ground fault circuit interrupter containing a dual-function test button |
| US7372678B2 (en) | 2005-08-24 | 2008-05-13 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Circuit interrupting device with automatic test |
| US7852606B2 (en) | 2005-08-24 | 2010-12-14 | Leviton Manufacturing Company, Inc. | Self-testing circuit interrupting device |
| US20070091520A1 (en) | 2005-09-28 | 2007-04-26 | Mario Angelides | Ground fault circuit interrupter having an integrated variable timer |
| CN1328591C (zh) | 2005-12-26 | 2007-07-25 | 通领科技集团有限公司 | 接地故障断路器寿命终止检测保护方法及其电路 |
| US7486492B2 (en) | 2006-01-18 | 2009-02-03 | Eaton Corporation | Electrical switching apparatus including a second trip circuit responding to failure of a first trip circuit to provide a repetitive signal |
| US20070208520A1 (en) | 2006-03-01 | 2007-09-06 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Systems, devices, and methods for arc fault management |
| EP2428670B1 (en) | 2006-04-03 | 2021-06-09 | Delphi Technologies IP Limited | Drive circuit for an injector arrangement |
| US7315437B2 (en) | 2006-05-31 | 2008-01-01 | Hubbell Incorporated | Self testing ground fault circuit interrupter (GFCI) with end of life (EOL) indicator, secondary power supply for EOL and self test circuitry, and device for opening line hot when EOL occurs |
| US7911746B2 (en) | 2006-06-01 | 2011-03-22 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | GFCI with self-test and remote annunciation capabilities |
| US7626788B2 (en) | 2006-07-24 | 2009-12-01 | Suzhou Songbao Electric Co., Ltd. | Control circuit of ground fault circuit interrupter (GFCI) |
| US8233251B2 (en) | 2007-09-30 | 2012-07-31 | Huadao Huang | Circuit interrupting device with interconnecting reset and test buttons |
| US8300368B2 (en) | 2007-09-30 | 2012-10-30 | Huadao Huang | Circuit interrupting device with end-of life testing, reverse wiring and high voltage surge capability |
| US7940498B2 (en) | 2007-09-30 | 2011-05-10 | Huadao Huang | Circuit interrupting device with high voltage surge protection |
| CN101910856B (zh) | 2008-01-29 | 2014-06-18 | 立维腾制造有限公司 | 自测试故障电路中断器装置和方法 |
-
2006
- 2006-08-23 US US11/466,757 patent/US7372678B2/en active Active
- 2006-08-24 CN CN2006800387179A patent/CN101292406B/zh active Active
- 2006-08-24 CA CA2620457A patent/CA2620457C/en active Active
- 2006-08-24 WO PCT/US2006/033348 patent/WO2007025202A2/en active Application Filing
- 2006-08-24 MX MX2008002656A patent/MX2008002656A/es active IP Right Grant
-
2008
- 2008-05-09 US US12/118,419 patent/US7800874B2/en active Active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9733286B2 (en) | 2013-07-30 | 2017-08-15 | Industrial Technology Research Institute | Method for identifying electric appliance and apparatus and system thereof |
| CN109075551A (zh) * | 2016-05-07 | 2018-12-21 | 因特莱索有限责任公司 | 固态线路干扰电路中断器 |
| CN109075551B (zh) * | 2016-05-07 | 2021-01-15 | 因特莱索有限责任公司 | 固态线路干扰电路中断器 |
| CN106159871A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种保护电路及电路保护的方法 |
| CN110297467A (zh) * | 2018-03-22 | 2019-10-01 | 罗斯蒙特公司 | 现场设备锁存继电器复位 |
| CN110297467B (zh) * | 2018-03-22 | 2023-03-31 | 罗斯蒙特公司 | 工业过程的现场设备以及控制其的方法、工业过程控制系统 |
| CN110703658A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-17 | 深圳供电局有限公司 | 一种虚拟电厂远程监控系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2620457A1 (en) | 2007-03-01 |
| US7800874B2 (en) | 2010-09-21 |
| CN101292406B (zh) | 2012-08-22 |
| MX2008002656A (es) | 2008-09-26 |
| CA2620457C (en) | 2013-10-22 |
| US20090040667A1 (en) | 2009-02-12 |
| US20080002313A1 (en) | 2008-01-03 |
| WO2007025202A3 (en) | 2007-10-04 |
| US7372678B2 (en) | 2008-05-13 |
| WO2007025202A2 (en) | 2007-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101292406B (zh) | 带有自检的电路中断装置 | |
| JP6068796B2 (ja) | 形状記憶合金作動回路遮断器 | |
| CN102016307B (zh) | 用于形状记忆合金致动器的过热保护 | |
| CN101894693A (zh) | 采用活性材料激活的电路设备 | |
| MX2007012789A (es) | Interruptor de circuito que incluye un sensor de corriente de alambre de desviacion y un procesador que tiene una funcion de prediccion de sobrecarga termica. | |
| US20020080003A1 (en) | ARC responsive thermal circuit breaker | |
| Duerig | Applications of shape memory | |
| EP1955347A2 (en) | Circuit breaker including open neutral interlock | |
| US6472882B1 (en) | Fail-safe electronic circuit breaker | |
| TW201222611A (en) | Overload relay switch without springs | |
| CA2645469C (en) | Gfci with miswire protection having unitary receptacle and load conductors after proper installation | |
| KR100824337B1 (ko) | 기존 교류 전류를 전하는 회로에 발전기를 연결하고 분리하기 위한 방법과 연결 장치 | |
| CN108872840A (zh) | 一种模拟断路器 | |
| CN107464729A (zh) | 包括转子组件的断路器 | |
| US20040036565A1 (en) | Methods and apparatus for actuating and deactuating a switching device using magnets | |
| TW200816253A (en) | Temperature-fuse connection structure | |
| US9214798B1 (en) | Range infinite switch with integral GFCI subsystem | |
| CN102064062A (zh) | 一种开关装置 | |
| CN102195272A (zh) | 用于电子装置的温度保护系统 | |
| EP3016126B1 (en) | Magnetically driven trip mechanism for an overload relay | |
| CN209001576U (zh) | 一种交流接触器线圈过热保护结构 | |
| CN102222877B (zh) | 电接线保护装置 | |
| JPH0265028A (ja) | 電路保護素子 | |
| CN205791470U (zh) | 一种新型电机保护装置 | |
| Bravo et al. | Air Conditioner Stalling Unit Level Solutions Test Report |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1125494 Country of ref document: HK |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: WD Ref document number: 1125494 Country of ref document: HK |