CN101453113B - 具有电路状态检测功能的接地故障断路装置 - Google Patents

Abstract

一种具有反向接线保护功能、电路状态检测功能的接地故障断路装置，其中包括一个自检控制电路。当接地故障断路装置处于脱扣状态，自检控制电路周期性的检测电路状态，如果出现某些故障比如漏电信号检测电路中出现元件损坏而无法输出触发控制信号，自检控制电路会产生一个电路控制信号控制电路停止工作，从而提高安全保护性能。

Description

具有电路状态检测功能的接地故障断路装置

技术领域

本发明涉及一种接地故障断路装置，尤其涉及一种具有反向接线保护功能、电路状态检测功能的接地故障断路装置。

背景技术

为了家用电器等其他电气设备的使用安全，出现了具有反向接线保护功能、漏电保护功能的接地故障断路装置。本发明的申请人的实用新型专利02243497.6和美国专利US7019952介绍了一种漏电保护插座，这两个专利文献在此处全文引用。如果接线错误，电源输入线反接至电路输出端时，该漏电保护插座可以阻止电路输入端、插座输出端与电路输出端的电连接，插座输出端无电压输出；而只有当正确的从电路输入端接入电源时，才能完成电路输入端、插座输出端与电路输出端的电连接，插座输出端才有电压输出。

尽管现有接地故障断路装置具有反向接线保护功能，但在出现某些故障比如漏电信号放大集成电路损坏的情况下，可能引起漏电检测功能的失效而带来安全隐患，因此还希望提供具有电路状态检测功能的接地故障断路装置。

发明内容

现有的接地故障断路装置都包括漏电信号检测电路和电磁脱扣机构，电磁脱扣机构可以受漏电信号检测电路输出的触发控制信号的控制而动作，实现漏电保护功能。但在出现某些故障比如漏电信号检测电路中出现元件损坏的情况下，可能引起漏电检测功能的失效而带来安全隐患。

本发明主要提供一种具有电路状态检测功能的接地故障断路装置，该接地故障断路装置包括：漏电信号检测电路，电磁脱扣机构，复位传动部分，自检控制电路，选通开关。其中所述电磁脱扣机构包括一个第一可控硅器件，该电磁脱扣机构可受所述漏电检测电路控制而动作。其中所述复位传动部分包括一个复位按钮，该复位按钮可以处于一个第一位置和一个第二位置；当所述复位按钮处于所述第二位置时，所述电磁脱扣机构受所述漏电检测电路控制而动作，所述复位按钮回复到所述第一位置。其中所述自检控制电路包括一个第一控制器件和一个第二控制器件；所述第一控制器件可以通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接；当所述第一控制器件通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接时，第一控制器件给所述漏电信号检测电路提供模拟漏电信号，并由所述漏电信号检测电路反馈一个触发信号给所述第一可控硅器件的控制极，所述第一控制器件根据所述反馈的触发信号来选择抑制所述模拟漏电信号或者给所述第二控制器件提供一个控制信号；所述第二控制器件根据所述第一控制器件提供的控制信号来产生一个电路控制信号控制电路工作。

在本发明的改进设计中还包括短路保护元件和状态显示器件，其中，短路保护器件用于根据所述第二控制器件产生的所述电路控制信号而断开电路连接，状态显示器件用于根据所述短路保护元件的状态变化显示不同状态，以方便使用者判断所述接地故障断路装置的工作状态。

当所述第一控制器件通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接时，自检控制电路周期性的检测电路状态，如果出现某些故障比如漏电信号检测电路中出现元件损坏而无法输出触发控制信号，所述自检控制电路会产生一个电路控制信号控制电路停止工作。其中，包括第一控制器件在内的一个电流回路给漏电信号检测电路提供模拟漏电信号，该过程中有电流流过所述电磁脱扣机构，但其电流不足以使电磁脱扣机构动作，避免不期望的误动作。在具体实施例中，例如但不限于，所述第一控制器件和所述第二控制器件可以分别用光电耦合器件和可控硅器件来实现，可以通过熔断例如但不限于保险丝的短路保护元件达到停止电路工作的目的，同时由例如但不限于发光二极管的状态显示器件显示电路工作状态。

本发明中，第一可控硅器件的阳极通过一个至少包括一个电阻的支路引入阳极电压偏置，并通过所述选通开关与另一支路连接从而与所述至少包括一个电阻的支路并联。其中，当所述第一可控硅器件的阳极通过所述选通开关与所述另一支路连接时，所述第一可控硅器件的阳极与所述第一控制器件的连接断开，以使得所述自检控制电路失效，此时接地故障断路装置输入、输出端正常连接。当检测到漏电信号，所述第一可控硅器件被触发导通，此时流过电磁脱扣机构的电流足以使其完成动作，断开输入、输出端的连接。

现有的具有反向接线保护功能的接地故障断路装置，在正常使用时，由初始脱扣状态按下复位按钮到实现复位导通工作状态，该过程中电磁脱扣机构的动作需要电磁线圈流过足够电流产生的磁场驱动，而电磁线圈中流过大电流只能在交流电周期的半周期中实现。本发明在提供具有反向接线保护功能、电路状态检测功能的接地故障断路装置的基础之上，还做了进一步改进，可以使电磁线圈中在交流电周期的任意半周期连续流过大电流。该改进可以由以下两种方案实现：第一种方案的接地故障断路装置，还包括一组开关，通过这一组开关可以分别给所述第一可控硅器件的阳极和控制级引入直流电压信号；该组开关可以采用两个开关，分别给所述第一可控硅器件的阳极、控制极引入直流电压，该组开关也可以采用一个开关给所述第一可控硅器件的阳极、控制极引入直流电压，此时所述第一可控硅器件的阳极和控制极之间有支路连接，为防止所述第一可控硅器件的意外导通，需要在可控硅器件的阳极和开关中设置一个单向导通器件。第二种方案的接地故障断路装置，还包括一个动作控制机构，该动作控制机构受输入电信号控制使复位传动部分动作有效或者失效。其中第二种方案中，当接地故障断路器未正确接入电源时，动作控制机构使复位传动部分动作失效。

附图说明

图1为本发明第一个实施例在脱扣状态下的侧面剖视图；

图2为本发明第一个实施例在按下复位按钮时的侧面剖视图；

图3为本发明第一个实施例在复位状态下的侧面剖视图；

图4为本发明第一个实施例的电路图；

图5为本发明第二个实施例在脱扣状态下的侧面剖视图；

图6为本发明第二个实施例在复位状态下的侧面剖视图；

图7为本发明第二个实施例的电路图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合本发明的具体实施例作进一步说明，但其不限制本发明。

以下结合图1、图2、图3和图4详细说明本发明的第一个实施例。

参考图1、图2、图3、图4，支架5下面有输入端导线对36，其上设置有电触头67、68；输入端导线对36的两侧设有插座导线对38，其上设置有电触头66、69；在输入端导线对36及插座导线对38的下方设有输出端导线对37，输出端导线对37上设置有电触头61、62、63、64分别与输入端导线对36及插座导线对38上的电触头66、67、68、69相对应，其中电触头61和62连通，电触头63和64连通；以上这些电触头对应图4中的复位开关。

在支架5上方设有复位按钮8，复位按钮8连接复位销9，复位销9穿过支架5，复位按钮8和支架5之间设有复位弹簧21，复位弹簧21套在复位销9上；支架5下方设有托架26，托架26可以托起输出端导线对37，托架26下方设有脱扣器27，托架26和脱扣器27都有中央穿孔，复位销9伸入到这两个中央穿孔之中。

托架26的侧面设有三个跳线11、12、13连接到电路板6上；跳线11上设有电触头58，跳线12上设有双面电触头57，跳线13上设有电触头56。电触头58、57、56上下对齐，电触头58在上方，电触头57在中间，电触头56在下方，这三个触头对应选通开关SW3。跳线12的水平方向臂在托架26的两个水平伸出部分之间并受其钳制，脱扣状态下电触点57和电触点56接触，当托架26抬起时会托起跳线12从而使电触点57和电触点58接触，同时断开电触点57和电触点56的接触。

脱扣器27中有一个L型锁扣24，锁扣24的水平臂伸入脱扣器27并穿过中央穿孔，锁扣24的水平臂上设有穿孔25，锁扣24可以在穿孔25对齐中央穿孔的位置和偏离中央穿孔的位置之间沿水平方向移动。

L型锁扣24的一侧设有脱扣组件，包括电磁线圈33、脱扣弹簧32和脱扣铁芯31；电磁线圈33对应图4中的SOL，脱扣铁芯31的一端与脱扣弹簧32连接，并一起置于电磁线圈33中间；脱扣铁芯31另一端的凹槽34与锁扣24的垂直臂上的穿孔28啮合，当电磁线圈33流过足够大的电流时，脱扣铁芯31可以受磁力影响沿水平方向运动，从而带动锁扣24相应地运动。

脱扣器27的下方，设有开关SW1、SW2，包括两条连接到电路板6上的弹性金属片41和42，这两条弹性金属片的顶端分别设置的电触头53和电触头54，以及与之对应的在电路板6上设置的两个电触头51和52；当脱扣器27压下时，电触头53与电触头51接触导通，同时电触头54和电触头52接触导通。

如图4，所述第一控制器件由光电耦合器件IC2实现，所述第二控制器件由可控硅SCR2实现。

参考图1、图2、图3和图4，在脱扣状态，输入端导线对36、插座导线对38与输出端导线对37处于断开状态。当错误的把电源从输出端接入，按下复位按钮8，复位销9压在L型锁扣24的水平臂上，脱扣器27随着向下移动，压下弹性金属片41、42使开关SW1、SW2连通，因为输入端、输出端接点处于断开状态，SCR1不能导通，电磁线圈33中没有足够大的电流流过，无法带动L型锁扣24移动，当复位按钮8因复位弹簧21的作用向上弹起，脱扣器27随着弹性金属片41、42的作用回复到初始位置，输入端导线对36、插座导线对38与输出端导线对37仍然处于断开状态，输出端及插座不得电。

继续参考图1、图2、图3、图4，当输入端正确接入电源，输入端导线对36、插座导线对38与输出端导线对37仍然处于断开状态时，电触点56和57接触，开关SW3的2、3脚闭合，LED亮起。此时由SOL、R4、SW3、IC2初级、R3、D5构成电流回路，给RING1检测环提供模拟漏电信号，IC1的5脚产生一个控制触发信号，使SCR1导通，SCR1导通后短路掉模拟漏电信号回路，停止了给RING1检测环提供模拟漏电信号，IC1的5脚就停止产生控制触发信号；当SCR1不再导通时，由SOL、R4、SW3、IC2初级、R3、D5构成的电流回路开始下一轮给RING1检测环提供模拟漏电信号，此过程随交流电信号周期进行。当电路中出现故障导致IC1的5脚不能输出控制触发信号时，IC2的初级导通，次级也导通，触发SCR2导通，从而使保险丝F1被快速烧断，LED熄灭，电路寿命终止。

当正确的由输入端接入电源，按下复位按钮8，复位销9压在L型锁扣24的水平臂上，脱扣器27随着向下移动，压下弹性金属片41、42使开关SW1、SW2连通，此时SCR1导通，电磁线圈33中有足够大的电流流过，脱扣铁芯31受磁力影响而移动，从而带动L型锁扣24移动，使得复位销9可以从穿孔25中穿过从而与L型锁扣24啮合，当复位按钮8因复位弹簧21的作用向上弹起，带动脱扣器27随之向上移动，开关SW1、SW2随即断开，电触点57和58接触，开关SW3的1、2脚闭合，包括IC2初级在内的模拟漏电信号回路停止工作，输入端导线对36、插座导线对38与输出端导线对37处于连通状态，输出端及插座得电。

以下结合图5、图6和图7详细说明本发明的第二个实施例。

参考图5、图6、图7，支架105下面有输入端导线对136，其上设置有电触头167、168；输入端导线对136的两侧设有插座导线对138，其上设置有电触头166、169；在输入端导线对136及插座导线对138的下方设有输出端导线对137，输出端导线对137上设置有电触头161、162、163、164分别与输入端导线对136及插座导线对138上的电触头166、167、168、169相对应，其中电触头161和162连通，电触头163和164连通；以上这些电触头对应图7中的复位开关。

在支架105上方设有复位按钮108，复位按钮108连接复位销109，复位销109穿过支架105，复位销109末端有凹槽122和锥形头110，复位按钮108和支架105之间设有复位弹簧121，复位弹簧121套在复位销109上；支架105下方设有脱扣器126，脱扣器126可以托起输出端导线对137，脱扣器126有中央穿孔，复位销109伸入到这个中央穿孔之中。

脱扣器126的侧面设有跳线111、112连接到电路板106上；跳线111上设有电触头158，跳线112上设有双面电触头157，电路板106上设有电触头156；电触头158、157、156上下对齐，电触头158在上方，电触头157在中间，电触头156在下方，这三个触头对应选通开关SW1。跳线112的水平方向臂在脱扣器126的两个水平伸出部分之间并受其钳制，脱扣状态下电触点157和电触点156接触，当脱扣器126抬起时会托起跳线112从而使电触点157和电触点158接触，同时断开电触点157和电触点156的接触。

脱扣器126中有一个L型锁扣124，锁扣124的水平臂伸入脱扣器126并穿过中央穿孔。锁扣124的水平臂上设有穿孔125，锁扣124可以在穿孔125对齐中央穿孔的位置和偏离中央穿孔的位置之间沿水平方向移动。

L型锁扣124的一侧设有脱扣组件，包括电磁线圈133、脱扣弹簧132和脱扣铁芯131。电磁线圈133对应图7中的SOL，脱扣铁芯131的一端与脱扣弹簧132连接，并一起置于电磁线圈133中间。脱扣铁芯131另一端的凹槽134与锁扣124的垂直臂上的穿孔128啮合，当电磁线圈133中流过足够大的电流时，脱扣铁芯131可以受磁力影响沿水平方向运动，从而带动锁扣124相应地运动。L型锁扣124的另一侧设有电磁线圈143、弹簧142和脱扣衔铁141，衔铁141连着一个挡板144，电磁线圈143对应图7中的RELAY。

继续参考图5、图6和图7，在脱扣状态，输入端导线对136、插座导线对138与输出端导线对137处于断开状态。

当错误的把电源从输出端接入，由于输入、输出接点处于断开状态，电磁线圈143在输入侧，没有供电电源，衔铁141不能移动，L型锁扣124处于挡板144和脱扣铁芯131之间，在弹簧142、132的相互作用下，锁扣124保持在一个位置，使得复位销109可以自由穿过穿孔125而无法与锁扣124啮合，脱扣器126无法随之向上移动，输入输出接点无法闭合，输出端及插座不得电。

如图7，所述第一控制器件由光电耦合器件IC2实现，所述第二控制器件由可控硅SCR2实现。

当输入端正确接入电源，输入端导线对136、插座导线对138与输出端导线对137仍然处于断开状态时，电触点156和157接触，开关SW1的2、3脚闭合，LED亮起。由SOL、R4、SW1、IC2初级、R3、D5构成电流回路，给RING1检测环提供模拟漏电信号，IC1的5脚产生一个控制触发信号，使SCR1导通，SCR1导通后短路掉模拟漏电信号回路，停止了给RING1检测环提供模拟漏电信号，IC1的5脚就停止产生控制触发信号；当SCR1不再导通时，由SOL、R4、SW1、IC2初级、R3、D5构成的电流回路开始下一轮给RING1检测环提供模拟漏电信号，此过程随交流电信号周期进行。当电路中出现故障导致IC1的5脚不能输出控制触发信号时，IC2的初级导通，次级也导通，触发SCR2导通，从而使保险丝F1被快速烧断，LED熄灭，电路寿命终止。

当正确的由输入端接入电源，电磁线圈143通电，衔铁141移动，锁扣124随之移动到可以被复位销109挂起的位置，按下复位按钮108，复位销109末端的锥形头110穿过穿孔125，凹槽122与锁扣124啮合，当复位按钮108因复位弹簧121的作用向上弹起，带动脱扣器126随之向上移动，电触点157和158接触，开关SW1的1、2脚闭合，包括IC2初级在内的模拟漏电信号回路停止工作，输入端导线对136、插座导线对138与输出端导线对137处于连通状态，输出端及插座得电。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应当可以根据本发明做出各种相应的改变，但这些相应的改变都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种接地故障断路装置，其包括：漏电信号检测电路，电磁脱扣机构，复位传动部分，自检控制电路，选通开关；

其中所述电磁脱扣机构包括一个第一可控硅器件，该电磁脱扣机构可受所述漏电信号检测电路控制而动作；

其中所述复位传动部分包括一个复位按钮，该复位按钮可以处于一个第一位置或一个第二位置；当所述复位按钮处于所述第二位置时，所述电磁脱扣机构受所述漏电信号检测电路控制而动作，所述复位按钮回复到所述第一位置；

其中所述自检控制电路包括：

一个第一控制器件和一个第二控制器件，其中所述第一控制器件可通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接；

当所述第一控制器件通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接时，第一控制器件给所述漏电信号检测电路提供模拟漏电信号，并由所述漏电信号检测电路反馈一个触发信号给所述第一可控硅器件的控制极；

所述第一控制器件根据所述反馈的触发信号来选择抑制所述模拟漏电信号或者给所述第二控制器件提供一个控制信号；

所述第二控制器件根据所述第一控制器件提供的控制信号来产生一个电路控制信号。

2.根据权利要求1所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述第一控制器件包括光电耦合器件，其中，所述光电耦合器件的初级通过所述选通开关与所述第一可控硅器件的阳极连接，其次级输出端连接到所述第二控制器件。

3.根据权利要求2所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述第二控制器件包括一个第二可控硅器件，其中，所述光电耦合器件的次级输出端连接到所述第二可控硅器件的控制极。

4.根据权利要求1、2或3所述的接地故障断路装置，其特征在于，还包括

一个短路保护元件，用于根据所述第二控制器件产生的所述电路控制信号而断开电路连接；和

一个状态显示器件，用于根据所述短路保护元件的状态显示所述接地故障断路装置的工作状态。 

5.根据权利要求4所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述第一可控硅器件的阳极通过一个至少包括一个电阻的支路引入阳极电压偏置，并通过所述选通开关与另一支路连接从而与所述至少包括一个电阻的支路并联；

其中，当所述第一可控硅器件的阳极通过所述选通开关与所述另一支路连接时，所述第一可控硅器件的阳极与所述第一控制器件的连接断开，以使得所述自检控制电路失效。

6.根据权利要求5所述的接地故障断路装置，其特征在于，还包括一组开关，通过该组开关分别给所述第一可控硅器件的阳极和控制级引入直流电压信号。

7.根据权利要求5所述的接地故障断路装置，其特征在于，还包括一个动作控制机构，用于受所述接地故障断路装置的输入电源信号控制，以使所述复位传动部分动作有效或者失效。

8.根据权利要求7所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述动作控制机构包括一个带铁芯的电磁线圈，该电磁线圈中的铁芯连接一个挡板。

9.根据权利要求4所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述短路保护元件包括保险丝。

10.根据权利要求4所述的接地故障断路装置，其特征在于，所述状态显示器件包括发光二极管或蜂鸣器。 

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