CN101740271A - 漏电断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种漏电断路器，包括壳体和设置在所述壳体内的控制电路板，所述控制电路板上安装有一对弹性动触头桥臂、复位机构、脱扣机构、测试机构，以及连接输出电源线的输出接线片；所述脱扣机构包括脱扣器、锁扣以及电磁元件，其中，所述脱扣器的向两侧延伸设置的提臂置于动触头桥臂下方，在控制电路板和电磁元件之间还设有导体片；所述动触头桥臂的一端和所述输出接线片的一端分别穿过所述电磁元件并与所述导体片一起连接至控制电路板。根据本发明的漏电断路器在实现常规漏电保护功能的同时，亦可实现接地异常保护、反向接线保护以及电源线保护的功能。

Description

漏电断路器

技术领域

本发明涉及一种漏电断路器(GFCI)，尤其是一种应用于电器插头的漏电断路器。

背景技术

传统的漏电断路器往往是在被保护电路发生故障(漏电、过载或短路)时分断，只能实现单一的漏电保护功能。

然而在实际使用中我们都知道，造成电路故障的原因多种多样。例如，传统的漏电断路器大多使用普通的电源线，在电源线因长期使用而老化或意外损坏而使电线尤其是其火线外露时，很容易发生火灾事故或人身触电事故。

再例如，为了安全用电，在漏电断路器的安装使用过程中，要求接地端必须确实接地且接地阻抗不宜过大，一旦无法正确接地，电器漏电会直接导致用电器的外壳带电，并可能发生漏电断路器误动或拒动的现象，对电器的正常使用以及使用者的人身安全使用非常不利。

此外，在常规的电子式漏电断路器中，脱扣线圈只有在得到动作信号的时候瞬时带电，在漏电断路器分断电路后脱扣线圈即刻断电，因此如果把漏电断路器的火线和零线接反，也可能会造成漏电断路器动作后，电压依然加在脱扣线圈上，这样就会烧毁线圈，使整个漏电断路器丧失漏电保护功能。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的漏电断路器，该漏电断路器在实现常规漏电保护功能的同时，亦可实现接地异常保护。

本发明的另一个目的是提供一种带有反向接线保护功能的漏电断路器，在火线和零线接反的情况下，该漏电断路器在电流输入时不会在输入端和输出端之间建立电连接，即输出端不会有电流输出，从而确保用电安全。

本发明还提供了一种带有电源线保护的漏电断路器，当电源线因破损而使其火线外露时，该漏电断路器能够立刻检测到漏电信号并切断输入端与输出端的连接，从而阻止火灾事故或人身触电事故的发生。

为实现上述目的，本发明提供了这样一种漏电断路器，其包括壳体和设置在所述壳体内的控制电路板，所述控制电路板上安装有一对弹性动触头桥臂、复位机构、脱扣机构、测试机构，以及连接输出电源线的输出接线片，该漏电断路器的输入插座片通过一插座片支架固定于所述壳体内；所述脱扣机构包括脱扣器、锁扣以及电磁元件，其中，所述脱扣器的向两侧延伸设置的提臂置于动触头桥臂下方，在控制电路板和电磁元件之间还设有导体片；所述动触头桥臂的一端和所述输出接线片的一端分别穿过所述电磁元件并与所述导体片一起连接至控制电路板。

所述复位机构包括一复位销，该复位销的一端连接有一复位按钮，另一端穿过所述脱扣器与一复位弹簧抵接。

所述电磁元件由磁环组件、脱扣铁芯和线圈组成，所述脱扣铁芯的一端抵接一脱扣弹簧并套装在所述线圈内。优选地，所述锁扣可为L形结构，其一端插入所述脱扣器上对应设置的锁扣插孔，另一端与所述脱扣铁芯卡扣连接。

有利地，在插入所述脱扣器的所述复位销上设有一凹槽，该凹槽可与所述锁扣上的对应锁扣孔卡扣锁定。

所述磁环组件在其中间设有穿线孔供所述输出接线片插入。优选地，所述磁环组件在其两侧分别延伸设有侧臂，并在该侧臂上设有插孔供所述动触头桥臂插入。

有利地，所述导体片可由任意适合的金属构成。其中，所述导体片可分别与所述动触头桥臂的一端和所述输出接线片的一端通过例如焊接连接至控制电路板。

具体地，所述输入插座片包括地线插头片、零线插座片和火线插座片，所述输出接线片包括地线接线片、零线接线片和火线接线片，所述地线插头片和所述地线接线片之间连接有一金属导电线，例如铜线、铝线或铜镁合金线等等。

可选地，所述地线插头片和所述地线接线片上分别设有穿孔，所述金属导电线的两端分别穿过所述穿孔并可与之焊接。

此外，在复位机构、测试机构与壳体之间还设有小盖和防水帽，并且还包括设置在壳体表面的电源指示灯，其与该漏电断路器的供电回路串联。所述输出接线片的接线端可与电源线焊接或螺纹连接。

可见，相比于现有技术，本发明可同时具有以下四种保护功能：

1、漏电保护：在正常使用的情况下，当负载端有漏电电流时，该漏电断路器会立刻检测到漏电信号并切断电源，有效保护电器及使用者的安全。

2、接地异常保护：使用时，如果接地端没有确实接地，该漏电断路器能够立刻检测到由于接地异常而产生的漏电信号并切断输入端与输出端的连接，从而提高了用电安全性。

3、反向保护：当使用者错误的把漏电断路器的火线和零线接反时，该漏电断路器不会在输入端和输出端建立电连接，有效保护电器和使用者的安全。

4、电源线保护：本发明的漏电断路器的输出端所使用的电源线与控制电路板之间设有由导电片形成的一导体层，由于该导体层是由金属导体构成且与控制电路板上的漏电检测电路相连接，当此电源线因年久使用而老化或意外损坏而使其火线与导体层之间接触时，该漏电断路器能够立刻检测到漏电信号并切断输入端与输出端的连接，从而阻止了火灾事故或人身触电事故的发生。更为有利地，该导体层的设置还可有效防止电磁元件与其他元件之间的电磁干扰。

附图说明

图1为本发明一优选实施方式的漏电断路器的外观结构立体图；

图2为图1所示漏电断路器的分解立体图；

图3为图1所示漏电断路器去除上盖后的俯视图；

图4a-4b为图1所示漏电断路器处于复位状态下的剖视图，其中，图4b为与图4a不同侧面示出的示意性剖视图；

图5a-5b为图1所示漏电断路器处于脱扣状态下的剖视图，其中，图5b为与图5a不同侧面示出的示意性剖视图；

图6为本发明优选漏电检测电路的电路原理图。

附图标记说明

1上盖                        2防水帽

3电源指示灯                  4小盖

5测试按钮                    6复位按钮

61复位销                     62凹槽

7控制电路板                  8脱扣弹簧

9线圈                        91线圈焊脚

10脱扣铁芯                   101铁芯卡槽

11，12导电片                 13磁环组件

131，132插孔                 133，134侧臂

135穿线孔                    14插头片支架

15锁扣                       151锁扣孔

152锁扣槽孔                  16脱扣器

161，162脱扣器提臂           163复位销插孔

164锁扣插孔                  17零线接线片

18火线接线片                 19，20动触头桥臂

191，201动电触头             21地线插头片

22零线插头片                 23火线插头片

221，231插座片电触头         24铜线

25复位弹簧                   26地线接线片

211，261铜线插孔             27底座

28螺钉                    29后盖

L火线                     N零线

D1-D3二极管               C1-C6电容

R1-R10电阻                LED发光二极管

SOL电磁线圈               SCR可控硅

MOV压敏电阻               1′-8′集成芯片管脚

具体实施方式

为了更好地理解本发明的结构、功能和效果，现运用以下较佳实施例并结合附图进行详细说明。

首先参见图2所示出的本发明一优选实施方式，该漏电断路器包括壳体和设置在所述壳体内的控制电路板7。所述壳体可由上盖1、底座27和后盖29构成，所述控制电路板7上安装有一对弹性动触头桥臂19，20、复位机构、脱扣机构、测试机构，以及连接输出电源线的输出接线片17，18，26，输入插座片21，22，23则通过一插座片支架14固定于所述壳体内。

所述输入插座片21，22，23包括地线插头片21、零线插座片22和火线插座片23，所述输出接线片17，18，26包括地线接线片26、零线接线片17和火线接线片18，其中火线插头片23、零线插头片22及地线插头片21的一端裸露在壳体外面，另一端穿过壳体底座27并借助于插头片支架14固定在壳体内部，在火线插头片23和零线插头片22的尾端分别设有插座片电触头221，231。在地线插头片21和地线接线片26之间还连接有一金属导电线24，例如单股铜线。可选地，可在地线插头片21的尾端设有一铜线插孔211，地线接线片26的一端也相应设有铜线插孔261，由此，铜线24的两端可分别穿过铜线插孔211和261并通过焊接或其他固定方式连接固定。

在该优选实施方式中，脱扣机构可包括脱扣器16、锁扣15以及电磁元件。其中，所述脱扣器16的向两侧延伸设置的提臂161，162置于动触头桥臂19，20的下方，用以在脱扣动作时将动触头桥臂19和20向上抬起脱离与其接触的相应插头片；所述电磁元件可由磁环组件13、脱扣铁芯10和线圈9组成，所述脱扣铁芯10的一端抵接一脱扣弹簧8并套装在所述线圈9内(可参见图4b和5b)；锁扣15可设置为图2所示的L形结构。在控制电路板7和电磁元件之间还设有由金属构成的导体片或导电片11，12，所述动触头桥臂19，20的一端以及零线接线片17和火线接线片18的一端分别穿过所述电磁元件，特别是所述磁环组件13而与所述导体片11，12一起连接至控制电路板7。

复位机构可包括复位按钮6、与该复位按钮6固定连接的复位销61、以及可与该复位销61抵接的复位弹簧25。复位按钮6的一端穿过一小盖4及上盖1并凸出于壳体表面。复位销61可为圆柱形，并在其外表面一侧设有一凹槽62。当该漏电断路器组装完毕后，复位弹簧25抵接在复位销61的下端与底座27之间。

测试机构可包括测试按钮5，其一端穿过所述小盖4及上盖1并凸出于壳体表面，另一端可内镶有一单股导线(未标识)。当按下测试按钮5时，该单股导线可与控制电路板7上的电子元器件导通，从而可通过设置在控制电路板7上的模拟试验开关(未示出)来模拟漏电路径以检查装置能否正常动作。

组装该漏电断路器时，还可在安装有小盖4的复位按钮6和测试按钮5的上方安装一防水帽2。

现在进一步结合图3来描述各部件的连接和动作关系。

脱扣器16有利地位于火线插头片23、零线插头片22和线圈9之间并固定于插头片支架14内。脱扣器16的中间设有一纵向的可接纳复位销61的复位销插孔163，脱扣器16的两侧各延伸出提臂161和162，所述一对动触头桥臂19和20位于脱扣器16的两侧提臂161和162上方，该对动触头桥臂的一端设置有电触头191和201并分别与所述火线插头片23及零线插头片22尾端的电触头231和221相对应。

在脱扣器16的中部，开设有锁扣插孔164，L形结构的锁扣15横置在其中并可相对该插孔164往复移动。在锁扣15置入脱扣器16内的一端设有一锁扣孔151，该锁扣孔151可与脱扣器16的复位销插孔163连通。

与设有锁扣孔151的侧面大致垂直的锁扣15的一侧面上设有一锁扣槽孔152，用以与内置于线圈9内的脱扣铁芯10相互卡紧，脱扣铁芯10上相应设有铁芯卡槽101。复位销61穿过控制电路板7上的通孔插入脱扣器16的复位销插孔163，并在该漏电断路器处于复位状态时，复位销61上的凹槽62可与锁扣15上的对应锁扣孔151卡扣锁定。

磁环组件13的内部设置有一可检测漏电信号的磁环，零线接线片17和火线接线片18的一端分别穿过设于磁环组件13中间的穿线孔135，并经由置于所述磁环组件13与电路板7之间的导电片11、12焊接在控制电路板7上；而另一端则分别利用焊接或螺纹连接与输出电源线连接。所述磁环组件13在其两侧分别延伸设有侧臂133，134，并在该侧臂上设有插孔131，132，动触头桥臂19，20上没有设置触头的另一端分别穿过磁环组件13两侧臂上的插孔131和132并与对应的导电片11和12一起焊接在控制电路板7上。

从图2上还可清楚看出，线圈9的两焊脚91可分别焊接在控制电路板7上，并通过漏电检测电路与控制电路板7上的火线、零线相连接。

如图4a和4b所示，正常情况下，当按下复位按钮6时复位销61随之穿过所述锁扣15插入脱扣器16内一侧上的锁扣孔151并向下移动，当复位销61上的凹槽62移至锁扣孔151的侧边时，在所述脱扣弹簧8的作用下，锁扣孔151的该侧边横向移动并卡扣进入该凹槽62中。此时松开复位按钮6，在位于复位销61下方的所述复位弹簧25的作用下，复位按钮6向上弹起并带动锁扣15进而带动脱扣器16向上移动，从而脱扣器16上的两提臂161和162可将位于其上的两动触头桥臂19和20提起，并分别与对应的零线插头片22和火线插头片23上的电触头221和231接触，由此实现本发明输入端与输出端的导通。

再如图5a和5b所示的漏电脱扣状态，当与用电器相连的插头电源输出线中的火线或零线出现漏电故障，或者用电器出现漏电故障时，磁环组件13检测到漏电电流并产生信号触发SCR使SCR导通，从而使脱扣线圈9得电并产生足以驱动铁芯10的磁场，脱扣铁芯10使横置在脱扣器16内的锁扣15动作，使复位销61的凹槽62从L形锁扣15的锁扣孔151内滑出，复位销61向上弹起。这时，脱扣器16失去了从复位销61传递过来的复位弹簧25的弹力而相应下落，同时动触头桥臂19、20在自身的弹性作用下下落。由此，动触头桥臂19、20上的动触头191、201与零线插头片22、火线插头片23尾端上的静触头221、231分开，即实现了本发明输入与输出端之间电力连接的断开，用电器的电源被切断。

同样地，当使用者所使用的电源内的地线没有确实接地或接地阻抗过大时，在接通电源后，按下复位按钮6，则本发明内的检测电路也会因为检测到接地故障产生的漏电电流而立刻触发SCR并重复上述机械动作切断电源，有效的保护了用电器和使用者的安全。

另外，在本发明的漏电断路器中，电源火线、零线输出导体与输入火线、零线之间并无连接，而是由动触头臂的动作来实现电力连接。所以，即使使用者将电源火线、零线错误接反，按下复位按钮6后，在火线和零线之间不会建立电连接，也就是不会实现输入输出端的电力连接，并且在插头表面也不会带电，保护了使用者的安全。

图6所示为根据本发明的该优选实施方式的漏电断路器的电路示意图，以下将结合该图中的主要电路对该实施方式进行更具体的说明。

如图6所示，本实施方式的漏电检测保护电路主要包括第一故障检测部分，其由电阻R6、R7、R3和二极管D2、稳压管D3构成；第二故障检测部分，其由漏电检测环、电容C5、C6、电阻R8、R9等构成；中断信号转换电路，在该实施方式中可为漏电保护集成芯片VG54123L/P；以及电连接断开电路，包括电磁线圈SOL、可控硅SCR和二极管D1等。

电阻R6一端连接火线L，另一端连接地线；电阻R7一端连接零线N，另一端连接地线；当火线、地线和零线连接正常时，电阻R6所在支路中的电流直接经地线流出，由于地线和零线等电位，R7所在的支路以及二极管D2、电阻R3和稳压管D3串联构成的支路中都没有电流通过。当地线未正常连接，例如接触不良或者未连接地线时，有电流经由电阻R7流向零线。此时，二极管D2的阳极具有一定电势，二极管D2导通，二极管D2，电阻R3和稳压管D3所在支路有电流通过，输入漏电保护集成芯片VG54123L/P的管脚5′也就具有一定电压，该电压即为控制电信号。当火线与零线接反时，由于地线与交流电源的零线同相位，与火线不同相位，当零线接到火线上时，二极管D2的阳极将具有电位而使得二极管D2导通，漏电保护集成芯片VG54123L/P的管脚5′同样接收到控制电信号。

电连接断开电路包括例如可控硅SCR、带铁芯的电磁线圈SOL和复位开关。在本实施方式中，可控硅SCR的控制极与集成芯片的管脚7′相连，控制复位开关的通断。当电路中的火线、零线和地线均正确连接时，开关闭合，各导电通路正常通电。如果地线未正确连接时，芯片VG54123L/P在管脚7′生成中断控制信号，可控硅SCR受该信号控制而导通，使得带铁芯的电磁线圈SOL上流过电流而产生磁场带动铁芯移动，复位开关断开电连接，从而完成整个漏电检测保护过程。

试验键和测试电阻R10构成了一个测试电路，用以定期检测该漏电断路器的工作状态。在电源输入端还并联有一个压敏电阻MOV，当电源中突然产生高电压时，其可瞬间吸收高电压以保护漏电断路器和使用的电器。

为了显示本发明漏电断路器的工作状态，还设有一显示电路。如图6所示，该显示电路由电阻R1、发光二极管LED和二极管D3串联构成，它并联在输出端火线、零线之间。在上盖1的表面设有可显示发光二极管状态的一指示灯3。当串联在电源插头供电回路中的复位按钮6闭合时有电源输出，LED亮起，表明该漏电断路器工作正常；当串联在电源插头供电回路中的复位按钮6跳脱时，输出端没有电源输出，LED灭，表明该漏电断路器没有电源输出。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (14)

1.一种漏电断路器，包括壳体和设置在所述壳体内的控制电路板(7)，所述控制电路板上安装有一对弹性动触头桥臂(19，20)、复位机构、脱扣机构、测试机构，以及连接输出电源线的输出接线片(17，18，26)，该漏电断路器的输入插座片(21，22，23)通过一插座片支架(14)固定于所述壳体内；

所述脱扣机构包括脱扣器(16)、锁扣(15)以及电磁元件，其中，所述脱扣器(16)的向两侧延伸设置的提臂(161，162)置于动触头桥臂(19，20)下方，在控制电路板(7)和电磁元件之间还设有导体片(11，12)；

所述动触头桥臂(19，20)的一端和所述输出接线片(17，18)的一端分别穿过所述电磁元件并与所述导体片(11，12)一起连接至控制电路板(7)。

2.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述复位机构包括一复位销(61)，该复位销的一端连接有一复位按钮(6)，另一端穿过所述脱扣器(16)与一复位弹簧(25)抵接。

3.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述电磁元件由磁环组件(13)、脱扣铁芯(10)和线圈(9)组成，所述脱扣铁芯(10)的一端抵接一脱扣弹簧(8)并套装在所述线圈(9)内。

4.根据权利要求3所述的漏电断路器，其特征在于，所述锁扣(15)为L形结构，其一端插入所述脱扣器(16)上对应设置的锁扣插孔(164)，另一端与所述脱扣铁芯(10)卡扣连接。

5.根据权利要求2所述的漏电断路器，其特征在于，插入所述脱扣器(16)的所述复位销(61)上设有凹槽(62)，该凹槽(62)可与所述锁扣(15)上的对应锁扣孔(151)卡扣锁定。

6.根据权利要求3所述的漏电断路器，其特征在于，所述磁环组件(13)在其两侧分别延伸设有侧臂(133，134)，并在该侧臂上设有插孔(131，132)供所述动触头桥臂(19，20)插入。

7.根据权利要求3所述的漏电断路器，其特征在于，所述磁环组件(13)在其中间设有穿线孔(135)供所述输出接线片(17，18)插入。

8.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述导体片(11，12)由金属构成。

9.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述导体片(11，12)分别与所述动触头桥臂(19，20)的一端和所述输出接线片(17，18)的一端通过焊接连接至控制电路板(7)。

10.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述输入插座片(21，22，23)包括地线插头片(21)、零线插座片(22)和火线插座片(23)，所述输出接线片(17，18，26)包括地线接线片(26)、零线接线片(17)和火线接线片(18)，所述地线插头片(21)和所述地线接线片(26)之间连接有一金属导电线(24)。

11.根据权利要求10所述的漏电断路器，其特征在于，所述地线插头片(21)和所述地线接线片(26)上分别设有穿孔(211，261)，所述金属导电线(24)的两端分别穿过所述穿孔并与之焊接。

12.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，所述输出接线片(17，18)的接线端与电源线焊接或螺纹连接。

13.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，在复位机构、测试机构与壳体之间还设有小盖(4)和防水帽(2)。

14.根据权利要求1所述的漏电断路器，其特征在于，还包括设置在壳体表面的电源指示灯(3)，其与该漏电断路器的供电回路串联。

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