CN105609382B - 一种电路保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电路保护装置，所述电路保护装置包含隔板、线路板、交流电源通道、同步转换单元、同步控制开关、脱扣和复位操作机构、接地故障检测驱动单元和测试和复位开关，实现接地故障保护和交流电源通道的同步接通或分断功能。具有人工机械脱扣和人工电气复位功能，确保在电路保护装置发生电路故障，或负载线路发生故障时，可由人工强制切断通往负载线路的交流电源；确保在电路保护装置不带电，或在电路保护装置发生故障，或当交流电源被反向接到负载端子时，防止电路保护装置被复位，同时在复位过程同时实施对电路保护装置的电路保护功能的测试。且当将交流电源从负载端子反向接入时，能确保插座端子不带电。

Description

一种电路保护装置
技术领域
本发明属于电路保护技术领域，尤其涉及一种同时具有负载端子和插座输出的剩余电流动作保护的电路保护装置。
背景技术
剩余电流动作保护装置，或接地故障电路保护装置，用于检测由电网电源供电的电器、仪器、装置、设备、电气系统等用电器及供电线路中发生的接地故障电流，当该接地故障电流超过规定的限值时，上述保护装置将自动切断电源，从而达到保护人身、财产安全的目的。在实际使用中，剩余电流动作保护装置或接地故障电路保护装置的接地故障检测电路常常会局部或全部失效，导致保护功能失效，而此时使用者并不知晓，存在安全隐患。在实际使用中，对同时具有负载输出端和插座输出端的电路保护装置，当因错误接线，误将交流电源从负载端子接入时，导致插座端子直接与负载端子连接而失去保护功能，而此时使用者并不知晓，存在安全隐患。
为了解决上述问题，一些电路保护装置，设置了人工测试按钮和人工复位按钮，人工测试按钮采用电气方式测试保护装置能否正常工作，复位按钮采用机械方式对保护装置实施复位。但是，当保护装置发生故障而失去保护能力时，一方面，用户无法通过人工方法使处在故障状态的保护装置脱扣，不能及时切断通往负载端子和插座端子的交流电源；另一方面，用户能对处于故障状态的保护装置实施复位，同样存在安全隐患。
为了解决上述问题，一些电路保护装置，设置了一个电路断路装置将交流电源分别接到负载端子和插座端子，使负载端子与插座端子相互分离，以防因错误接线，误将交流电源从负载端子接入，导致插座端子带电。但是，上述设计因在同一个动作机构上设置多组触头，常常会导致多组触头负载不平衡；另外，在一些实验室场合，多组仪器设备分别接在负载端子和插座端子，采用上述多组触头供电方式，当其中一个或多个触头接触不良或断开时，将影响供电的同步性，而此时使用者并不知晓，导致供电系统性能降低。
发明内容
本发明是CN101295609B专利的延伸，CN101295609B专利所述的内容将被引用于本专利。本发明所要解决的一个技术问题是提供一种人工机械方式脱扣的电路保护装置，在电路保护装置发生故障时，采用机械方式实施人工强制脱扣，切断送往负载端子和插座端子的交流电源。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种电气方式复位的电路保护装置，该电气复位过程包含对电路保护装置的保护功能的测试，且只有当电路保护装置的保护功能正常时，才能使电路保护装置复位，以防止故障状态的电路保护装置被错误复位。
本发明所要解决的另一个技术问题是为电路保护装置提供一种同步机构，在正确接线状况下，其负载端子与插座端子相互连接，而当发生将交流电源从负载端子反向接入时，能确保插座端子不带电。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电路保护装置，包括一个由上盖和底座组成的外壳，在该外壳内包含一个隔板、一个线路板、一个交流电源通道、一个测试和复位开关、一个同步控制开关、一个脱扣和复位操作机构、一个接地故障检测驱动单元和一个同步转换单元。
其中，交流电源通道包括电源端子、负载端子、插座端子、电源主开关和同步转换开关，电源端子用于输入交流电源，负载端子和插座端子用于连接负载。电源主开关用于接通或断开从电源端子至负载端子和插座端子之间的电气通道。同步转换开关用于将插座端子连接至负载端子或电源端子。
脱扣和复位操作机构用于控制电源主开关、同步控制开关、测试和复位开关的分断或闭合。脱扣和复位操作机构包括复位按钮、复位杆、脱扣按钮、脱扣推杆、升降器和锁扣单元。锁扣单元包含锁销、锁扣弹簧、锁扣衔铁和脱扣线圈。锁销、复位杆和升降器构成互锁机构，通过改变锁销、复位杆和升降器的位置关系，可控制升降器上下移动，从而实现对电源主开关、同步控制开关、测试和复位开关的控制功能。人工按压复位按钮，使复位杆向下移动，可改变复位杆与锁销和升降器的位置关系。人工按压脱扣按钮，使脱扣推杆向下移动，可推动锁销向右移动，并改变锁销与复位杆和升降器的位置关系。
接地故障检测驱动单元用于检测交流电源通道中的接地故障电流，当该接地故障电流超过设定电流值时，接地故障检测驱动单元接通脱扣线圈的激磁电路，使脱扣线圈获得激磁电流，从而使锁销向右移动，改变锁销、升降器和复位杆的相对位置关系。
测试和复位开关用于测试电路保护装置的接地故障保护功能，当测试和复位开关闭合时，将在交流电源通道中产生接地故障电流，并触发接地故障检测驱动单元工作。
隔板被固定在底座与上盖之间，用于固定插座端子，并用于为主电源开关和升降器的定位；
线路板被固定在底座上，用于固定所述测试和复位开关、同步控制开关和锁扣单元。
同步转换单元被固定在锁扣单元上，用于牵引同步转换开关动作，它包含一个同步线圈。同步转换开关有二个工作位置：常闭位置和常开位置，当同步转换开关处于常闭位置时，插座端子被连接至负载端子上；当同步转换开关处于常开位置时，插座端子被连接至电源端子上。
同步控制开关用于接通或断开同步线圈的激磁电路，控制同步转换单元工作。当同步控制开关闭合时，可使同步转换单元吸合，从而使同步转换开关由常闭位置转换到常开位置；而在同步控制开关分断时，使同步转换开关转换到常闭位置。
进一步地，所述测试和复位开关包含测试动触片和测试静触片，所述同步控制开关包含同步控制动触片和同步控制静触片，所述电源主开关包含一对电源动触片、一对负载静触片、一对插座静触片，所述电源动触片被安装在升降器的上表面，所述负载静触片和插座静触片位于在隔板的下表面，所述电源动触片与电源端子连接，所述负载静触片被固定在负载端子上，所述插座静触片被固定在插座端子，所述升降器包含一个测试凸块和一个同步举臂，所述测试凸块位于测试动触片的上方，所述同步举臂位于同步控制动触片的下方；所述升降器沿垂直方向移动使所述电源主开关、所述测试和复位开关和所述同步控制开关闭合或断开，该升降器沿垂直方向移动从上到下经过复位位置、脱扣位置和测试位置，当升降器位于复位位置时，电源主开关闭合，当升降器离开复位位置时，电源主开关分断；当升降器位于测试位置时，测试和复位开关闭合，当升降器离开测试位置时，测试和复位开关分断；当升降器位于测试位置，或位于脱扣位置，或位于测试位置与脱扣位置之间时，同步控制开关闭合，当升降器离开脱扣位置向复位位置移动，且在其到达复位位置之前，同步控制开关分断。
本发明在升降器上增设了一个同步举臂，当升降器上下移动时，通过同步举臂带动同步控制开关闭合或分断。
进一步地，所述锁销有一个锁销斜板、一个锁孔和一个锁销挂钩，该锁销沿水平方向穿过升降器，锁销斜板从升降器的左壁伸出，锁孔位于升降器内，锁销挂钩位于升降器的右侧，该锁销既能沿水平方向左右移动，又能与升降器一起沿垂直方向上下移动。
进一步地，所述复位杆有一个上臂、一个复位挂钩和一个下臂，复位杆既能沿垂直方向上下移动，又能绕复位杆与复位按钮的连接点左右摆动，该复位杆沿垂直方向插入所述升降器内，随后插入所述锁孔内，所述锁销和升降器与复位杆有三种互锁状态，一是低位锁定状态，锁销向左推复位杆的下臂，并阻挡该复位杆沿垂直方向向下移动；二是高位锁定状态，锁销向左推复位杆的上臂，使复位挂钩向左摆动并钩住升降器的底部，升降器阻挡复位杆向上移动；三是开锁状态，锁销向右移动，复位杆与锁销和升降器分离。
通过控制锁销、复位杆及升降器之间的相对位置，以确定升降器与复位杆的相对运动关系，从而控制升降器上下移动，实现电路保护装置的复位、脱扣或同步控制功能。其中，升降器在复位杆、脱扣弹簧、测试和复位开关的动触片的作用下沿垂直方向上下移动。锁销沿水平方向穿过升降器，锁销左部的一个锁销斜板从升降器的左壁伸出，锁销中部的一个锁孔位于升降器内，锁销右部的一个锁销挂钩位于升降器的右侧，锁销既能在脱扣线圈产生的磁力和锁扣弹簧的弹力作用下沿水平方向左右移动，又能与升降器一起沿垂直方向移动。复位杆沿垂直方向从上向下穿过一个复位弹簧，然后穿过隔板，再穿过一个脱扣弹簧，插入升降器内，最后插入锁销的锁孔内。复位弹簧的上端压在复位按钮的底部，复位弹簧的下端压在隔板上，脱扣弹簧的上端压在隔板的底部，脱扣弹簧的下端压在升降器上。复位杆既能沿垂直方向上下移动，又能绕复位杆与复位按钮的连接点左右摆动：复位弹簧能使复位杆向上移动，人工按压复位按钮可使复位杆向下移动；锁销左右移动推拉复位杆左右摆动。
升降器沿垂直方向移动从上到下经过复位位置、脱扣位置和测试位置。当锁销向右移动时，为开锁状态，复位杆与升降器和锁销分离，升降器在脱扣弹簧或测试和复位开关动触片的弹力的作用下回到脱扣位置。当锁销向左移动时，根据复位杆与锁销之间的相对位置，锁销有二种锁定状态：低位锁定状态和高位锁定状态。低位锁定状态：当复位挂钩位于锁销之上，锁销向左推复位杆的下臂并挡住复位挂钩沿垂直方向向下移动，此时，人工按压复位按钮，向下推复位杆，将使升降器跟随复位杆向下移动，直至升降器抵达测试位置。高位锁定状态：当复位挂钩位于锁销之下，锁销向左推复位杆的上臂，使复位杆向左摆动，复位挂钩钩住升降器的底部，升降器挡住复位杆向上移动，在复位弹簧的作用下，复位杆向上拉升降器，直至升降器达到复位位置。期间，当升降器位于复位位置时，电源主开关闭合；当升降器离开复位位置时，电源主开关分断。当升降器位于测试位置时，测试和复位开关闭合；当升降器离开测试位置时，测试和复位开关分断。当升降器位于测试位置至脱扣位置之间(包括测试位置和脱扣位置)时，同步控制开关闭合；当升降器离开脱扣位置向复位位置移动，且在升降器达到复位位置之前，同步控制开关分断。
本发明的电路保护装置采用电气方式复位，且在复位过程实施对电路保护装置的保护功能的测试。期间，升降器经历从脱扣位置下降到测试位置，再从测试位置上升到脱扣位置，最后由脱扣位置上升到复位位置的过程。其复位过程为：在脱扣状态，锁销处于低位锁定状态并阻挡复位杆沿垂直方向向下移动，升降器在复位杆的推动下向下移动至测试位置，升降器的下部的测试凸块推动测试和复位开关的动触片与静触片闭合，使测试和复位开关闭合，启动对电路保护装置的保护功能的测试，此时，当电路保护装置的保护功能正常时，脱扣线圈得到足够大的激磁电流，在脱扣线圈所产生的磁力的作用下，锁扣衔铁向右移动并将锁销向右拉到开锁状态，复位杆与升降器分离，升降器在测试和复位开关动触片的弹力的作用下向上移到脱扣位置，此时测试和复位开关分断，脱扣线圈中的激磁电流消失，在锁扣弹簧的弹力的作用下，锁扣衔铁向左移动并向左推锁销，锁销向左推复位杆的上臂，使复位挂钩钩住升降器的底部，即实现高位锁定，此时，在复位弹簧的弹力的作用下，升降器被复位杆拉到复位装置，从而使电源主开关闭合，完成复位过程。上述过程，电路保护装置的电源端必须已接通交流电源，而且，电路保护装置的保护功能电路必须能正常工作，电路保护装置才能被成功复位，反之，当电路保护装置不带电或存在电路故障，或交流电源从负载端子被反向接入时，电路保护装置将无法被复位。
本发明的电路保护装置采用人工机械方式脱扣。所述脱扣推杆的下端为一个脱扣斜块，当人工按压所述脱扣按钮推动脱扣斜块向下移动时，该脱扣斜块的斜面与所述锁销斜板的斜面相互接触并相对滑动，脱扣斜块推动锁销向右移动，实现机械脱扣，以切断输往负载端子和插座端子的交流电源。该电路保护装置能在不通电甚至在该电路保护装置存在电路故障的状况下实现人工机械强制脱扣。其过程为：当电路保护装置处在复位位置时，升降器处在复位位置，锁销与复位杆处在高位锁定状态，锁销斜板的斜面靠近脱扣斜块的斜面。此时，人工按压脱扣按钮，并推动脱扣推杆向下移动，脱扣斜块的斜面与锁销斜板的斜面相互接触并相对滑动，脱扣斜块推动锁销斜板向右移动，使锁销移到开锁状态，从而使升降器与复位杆分离，升降器在脱扣弹簧的作用下回到脱扣位置，实现电路保护装置的机械脱扣。上述过程为单纯的机械过程，因此，当电路保护装置未通电甚至发生电路故障时，仍然能对电路保护装置实施强制脱扣。
进一步地，所述同步转换单元包括一个同步衔铁、一个同步推板、一个同步弹簧和一个同步线圈，所述同步转换开关包含一对同步动触片、一对同步常闭静触片和一对同步常开静触片，所述同步动触片被固定在同步推板上，所述同步常闭静触片、同步常开静触片被固定在同步转换单元的外壳上，所述同步动触片位于同步常闭静触片与同步常开静触片之间。
所述同步控制开关用于接通或切断所述同步线圈的激磁电路，并使同步转换单元动作，从而使所述同步转换开关在常开状态和常闭状态之间切换，当同步线圈不通电时，同步转换开关处在常闭状态；当同步线圈得到足够大的激磁电流时，同步转换开关由常闭状态转换到常开状态。具体地，同步线圈的激磁电路被接在负载端子上，同步控制开关被串接在该激磁电路中。当同步控制开关分断时，同步线圈不工作，同步转换开关处在常闭位置，此时同步动触片与同步常闭静触片闭合；当同步控制开关闭合，且负载端子上接通交流电源时，同步线圈得到足够大的激磁电流，同步转换单元吸合，同步转换开关由常闭位置转到常开位置，此时同步动触片与同步常开静触片闭合。
进一步地，同步转换开关的动触片与插座端子连接，同步转换开关的常闭静触片与负载端子连接，同步转换开关的常开静触片与电源端子连接。当同步转换开关处在常闭位置时，同步动触片与同步常闭静触片闭合，从而使插座端子与负载端子成为一对导体，电源端子为另一对导体。当同步转换开关处在常开位置时，同步动触片与同步常开静触片闭合，从而使插座端子与电源端子端成为一对导体，负载端子为另一对导体。
进一步地，所述同步线圈的激磁电路被接在所述负载端子上，，当交流电源被反向接到负载端子时，同步转换开关转换到常开位置，切断负载端子与插座端子的电气通道，从而确保插座端子不带电。当交流电源按照正常接线被接到电源端子时，在脱扣状态，同步转换开关处在常闭位置；当电路保护装置由脱扣位置向复位位置转换时，在复位过程，升降器离开复位位置向上移动，在升降器达到复位位置之前，同步举臂使同步控制开关分断，从而保证同步转换开关保持在常闭位置，使负载端子与插座端子被同步接至电源端子上。
本发明的有益效果是对电路保护装置实施人工机械脱扣、人工电气复位，实现对不带电甚至对存在电路故障的电路保护装置实施机械强制脱扣；当电路保护装置不通电或存在电路故障，或在交流电源被反向接到负载端子时，确保电路保护装置不能被复位，提高了电路保护装置的安全保护能力。同时，同步转换开关实现负载端子与插座端子的同步供电，提高了电路保护装置的电流承载能力和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种外形图；
图2是本发明实施例的原理示意图；
图3是本发明实施例的部件分布图；
图4是本发明实施例的脱扣状态图；
图5a至图5f是本发明实施例的锁扣机构图；
图6是本发明实施例的反向接线同步转换结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
图1是本发明实施例的外形图。它展示一种电路保护装置，其有一个外壳，该外壳由一个底座14和一个上盖10组成，在上盖10上设置有一套插座端子20(包括三个引脚20A、20B和20C)、一个复位按钮25和一个脱扣按钮32。在底座14的左后侧和左前侧安装一对电源端子42(包括两个引脚42A和42B)，在底座14的右后侧和右前侧安装一对负载端子48(包括两个引脚48A和48B)。在上盖10与底座14之间安装一个接地片16，在该接地片16上设置一个接地螺钉16B，用于连接接地保护导线。插座端子20的引脚20C与接地片16连接。插座端子20的引脚20A和20B用于连接负载的相线和中性线。电源端子42的引脚42A和42B用于连接交流电源的相线和中性线。负载端子48的引脚48A和48B用于连接负载的相线和中性线。在上盖10上设置二个指示灯窗口86A和86B，用于显示电路状态。在底座的四个角设置四个螺钉22B，用于固定电路保护装置。
图2是本发明实施例的原理示意图，它展示电路保护装置的各功能单元的控制关系。该电路保护装置包含交流电源通道502、脱扣和复位操作机构515、接地故障检测驱动单元509、同步转换单元501、测试和复位开关92和同步控制开关500。
其中，交流电源通道502包括电源端子42、负载端子48、插座端子20、电源主开关221和同步转换开关514。交流电源的相线和中性线从电源端子42被接入，经电源主开关221后被接到负载端子48和插座端子20。电源主开关221用于接通或分断从电源端子42至负载端子48和插座端子20之间的电气通道。同步转换开关514用于将插座端子20连接至负载端子48或电源端子42。同步转换开关514有二个工作位置：常闭位置和常开位置。当同步转换开关514处于常闭位置时，插座端子20被连接至负载端子48上，当同步转换开关514处于常开位置时，插座端子20被连接至电源端子42上。
脱扣和复位操作机构515包含锁扣单元90、升降器68、复位杆26、脱扣推杆34、脱扣按钮32和复位按钮25。锁扣单元90包含锁销72、锁扣衔铁78、锁头弹簧80和一个脱扣线圈76。通过改变锁销72、升降器68和复位杆26的相对位置，以控制升降器68上下移动，并带动电源主开关221、测试和复位开关92、同步控制开关500分断或闭合。人工按压复位按钮25可使复位杆26向下移动。人工按压脱扣按钮32，使脱扣推杆34向下移动，并改变锁销72的位置。
接地故障检测驱动单元509用于检测交流电源通道502中存在的接地故障电流，当该接地故障电流超过设定电流值时，接地故障检测驱动单元509接通脱扣线圈76的激磁电路，使脱扣线圈76获得激磁电流，在脱扣线圈76所产生的磁力的作用下，锁扣衔铁78牵引锁销72向右移动，改变锁销72、升降器68和复位杆26的相对位置。
测试和复位开关92用于测试电路保护装置的接地故障保护功能，当测试和复位开关92闭合时，将在交流电源通道502中产生接地故障电流，并触发接地故障检测驱动单元509工作。
同步转换单元501包含一个同步线圈511。同步控制开关500用于接通或断开同步线圈511的激磁电路。当同步控制开关500闭合时，可使同步转换单元501吸合，从而使同步转换开关514由常闭位置转换到常开位置。而在同步控制开关500分断时，使同步转换开关514转换到常闭位置。
图3是本发明实施例的部件分布图，展示电路保护装置的主要部件及其位置关系。在图1所述的外壳内有隔板3、线路板84、测试和复位开关92(包含测试动触片92A和测试静触片92B)、同步控制开关500(包含同步控制动触片500A和同步控制静触片500B)、升降器68、锁扣单元90和同步转换单元501。
其中，隔板3被固定在底座14与上盖10之间，线路板84被固定在底座14上，测试和复位开关92被固定在线路板84的中部区域，同步控制开关500被固定在线路板84的右侧前部区域，升降器68被放置在线路板84与隔板3之间。锁扣单元90被固定在线路板84的右侧区域，同步转换单元501被固定在锁扣单元90上。所述接地故障检测驱动单元509的各部件被焊接或固定在线路板84上。
图4是本发明实施例的脱扣状态图，展示电路保护装置内各开关的部件及相对位置。其中，电源主开关221包含一对电源动触片62A和62B、一对负载静触片64A和64B、一对插座静触片38A和38B。电源动触片62A、62B被安装在升降器68的上表面，负载静触片64A、64B和插座静触片38A、38B位于在隔板3的下表面。电源动触片62A、62B与电源端子42A、42B连接，负载静触片64A、64B被固定在负载端子48A、48B上，插座静触片38A、38B被固定在插座端子20A、20B上。
升降器68包含一个测试凸块68A和一个同步举臂68B，测试凸块68A位于测试动触片92A的上方，同步举臂68B位于同步控制动触片500A的下方。升降器68沿与线路板84所处平面垂直的方向上下移动，带动电源主开关221的动触片、测试和复位开关92的动触片、同步控制开关500的动触片上下移动，从而使电源主开关221、测试和复位开关92、同步控制开关500闭合或分断。
图5a至图5f是本发明实施例的锁扣机构图，展示电路保护装置的复位杆26、升降器68和锁扣单元90的互锁关系。锁扣单元90包含一个锁销72、一个锁扣衔铁78、一个脱扣线圈76和一个锁扣弹簧80。锁销72的左部为一个锁销斜板72A，其中部有一个锁孔72B，其右部为一个锁销挂钩72C。锁销挂钩72C与锁扣衔铁78连接，锁销72跟随锁扣衔铁78沿水平方向左右移动。当给脱扣线圈76输入足够大的激磁电流时，锁扣衔铁78在脱扣线圈76所产生的磁力的作用下向右移动，并将锁销72拉到右侧；当脱扣线圈76未通电时，在锁扣弹簧80的弹力的作用下，锁扣衔铁78将锁销72推到左侧。脱扣线圈76的激磁电路被接在电源端子42A和42B上。锁销72沿水平方向穿过升降器68，锁销斜板72A位于升降器68的左侧，锁孔72B位于升降器68内，锁销挂钩72C位于升降器68的右侧，锁销72与升降器68一起沿垂直方向移动。
复位杆26沿垂直方向从上到下分为上臂26A、复位挂钩26B和下臂26C。复位杆26沿垂直方向从上向下穿过一个复位弹簧28，然后穿过隔板3，再穿过一个脱扣弹簧30，被插入升降器68内，最后被插入锁孔72B内。复位弹簧28的上端压在复位按钮25的底部，复位弹簧28的下端压在隔板3上，脱扣弹簧30的上端压在隔板3的底部，脱扣弹簧30的下端压在升降器68上。复位杆26既能沿垂直方向上下移动，又能绕着复位杆26与复位按钮25的连接点左右摆动。
升降器68沿垂直方向移动从上到下有三个位置：复位位置(见图5e)、脱扣位置(见图5b)和测试位置(见图5c)。当升降器68位于复位位置时，电源主开关221闭合；当升降器68离开复位位置时，电源主开关221分断。当升降器68位于测试位置时，测试和复位开关92闭合，当升降器68离开测试位置时，测试和复位开关92分断。当升降器68位于测试位置与脱扣位置之间(包括测试位置和脱扣位置)时，同步控制开关500闭合；当升降器68离开脱扣位置向复位位置移动，且在升降器68到达复位位置之前，同步控制开关500分断。
通过改变锁销72与复位杆26和升降器68的相对位置，以实现锁定功能。当锁销72向右移动时，为开锁状态，锁销72和升降器68与复位杆26分离，升降器68在脱扣弹簧30、测试动触片92A的作用下回到脱扣位置。当锁销72向左移动时，根据锁销72与复位杆26的相对位置，锁销72有二种锁定状态：低位锁定状态和高位锁定状态。低位锁定状态：当复位挂钩26B位于锁销72之上，锁销72向左推复位杆26的下臂26C并挡住复位挂钩26B沿垂直方向向下移动(见图5b)，此时，人工按压复位按钮25向下推复位杆26，将使锁销72和升降器68跟随复位杆26向下移动，直至升降器68抵达测试位置(见图5c)。高位锁定状态：当复位挂钩26B位于锁销72之下(见图5d)，锁销72向左推复位杆26的上臂26A，使复位杆26向左摆动，复位挂钩26B钩住升降器68的底部，在复位弹簧28的作用下，复位杆26向上拉升降器68和锁销72，直至升降器68达到复位位置(见图5e)。
电路保护装置采用电气方式复位，且在复位过程实施对电路保护装置的保护功能的测试。期间，升降器68经历从脱扣位置下降到测试位置，再从测试位置上升到脱扣位置，最后由脱扣位置上升到复位位置。期间，电路保护装置的电源端子42必须接通交流电源，且电路保护装置的保护电路功能必须正常，才能完成复位过程。其复位过程为：在脱扣状态，锁销72处于低位锁定状态并阻挡复位杆26沿垂直方向向下移动(见图5b)，升降器68在复位杆26的推动下向下移动至测试位置，测试凸块68A推动测试动触片92A与测试静触片92B闭合，使测试和复位开关92闭合(见图5c)，此时，电路保护装置立即启动对电路保护装置的保护功能的测试，当电路保护装置的保护功能正常时，脱扣线圈76得到足够大的激磁电流，在脱扣线圈76所产生的磁力的作用下，锁扣衔铁78将锁销72向右拉到开锁状态，复位杆26与升降器68分离，升降器68在测试动触片92A的弹力的作用下向上移动并回到脱扣位置，此时，测试和复位开关92分断(见图5d)，脱扣线圈76中的激磁电流消失，在锁扣弹簧80的弹力的作用下，锁扣衔铁78向左推锁销72，锁销72向左推复位杆26的上臂26A，使复位挂钩26B钩住升降器68的底部，锁销72与复位杆26、升降器68进入高位锁定状态，此时，在复位弹簧28的弹力的作用下，复位杆26牵引升降器68上升到复位位置(见图5e)，从而使电源主开关221闭合，完成复位过程。
图5e、图5f和图5b展示电路保护装置的机械脱扣功能的实施原理。在脱扣按钮32的下方设有一个脱扣推杆34，该脱扣推杆34的下部为一个脱扣斜块34A。该脱扣斜块34A的斜面位于锁销斜板72A的上方。当电路保护装置处在复位位置时，升降器68在复位位置，锁销72处于高位锁定状态，锁销斜板72A的斜面靠近脱扣斜块34A的斜面(见图5e)。当人工按压脱扣按钮32，推动脱扣推杆34向下移动时，脱扣斜块34A的斜面与锁销斜板72A的斜面相互接触并相对滑动，脱扣斜块34A推动锁销斜板72A向右移动，使锁销72移到开锁状态，从而使升降器68与复位杆26分离(见图5f)，此时，升降器68在脱扣弹簧30的弹力的作用下回到脱扣位置，锁销72在锁扣弹簧80的弹力的作用下回到左侧锁定位置，实现电路保护装置的机械脱扣功能(见图5b)。上述过程为单纯的机械过程，因此，当电路保护装置未通电甚至发生电路故障时，仍然能对电路保护装置实施强制脱扣，以切断输往负载端子48和插座端子20的交流电源。
图6是本发明实施例的反向接线同步转换结构图，展示电路保护装置在交流电源被反向接在负载端子48时，其同步控制开关500控制同步转换开关514切断交流电源的电气通道。同步转换单元501包括一个同步衔铁513、一个同步推板106、一个同步弹簧512和一个同步线圈511。同步转换开关514包含一对同步动触片516A和516B、一对同步常闭静触片517A和517B、一对同步常开静触片518A和518B。同步动触片516A和516B被固定在同步推板106上，同步常闭静触片517A和517B、同步常开静触片518A和518B被固定在同步转换单元501的外壳上。同步动触片516A和516B位于同步常闭静触片517A和517B与同步常开静触片518A和518B之间。通过控制同步转换单元501的释放或吸合，使同步转换开关514处于常闭位置(此时同步动触片与同步常闭静触片闭合)，或常开位置(此时同步动触片与同步常开静触片闭合)。
同步控制开关500用于控制同步转换单元501的状态转换。同步控制开关500被串接在同步线圈511的激磁电路中，当同步控制开关500分断时，同步线圈511不工作，同步转换单元501释放，同步转换开关514处在常闭位置；当同步控制开关500闭合，且负载端子48上接通交流电源时，同步线圈511获得激磁电流，在同步线圈511所产生的磁力的作用下，同步衔铁513牵引同步推板106向右移动，从而使同步转换单元501吸合，同步转换开关514由常闭位置切换到常开位置。
同步动触片516A和516B与插座端子20连接，同步常闭静触片517A和517B与负载端子48连接，同步常开静触片518A和518B与电源端子42连接。当同步转换开关514处在常闭位置时，同步动触片516A、516B与同步常闭静触片517A、517B闭合，从而使插座端子20与负载端子48成为一对导体，电源端子42为另一对导体。当同步转换开关514处在常开位置时，同步动触片516A、516B与同步常开静触片518A、518B闭合，插座端子20与电源端子42为一对导体，负载端子48为另一对导体。
如上所述，在脱扣状态，同步控制开关500闭合，当交流电源被反向接到负载端子48时，同步转换开关514被切换到常开位置，从而确保插座端子20不带电。
回到图5b、图5d和图5e，在交流电源按照正常接线被接到电源端子42的状况下，当电路保护装置处于脱扣状态时(见图5b，或图5d)，同步转换开关514处在常闭位置；当电路保护装置由脱扣位置向复位位置转换时，在复位过程，升降器68离开复位位置向上移动，在升降器68达到复位位置之前，同步举臂68B使同步控制开关500分断(见图5e)，从而保证同步转换开关514保持在常闭位置，使负载端子48与插座端子20保持在连通状态。
如本技术领域的人所知，本发明的附图和实施例仅为说明本发明的功能、结构和原理而不应当成为对本发明理解上的限制；同时，本发明的目的均已经实现。上述实施例可能在不脱离本发明原理的情况下有所变更，故此，本发明的保护应以权利要求书中所描述的范围为准。

Claims (10)

1.一种电路保护装置，包括一个由底座(14)和上盖(10)组成的外壳，其特征在于，所述电路保护装置还包含隔板(3)、线路板(84)、交流电源通道(502)、同步转换单元(501)、同步控制开关(500)、脱扣和复位操作机构(515)、接地故障检测驱动单元(509)和测试和复位开关(92)，其中：
交流电源通道(502)，包括电源端子(42)、负载端子(48)、插座端子(20)、一个电源主开关(221)和一个同步转换开关(514)，其中，电源端子(42)用于输入交流电源，负载端子(48)和插座端子(20)用于连接负载，电源主开关(221)用于接通或断开从电源端子(42)至负载端子(48)和插座端子(20)之间的电气通道，同步转换开关(514)用于将插座端子(20)连接至负载端子(48)或电源端子(42)；
脱扣和复位操作机构(515)，包括复位按钮(25)、复位杆(26)、脱扣按钮(32)、脱扣推杆(34)、升降器(68)和锁扣单元(90)，其中，升降器(68)被固定在隔板(3)与线路板(84)之间，锁扣单元(90)包含一个锁销(72)和一个脱扣线圈(76)，通过改变锁销(72)、复位杆(26)和升降器(68)之间的相对位置，可控制升降器(68)上下移动，并使电源主开关(221)、同步控制开关(500)和测试和复位开关(92)闭合或分断；
接地故障检测驱动单元(509)，布局在所述线路板(84)上，用于检测交流电源通道(502)中的接地故障电流，并驱动脱扣线圈(76)工作，改变锁销(72)与复位杆(26)和升降器(68)之间的相对位置；
测试和复位开关(92)，用于测试电路保护装置的接地故障保护功能，当测试和复位开关(92)闭合时，将在交流电源通道(502)中产生接地故障电流，并触发接地故障检测驱动单元(509)工作；
隔板(3)被固定在底座(14)与上盖(10)之间，用于固定插座端子(20)，并用于为电源主开关(221)和升降器(68)的定位；
线路板(84)被固定在底座(14)上，用于固定所述测试和复位开关(92)、同步控制开关(500)和锁扣单元(90)；
同步控制开关(500)，用于控制同步转换单元(501)工作；
同步转换单元(501)被固定在锁扣单元(90)上，用于牵引同步转换开关(514)动作。
2.如权利要求1所述的电路保护装置，其特征在于：所述测试和复位开关(92)包含测试动触片(92A)和测试静触片(92B)，所述同步控制开关(500)包含同步控制动触片(500A)和同步控制静触片(500B)，所述电源主开关(221)包含一对电源动触片(62A、62B)、一对负载静触片(64A、64B)、一对插座静触片(38A、38B)，所述电源动触片(62A、62B)被安装在升降器(68)的上表面，所述负载静触片(64A、64B)和插座静触片(38A、38B)位于在隔板(3)的下表面，所述电源动触片(62A、62B)与电源端子(42A、42B)连接，所述负载静触片(64A、64B)被固定在负载端子(48A、48B)上，所述插座静触片(38A、38B)被固定在插座端子(20A、20B上)，所述升降器(68)包含一个测试凸块(68A)和一个同步举臂(68B)，所述测试凸块(68A)位于测试动触片(92A)的上方，所述同步举臂(68B)位于同步控制动触片(500A)的下方；所述升降器(68)沿垂直方向移动使所述电源主开关(221)、所述测试和复位开关(92)和所述同步控制开关(500)闭合或断开，该升降器(68)沿垂直方向移动从上到下经过复位位置、脱扣位置和测试位置，当升降器(68)位于复位位置时，电源主开关(221)闭合，当升降器(68)离开复位位置时，电源主开关(221)分断；当升降器(68)位于测试位置时，测试和复位开关(92)闭合，当升降器(68)离开测试位置时，测试和复位开关(92)分断；当升降器(68)位于测试位置，或位于脱扣位置，或位于测试位置与脱扣位置之间时，同步控制开关(500)闭合，当升降器(68)离开脱扣位置向复位位置移动，且在其到达复位位置之前，同步控制开关(500)分断。
3.如权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于：所述锁销(72)有一个锁销斜板(72A)、一个锁孔(72B)和一个锁销挂钩(72C)，该锁销(72)沿水平方向穿过升降器(68)，锁销斜板(72A)从升降器(68)的左壁伸出，锁孔(72B)位于升降器(68)内，锁销挂钩(72C)位于升降器(68)的右侧，该锁销(72)既能沿水平方向左右移动，又能与升降器(68)一起沿垂直方向上下移动。
4.如权利要求3所述的电路保护装置，其特征在于：所述复位杆(26)有一个上臂(26A)、一个复位挂钩(26B)和一个下臂(26C)，复位杆(26)既能沿垂直方向上下移动，又能绕复位杆(26)与所述复位按钮(25)的连接点左右摆动，该复位杆(26)沿垂直方向插入所述升降器(68)内，随后插入所述锁孔(72B)内，所述锁销(72)和升降器(68)与复位杆(26)有三种互锁状态，一是低位锁定状态，锁销(72)向左推复位杆(26)的下臂(26C)，并阻挡该复位杆(26)沿垂直方向向下移动；二是高位锁定状态，锁销(72)向左推复位杆(26)的上臂(26A)，使复位挂钩(26B)向左摆动并钩住升降器(68)的底部，升降器(68)阻挡复位杆(26)向上移动；三是开锁状态，锁销(72)向右移动，复位杆(26)与锁销(72)和升降器(68)分离。
5.如权利要求4所述的电路保护装置，其特征在于：该电路保护装置采用电气方式复位，在复位过程，所述升降器(68)推动所述测试和复位开关(92)闭合，启动对电路保护装置的保护功能的测试过程，而且，当所述电源端子(42)未连接交流电源，或当交流电源被反向接在所述负载端子(48)上，或当电路保护装置的保护功能电路失效时，该电路保护装置将无法被复位。
6.如权利要求4所述的电路保护装置，其特征在于：所述脱扣推杆(34)的下端为一个脱扣斜块(34A)，当人工按压所述脱扣按钮(32)推动脱扣斜块(34A)向下移动时，该脱扣斜块(34A)的斜面与所述锁销斜板(72A)的斜面相互接触并相对滑动，脱扣斜块(34A)推动锁销(72)向右移动，实现机械脱扣，该电路保护装置能在不通电甚至在该电路保护装置存在电路故障的状况下实现人工机械强制脱扣。
7.如权利要求2所述的电路保护装置，其特征在于：所述同步转换单元(501)包括一个同步衔铁(513)、一个同步推板(106)、一个同步弹簧(512)和一个同步线圈(511)，所述同步转换开关(514)包含一对同步动触片(516A、516B)、一对同步常闭静触片(517A、517B)和一对同步常开静触片(518A和518B)，所述同步动触片(516A、516B)被固定在同步推板(106)上，所述同步常闭静触片(517A、517B)、同步常开静触片(518A、518B)被固定在同步转换单元(501)的外壳上，所述同步动触片(516A、516B)位于同步常闭静触片(517A、517B)与同步常开静触片(518A、518B)之间，所述同步控制开关(500)用于接通或切断所述同步线圈(511)的激磁电路，并使同步转换单元(501)动作，从而使所述同步转换开关(514)在常开状态和常闭状态之间切换，当同步线圈(511)不通电时，同步转换开关(514)处在常闭状态；当同步线圈(511)得到足够大的激磁电流时，同步转换开关(514)由常闭状态转换到常开状态。
8.如权利要求7所述的电路保护装置，其特征在于：所述同步动触片(516A、516B)与插座端子(20)连接，所述同步常闭静触片(517A、517B)与负载端子(48)连接，所述同步常开静触片(518A、518B)与电源端子(42)连接，当所述同步转换开关(514)处在常闭状态时，所述电源端子(42)为一对导体，所述插座端子(20)分别与所述负载端子(48)连接成为另一对导体；当同步转换开关(514)处在常开状态时，插座端子(20)分别与电源端子(42)连接成为一对导体，负载端子(48)为另一对导体。
9.如权利要求8所述的电路保护装置，其特征在于：所述同步线圈(511)的激磁电路被接在所述负载端子(48)上，当交流电源被反向接在所述负载端子(48)上时，在脱扣状态，所述同步转换开关(514)切断负载端子(48)与插座端子(20)的电气通道，从而确保插座端子(20)不带电。
10.如权利要求9所述的电路保护装置，其特征在于：当交流电源被正向接在电源端子(42)上时，在脱扣状态，所述同步转换开关(514)处在常闭状态，在该电路保护装置被复位过程，所述同步控制开关(500)被所述升降器(68)分断，从而使同步转换开关(514)保持在常闭状态。
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