CN1759511A - 利用机电复位件的断路装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有反向接线保护的GFCI装置，即使在该装置被反向接线时，在面板端子处也不存在电力。该装置具有一对与其端子相连的可移动电桥。在装置复位时，端子电桥对与负载端子和面板端子相接触而向这些端子供应电力。该装置还具有一个复位锁止机构，如果装置的断路部分不运行，该复位锁止机构在装置断路后阻止其复位。

Description

利用机电复位件的断路装置和系统

对相关申请的交叉参考

本申请要求享有于2003年2月3日申请的、系列号为No.60/444,469的临时申请的优先权。

本发明与同属本申请人且标题为“利用电桥接触机构和复位锁止件的断路装置和系统”的相关申请是于2003年10月22日申请的。

技术领域

本申请涉及一族可复位断路装置和系统，包括：接地故障断路器(GFCI)；电弧故障断路器(AFCI)；浸入检测断路器(IDCI)；设备漏电断路器(ALCI)；装置漏电断路器(ELCI)；断路器；接触器；闩锁继电器和螺线管机构。更具体地说，本申请涉及断路装置，该装置包括断路部分，该断路部分可切断断路装置的线路侧和负载侧之间的电传导路径。

背景技术

许多接线装置具有与电源相连的线路侧、可与一个或多个负载相连的负载侧以及线路侧和负载侧之间的至少一条传导路径。向一个或多个负载供应电力或传电的电连接是处于线路侧和负载侧的电连接。线路装置工业已见证了对断路装置或系统的需求的增长，所述断路装置或系统被设计来中断至不同负载如家用电器、生活用电产品及分支电路的电力供应。具体地说，用电规范要求家庭浴室和厨房中的电路配置例如接地故障断路器(GFCI)。在美国专利No.4,595,894中对一种GFCI装置做了更详细的描述，该专利的全部内容在本申请中作为参考被结合使用。目前使用的GFCI装置例如由本申请人所拥有的美国专利No.4,595,894(’894专利)所述的装置利用一种电致动跳闸机构来机械地切断线路侧和负载侧之间的电连接。这种装置在例如检测到接地故障而断路之后可再复位。在’894专利所讨论的装置中，将电路(即线路侧和负载侧之间的传导路径)机械断开所用的跳闸机构包括一个螺线管(或称为跳闸线圈)。一个检测按钮用于检测跳闸机构和电路，该跳闸机构和电路用于感测故障。一个复位按钮用于将线路侧和负载侧之间的电连接复位。

但是，当由例如雷击引起的不正常状态产生时，不但会使装置中的电力产生波动并使装置跳闸，而且会使机械切断电路所用的跳闸机构失去效用。这可能会在使用者不知情的情况下发生。不知情的使用者，面临GFCI装置已跳闸，会按压复位按钮，这样就会使具有不起作用跳闸机构的装置在没有接地故障保护的情况下被复位。

此外，可存在根据Underwriters Laboratories(UL)Standard PAG943A所确定的一种开路中线状态(open neutral condition)，此时电导线向这种GFCI装置供应电能。如果GFCI装置线路(与负载相对)侧上的中线导线存在开路中线状态，则可产生这样的情况即产生一条从经由装置的负载侧和人向GFCI装置供电的相线(或有电)导线向地极传输电力的电流路径。在存在开路中线状态的情况下，已跳闸的当前GFCI装置即使仍存在开路中线状态也仍可被复位。

由本申请人拥有的于1998年8月24日申请的、系列号为No.09/138,955的美国专利No.6,040,967的全部内容在本申请中作为参考而被结合使用，该专利描述了一族可复位断路装置，如果断路部分不工作或存在开路中线状态，这种断路装置可锁止该装置的复位部。

上述一些断路装置除具有线路侧和负载侧连接部之外，还具有用户可使用的负载侧连接部。用户可使用的负载侧连接部包括一个或多个连接点，在所述连接点处，用户可与从线路侧供应的电力进行外部连接。负载侧连接部和用户可使用的负载侧连接部通常电连接在一起。这种断路装置的一个例子为GFCI插座，其中，线路侧和负载侧连接部为接线螺钉，用户可使用的负载侧连接部是一种在电力输出中常用的两孔或三孔插座以与通常使用三管脚或两管脚公插头的用电装置相连。如上所述，这种断路装置与外线路相连，这样，线路侧导线就与线路侧连接部相连，而负载侧导线与负载侧连接部相连。但是，可能发生断路装置与不正确连接到外线路的情况而使负载线路与线路侧连接部相连且使线路侧导线与负载连接部相连。这种情况被称为反向接线。在断路装置被反向接线的情况下，即使对负载侧连接部的故障保护仍存在，对用户可到达负载连接部的故障保护也可能被消除。此外，由于故障保护被消除，用户可使用的端子(即三孔或两孔插座)将具有电力，这样将在该装置实际不正确运行的情况下使用户认为其正确运行。因此，在断路装置反向接线时就需要感测故障。另外，还需要阻止装置的反向接线。此外，在断路装置反向接线或断路装置不正常运行时，需要防止用户可使用的负载端子具有电力。

发明内容

本发明涉及一族可复位断路装置，在反向接线时，这种装置可阻止电能到达装置的使用者。该装置具有一种复位锁止机构以阻止装置在不正确运行的情况下复位。在该装置没有复位且如果装置被反向接线时，没有电能被输送至布置在该装置面板上的用户可使用的插座和/或插头。本发明的各种装置具有至少一对线路端子、一对负载端子和一对面板端子。线路端子可与电源电连接。负载端子与负载电连接且在装置被反向接线时与电源不正确连接。面板端子与例如布置在装置面板上的用户可使用插头和/或插座电动连接。线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘。本发明的装置在断电状态即在线路端子和负载端子之间无电连接且在负载端子和面板端子之间无电连接的断电状态下制作和输送。这样，在断电状态下，至少所述三种端子是相互电绝缘的。

每对端子具有一个相线端子和一个中线端子。在相应的相线端子相互连接时则形成一个相线传导路径。同样，当相应的中线端子相互连接时，则形成一个中线传导路径。相线传导路径优选包括一个或多个开关装置，这种开关装置可被打开而将相线传导路径中的电能切断，该开关装置也可被闭合以重新建立相线传导路径中的电连接。另外，中线传导路径包括一个或多个开关装置，这种开关装置可被打开而将中线传导路径中的电能切断，该开关装置也可被闭合以重新建立中线传导路径中的电连接。

本发明的装置均进一步具有一对与线路端子电连接的可移动电桥。当该装置被复位而将电能输送至装置的面板时，可移动电桥将线路端子和负载端子与面板端子电动连接。可移动电桥被机械偏置得远离负载和面板端子。当该装置被不正确接线或称为反向接线(即电能被连接至负载端子)时，即使在尝试使该装置复位的情况下，复位锁止机构能够阻止可移动电桥将线路端子与负载端子和面板端子相连，这样就阻止在面板端子处或用户可使用的插头和/或插座处存在电能。

在一个实施例中，该断路装置包括一个壳体，在壳体中至少部分布置有线路端子、可移动电桥、负载端子和面板端子。该断路装置还包括布置在壳体中的一个断路部分以在出现预定状态的情况下切断所述端子之间的电连接。断路装置还包括一个跳闸部、一个复位部和一个检测电路。

断路装置的一个实施例使用一种机电断路部分来切断线路端子、负载端子和面板端子之间的电连接。复位锁止机构阻止线路端子、负载端子和面板端子之间重新建立电连接，除非断路部分正常运行。也就是说，复位锁止机构阻止该装置复位除非断路部分正常运行。复位部允许该装置复位而产生线路端子和负载端子之间的电连接及线路端子和面板端子之间的电连接即装置处于设定或复位的模式中。另外，当装置复位时还存在负载端子和面板端子之间的电连接。这样，复位部就在线路端子、负载端子和面板端子之间建立了电连接。机电断路部分包括：闩锁盘和提升器组件；线圈和铁芯组件；机械开关组件；所述可移动电桥和检测电路。

复位部包括与一个复位按钮相连的一个复位销；按钮和复位销受到机械偏置，所述复位销具有从其端部径向延伸的凸缘(例如圆形凸缘或盘)，在复位销被下压而装置处于断路状态时，复位销的凸缘与闩锁盘和提升器组件相互作用。相干涉的闩锁盘和提升器组件与机械开关组件相配合而启动检测电路。如果断路部分正常运行，被启动的检测电路会激发与检测电路相结合的线圈组件。在线圈组件中布置有一个可移动铁芯，被激发线圈组件使可移动铁芯与闩锁盘相结合而允许复位销的端部与所述凸缘瞬时穿过闩锁盘和提升器组件中对准的开口。然后，所述开口不再对准而将所述凸缘和复位销的端部限制在提升器的下面。现在所述凸缘就在提升器的下面与闩锁盘和提升器组件相干涉。在按钮受到按压后被释放的情况下，复位销的偏置使该复位销倾向于远离闩锁盘和提升器组件。在释放复位按钮时，复位销的偏置与其干涉凸缘一起使其提升闩锁盘和提升器组件。这样，闩锁盘和提升器组件的提升器部分与可移动电桥相结合而使电桥将线路端子、负载端子、面板端子电动连接，从而将装置置于设定或复位状态。如果断路部分不正确运行，线圈组件的铁芯就不与闩锁盘和提升器组件相配合而阻止断路装置复位。

检测电路包括多个电动和电子部件以检测预定状态的出现。所述检测电路与所述机电断路部分相结合。在检测到预定的状态时，该检测电路致动机电断路器而使装置处于断路状态。

通过致动断路装置的跳闸部来实现所述断路状态。断路装置的跳闸部至少部分布置在所述壳体中而切断相线和/或中线传导路径中的电连接。当该装置探测到一种预定的状态(例如接地故障)且处于复位模式中时，也可出现所述的断路状态。在一个实施例中，跳闸部包括与跳闸销相连的一个检测按钮，该跳闸销的端部具有一个凸轮部分或倾斜部分，当该装置被复位时，凸轮部分可与闩锁盘相结合。跳闸销和检测按钮被机械偏置，这样在下压检测按钮之后而将其释放时，跳闸销倾向于远离闩锁盘和提升器组件。当该装置处于复位模式的情况下启动断路部分(即按钮被下压)时使跳闸销的凸轮部分与闩锁盘瞬时结合而对准提升器和闩锁盘的开口；这样允许复位销的端部和凸缘从提升器的下面释放出来而不再与提升器和闩锁盘组件相干涉。提升器和闩锁盘不再提升可移动电桥及可移动电桥偏置的结果会使它们远离负载端子和面板端子而使线路端子、负载端子和面板端子相互断开，从而使该装置处于断路状态。

附图说明

参考附图而将在下文中对本申请的优选实施例进行描述，在附图中采用同样的参考符号来指示相同的元件，其中：

图1所示为根据本发明的接地故障断路装置的一个实施例的透视图；

图2所示为将图1所示GFCI装置的面板部分除去后剩余部分的俯视图；

图3所示为面板端子内支架、负载端子和可移动电桥的分解透视图；

图4所示为本发明装置的断路部分的一些部件的结构透视图；

图5所示为图4的侧视图；

图6所示为本发明复位部的透视图；

图7所示为本发明断路装置的提升器/闩锁组件的分解透视图；

图8所示为检测电路的示意图；

图9-14所示为在本发明的装置从断路状态复位时的操作顺序；

图15-18所示为处于复位状态的本发明装置断路时的操作顺序。

具体实施方式

本发明考虑了具有至少一个传导路径的不同类型断路装置。该传导路径通常在与电源相连的线路侧、与一个或多个负载相连的负载侧及与用户可使用的插头或插座相连的用户侧之间分开。如上所述，同族的可复位断路装置中的不同装置包括：接地故障断路器(GFCI)、电弧故障断路器(AFCI)；浸入检测断路器(IDCI)；设备漏电断路器(ALCI)；装置漏电断路器(ELCI)。

为实现本申请的目的，在附图中所示及下文中所述的断路装置所用结构或机构被结合在一种GFCI装置中，该GFCI装置适于安装在例如住宅电路系统中所用的单组接线盒内。但是，本申请的机构可被包含在可复位断路装置家族中的任一其它不同装置中。此外，更通常的情况为：本发明的断路装置可被用作为具有至少一个第一、第二、第三电导体的任何装置，所述各个电导体均至少部分布置在一个壳体中。所述电导体相互电绝缘，第一导体可与电源相连，第二导体可与一个或多个负载相连，第三导体可由用户触及。一端与电源和第一导体相连的至少一个可移动电桥将第一、第二和第三电导体相互连接，在检测到一种故障或预定的状态时，所述可移动电桥将所述各个导体的连接相互断开。

但是，更具体地说，此处所述的断路装置具有至少三对电绝缘的端子：至少一对线路端子、至少一对负载端子和至少一对用户或面板端子。所述至少一对线路端子将电力(例如：交流电)连通至所述断路装置；所述至少一对负载端子将外部导体或设备与所述断路装置相连。这些连接部可以是例如将外部导体固定或连接到断路装置上并导电的电固定装置。这种连接部的例子包括接线螺钉、接线片、接线端子及外插头连接部。通常使用两管脚插座或三管脚插座实施的所述至少一个面板或称为用户端子允许用户通过与所述插座相匹配的两管脚或三管脚公插头将用电装置与GFCI装置电连接。

上述特征可被结合到任一可复位断路装置中，但为解释的目的，下述内容涉及一种GFCI装置。

在一个实施例中，GFCI装置具有：断路部分、复位部和复位锁止机构。该GFCI装置还具有一个机械跳闸部。GFCI装置还具有一对可移动电桥，在电桥结合时将线路端子与负载端子和面板端子相连。当电桥未结合时，线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘。由于面板端子与负载端子和线路端子电绝缘，因此即使GFCI装置被反向接线(电力被连接至负载端子而非线路端子)，在面板端子处也没有电能。在可移动电桥未结合时，线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘，该装置就被认为是处于跳闸状态。

此处所述的断路部分和复位部优选使用机电元件(electro-mechanical component)来断开(打开)和连接(闭合)GFCI装置的线路端子与负载端子之间及线路端子和面板端子之间的一个或多个传导路径。但是，电气元件(electrical component)如固态开关和辅助电路(supporting circuitry)可被用于打开和闭合传导路径。

通常情况下，在检测到故障时，断路部分被用于自动切断线路端子和负载端子之间的一条或多条传导路径中的电连接(即断开传导路径)，所述故障在该实施例中为接地故障。线路端子和面板端子之间的电连接也被断开。复位部被用于闭合被断开的传导路径。

在这种结构中，复位部和复位锁止部分的操作与断路部分的操作相结合，这样，如果断路部分不工作、如果存在开路中线状态和/或装置被反向接线，被切断传导路径中的电连接则不能复位。当断路部分不工作(这就意味着该断路部分的任一或多个部件不正常运行)时，该装置不能被复位。机械跳闸部能够独立于断路部分的运行而切断线路端子、负载端子和面板端子之间的电连接。因此，在断路部分不正确运行的情况下，该装置仍可被断路。

现在转到图1，该GFCI装置具有一个壳体12，一个面板或称为端盖部分36可拆卸地固定到壳体12上。面板部36具有与插座相对准的入口16、18、24、26以容纳在家用电器电线(图中未显示)端部通常具有的公插头的标准或极化管脚，面板部36还具有接地管脚接收部分17、25以容纳三线插头。该GFCI装置还包括安装带14以将该装置固定到接线盒上。

检测按钮22延伸过壳体12的面板部36中的开口23。该检测按钮用于将装置10设定为跳闸状态。将在下文中详细描述的断路部分用于切断装置的线路侧和负载侧之间的一条或多条传导路径中的电连接。形成为复位部一部分的复位按钮20延伸过壳体12的面板部36的开口19。复位按钮用于启动复位操作而重新建立断开的传导路径中的电连接。

进一步参考附图1，通过接线螺钉28、30来实现电连接到现有家庭电路，例如，螺钉30为输入(或线路侧)相连接部，螺钉28为输出(或负载侧)相连接部。螺钉28、30被分别固定(通过螺纹结构)端子32、34上。但是，该GFCI装置可这样设计：即螺钉30为输出相连接部，而螺钉28为输入相或线路连接部。端子32、34为成对端子的一半。因此，两个另外的接线螺钉和端子(图中未显示)被布置在装置10的相反侧上。这些另外的接线螺钉分别提供线路连接部和负载中线连接部。应注意到：接线螺钉和端子是可被用于提供电连接部的接线端子的示例性类型。其它类型的接线端子的例子包括定位螺钉(set screw)、压力夹(pressure clamp)、压力盘(pressure plate)、推进型连接部(push-in type connection)、抽头引线(pigtail)及快速连接片(quick-connect tab)。面板端子被用作为与公插头相配合的插座。图2中详细地显示了该面板端子。

参考图2，图中显示了GFCI装置的俯视图(未显示面板部36和安装带14)。一种内壳结构40提供了其上布置GFCI装置的部件的平台。复位按钮20和检测按钮22安装在壳体结构40上。壳体结构40安装在印刷电路板38上。与面板部36的开口16相对准的插座由支架48的延伸部50A、52A构成。支架48由导电材料制成，与开口16、24相对准的插座均是由导电材料所形成。与面板部36的开口24相对准的插座由支架48的延伸部50B、52B构成。另外，支架48具有一个凸缘，该凸缘端部上连接有导电触头56。支架46为导电材料，与开口18、26相对准的插座是由支架46形成的。与面板部36的开口18相对准的插座是由支架延伸部42A、44A构造的。与面板部36的开口26相对准的插座是由延伸部42B、44B构造的。支架46具有一个凸缘，该凸缘端部上连接有导电触头60。因此，支架46和支架48形成面板端子而用作为与GFCI装置10的面板部36的开口16、18、24、26相对准的插座(参见附图1)。负载端子32和线路端子34也安装在内壳结构40上。负载端子32具有延伸部，导电负载触头58连接在该延伸部的端部上。同样，负载端子54具有一个延伸部，导电触头62连接在该延伸部上。线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘且通过一对可移动电桥相互电连接。图3中显示了线路端子、负载端子和面板端子之间的相互关系及它们之间是如何相互连接的。

现在参考图3，图中显示了面板端子和负载端子的相互定位及其它们与可移动电桥(64，66)的相互作用。虽然图中未显示线路端子，但应理解：线路端子也与可移动电桥的一端电连接。可移动电桥(64，66)通常为电导体而被构造和布置得将至少所述线路端子与负载端子相连。具体地说，可移动电桥66具有弯折部66B和连接部66A。弯折部66B与线路端子34(图中未显示)电连接。同样，可移动电桥64具有弯折部64B和连接部64A。弯折部64B与另一个线路端子(图中未显示)电连接；所述的另一个线路端子布置在线路端子34的相反侧上。可移动电桥66的连接部66具有两个指形部，所述两个指形部的端部上均连接有一个电桥触头(68，70)。可移动电桥64的连接部64A也具有两个指形部，在所述两个指形部的端部上均连接有电桥触头(72，74)。电桥触头(68，70，72，74)是由导电性较高的材料制成的。另外，面板端子触头56、60是由导电性较高的材料制成的。此外，负载端子触头58、62是由导电性较高的材料制成的。可移动电桥优选由承受机械作用力时能够弯折的柔性金属制成的。可移动电桥的连接部(64A，66A)被机械性地向下偏置或在箭头67所示大体方向中受到偏置。当GFCI装置复位时使可移动电桥的连接部在箭头65所示的方向中移动且与负载端子和面板端子相配合而使线路端子、负载端子和面板端子相互连接。特别地，可移动电桥66的连接部66A被向上(在箭头65所示的方向中)弯折以允许触头68、70分别与支架48的触头56和负载端子32的触头58相配合。同样，可移动电桥64的连接部64A被向上(在箭头65所示的方向中)弯折以允许触头72、74分别与负载端子54的触头62和支架46的触头60相配合。可移动电桥的连接部在定位于所述连接部之下的一个闩锁/提升器组件的作用下向上弯折，当GFCI装置复位时，所述闩锁/提升器组件向上(箭头65所示的方向)运动，在下文将参考附图14对该内容进行描述。应注意到：当电流在所述触头之间流动时，可移动电桥的触头与负载端子或面板端子的触头相配合，这是通过使触头相互接触来实现的。图4中显示了使可移动电桥的连接部向上移动的一些部件。

现在参考图4，图中显示了安装在印刷电路板38上的一个线圈铁芯组合，该组合包括具有一个空腔的线轴82，较长的柱形铁芯80滑动布置在该空腔中。为清楚起见，图中未显示支架48和负载端子32。图中所示的铁芯80的一端延伸出线轴腔。铁芯80的另一端(图中未显示)与一根弹簧相结合或配合，在线圈受激励时由所产生的磁力将铁芯拉入所述空腔中之后，所述弹簧提供适当的作用力以将铁芯的一部分推出线轴腔。导线(图中未示)缠绕在线轴82上以形成线圈。为清楚起见，图中未显示缠绕在线轴82上的导线。图中显示了一个提升器78和闩锁件84组件，提升器78布置在可移动电桥下面。可移动电桥66、64通过安装架86(图中只显示了一个)来固定，安装架86也被用于将线路端子34和另一个线路端子(图中未显示)固定到GFCI装置上。应理解：用于安装可移动电桥64的另一个安装架86与图中所示的安装架直接相反布置。复位按钮20具有一个与提升器78和闩锁件84的组件相配合的复位销76，该内容将在下面显示出来。

参考附图5，图中显示了图4中结构的侧视图。在线圈受到激励时，铁芯80按照箭头81所示方向被拉入线圈中。图中所示的可移动电桥66的连接部66A被向下(在箭头85所指示的方向中)偏置。图中虽未显示，但可移动电桥64的连接部也同样向下偏置。另外，图中所示的机械开关——检测臂90的一部分布置在部分提升器78的下面。应注意到：由于图中未显示支架48，因此也未显示面板端子触头56。

现在参考图6，图中显示了提升器78和闩锁件84组件相对于线轴82、复位按钮20和复位销76的定位。请注意复位销具有下部76A和盘形凸缘76B。应注意到：凸缘76B可为任何形状，此处所显示的盘形凸缘只是可使用的凸缘类型的一个具体实施例。复位销的下部76A和凸缘76B被布置得延伸过闩锁件84和提升器78的对准开口。图中所示的机械开关组件也布置在提升器78的一部分的下面。该机械开关组件包括检测臂90和检测销92以引起断路状态的发生。利用一个弹簧线圈(图中未显示)在向上的方向(箭头94所指示的方向)中偏置复位按钮20和复位销76。机械开关的检测臂90也被向上偏置。当检测臂90被下压(箭头94A所示方向)时，该检测臂90将向上(箭头94所指示的方向)移动至被释放时的初始位置。同样，当复位按钮20被下压时(在箭头94A所示的方向中)，该复位按钮20将通过在箭头94所示方向中的移动而回复至其初始位置。闩锁盘84和提升器78组件安装在线轴82的顶部。图中只显示了提升器78的一部分以显示出提升器78怎样与检测臂90相配合及闩锁盘84怎样与提升器78相配合。图7显示了闩锁盘84和提升器78之间的具体关系。

现在参考附图7，图中显示了闩锁盘84怎样滑动且弹性安装到提升器78上。闩锁盘84具有一个开口84B及另一个开口84D，弹簧线圈84A即布置在开口84D中。闩锁盘凸头84C用于接收弹簧线圈84A的一端，弹簧线圈84A的另一端与提升器78的一个挡爪部相配合。闩锁盘84具有钩部84E而与检测按钮22相配合，下面将参考附图15对该内容进行描述。虽然复位销76不是闩锁盘/提升器组件的一部分，但当提升器78的开口78A和闩锁盘84的开口84B相互对准时，具有下部76A和凸缘76B的复位销76被设计得延伸过上述两个开口。当线圈铁芯组件的铁芯80与闩锁盘84相配合时，所述的两个开口相互对准，在下文中将对该内容进行描述。当检测电路检测到故障或预定的状态而由检测电路激励所述线圈的情况下，铁芯被拉入线轴82的空腔中。在所讨论的实施例中，所检测的预定状态为接地故障。所述预定状态可以是任何类型的故障，例如电弧故障，设备故障、设备漏电故障或浸入检测故障(immersion detection fault)。通常情况下，故障就是这样一个指示：即断路装置已检测到一种危险状态且已经或准备切断通过负载端子和/或面板端子而从所连接的负载连接至该装置的电力。图8中显示了该检测电路。

现在参考附图8，图中显示了一个检测电路，该检测电路包括：差动变压器；接地/中线(G/N)变压器；用于检测电流且一旦检测到电流即输出电压的一个集成电路(IC-1)；一个全波桥式整流器(D3，D4，D5，D6)；一个电压抑制器(MV1)以吸收可能在线路端子出现的过高电能；多个过滤耦合电容(C1-C9)；一个门电路半导体装置(Q1)；一个继电器线圈组件(K1)；多个限流电阻(R1-R4)和一个限压齐纳二极管(D2)。如图所示，包括检测臂90和检测销92在内的所述机械开关与和限流电阻R4串连布置的线路端子的导体相连。所示可移动电桥用作为将线路端子与面板端子和负载端子相连的开关。线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘，除非通过可移动电桥相连接。在预定状态如接地故障出现时，两个线路端子之间的电流幅度存在差别。这种电流差别表现为通过差动变压器所检测到的一种净电流且被提供给IC-1。集成电路IC-1可以是由National(松下)半导体或其他知名半导体制造商所生产的在接地故障电路(例如，LM-1851)中常用的任一种集成电路。根据差动变压器所提供的电流，集成电路IC-1在与门电路Q1相连的销子1上产生一个电压。由二极管D3-D6所构成的全波电桥具有与Q1的阳极相连的DC侧。将Q1接通来使全波电桥的DC侧短路而激励继电器K1，从而使可移动电桥从面板端子和负载端子上除去电力。继电器K1中布置线轴82、线圈(图中未显示)和铁芯80部件。应注意：当Q1被接通时，二极管D1起到整流功能而保持至IC-1的电压供应。在机械开关90闭合时也可致动继电器K1而在线路端子导体上引起电流的不平衡，这种不平衡由差动变压器检测到。G/N变压器检测在负载端子导体之一上出现的远程接地电压且在检测到该远程接地电压时向IC-1提供电流，从而再次致动继电器K1。

所述检测电路与GFCI装置的断路部分相配合而使该装置断路。另外，在GFCI装置断路之后如果复位锁止件仍未被致动，所述检测电路可允许GFCI装置复位，下面将对该内容进行描述。在断路状态下，线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘。这样，即使装置被反向接线，在面板端子处也没有电力。根据本发明所制造的GFCI装置是在断路的状态下运输的。断路部分包括线圈和铁芯(80)组件、闩锁盘(84)和提升器(78)组件、机械开关组件(90，92)。

参考附图9-14，图中显示了GFCI装置从断路状态复位的顺序。当GFCI装置处于断路状态时，线路端子、负载端子和面板相互电绝缘，这是因为可移动电桥未与任何端子相结合。参考附图9，图中显示了在装置处于断路状态时的复位按钮20、复位销76、复位销下部76A和盘形凸缘76B的布置情况。在断路状态下，布置在可移动电桥(图中未显示)下面的提升器78不与可移动电桥相配合。复位按钮20处于其最高位置。闩锁件84和提升器78这样布置即闩锁件84和提升器的开口不相对准而不允许所述盘形凸缘76B穿过所述开口。另外，提升器78的一部分布置在检测臂90的正上面但不与检测臂90相配合。

在图10中使GFCI装置初步复位，下压(在箭头94A所示的方向中)复位按钮20使凸缘76B与闩锁盘84相干涉以将提升器78下压到机械开关的检测臂90上。这样，检测臂90就与检测销92相接触(参见附图6)。

在图11中，当检测臂90与检测销92相接触时，如前所述，检测电路被致动来激励线圈，从而将铁芯80瞬时拉入线轴82中而与闩锁盘84相结合，更具体地说是铁芯80在箭头81所示的方向中瞬时推动闩锁盘84。

在图12中，闩锁盘受到铁芯80的推动时沿着提升器78滑动(在箭头81所示的方向中)而使其开口与提升器的开口相对准，从而允许凸缘76B和复位销下部76A的一部分延伸过所述开口84B、78A(参见附图7)。

在图13中，闩锁盘回退(在箭头81A所示的方向中)，且在复位按钮释放时，检测臂90也回弹而与检测销92相分离。在图14中，闩锁盘84的回退使开口84B再次与开口74B不相对准而将凸缘78限制在提升器78和闩锁组件的下面。当复位按钮被释放时，复位销76的偏置与受限制的凸缘76B一起抬高提升器和闩锁组件而使提升器(布置在可移动电桥的下面)与可移动电桥66、64相配合。具体地说，可移动电桥66、64的连接部(66A，64A)分别在箭头65所示的方向中(参见图3及相应的讨论内容)弯折而使线路端子、负载端子和面板端子相互电连接。现在GFCI装置处于复位模式中就意味着线路端子、负载端子和面板端子的电触头相互电连接而允许来自线路端子的电力被供应至负载端子和面板端子。GFCI装置一直保持复位模式直至检测电路检测到故障或通过按压检测按钮22而故意使GFCI装置断路。

当检测装置检测到一种状态如GFCI的接地故障时或检测到其他状态(如电弧故障，浸入式感测故障，设备漏电故障；装置漏电故障)时，检测电路就激励线圈而使铁芯80与闩锁盘84相配合，从而使闩锁开口84B与提升器开口78A相对准而允许复位销下部76A与盘形凸缘76B从提升器的下面脱离出来，这样就使提升器与可移动电桥64、66相分开，可移动电桥64、66由于偏置而远离面板端子触头和负载端子触头。基于此，线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘而使GFCI装置处于断路状态或状况中(参见附图9)。

也可通过下压检测按钮22而使本发明的GFCI装置进入断路状态。在附图15-18中显示了如何利用检测按钮22而使该装置断路的操作顺序。在附图15中，在装置处于复位模式中时下压检测按钮22。检测按钮22具有检测按钮销部22A及与其相连的凸轮端部22B，凸轮端部22B在箭头94所示的方向中被机械性地向上偏置。凸轮端部22B优选为锥形，这样，当凸轮端部22B与闩锁盘84的钩端84E相配合时由于检测按钮销部22A端部的角度的原因而会产生凸轮动作。

在附图16中，所述凸轮动作是在下压(在箭头94A所示的方向中)检测按钮22时使闩锁盘84在箭头81所示方向中的运动，这种动作使闩锁盘开口84B与提升器开口78A相对准。

在附图17中，开口(78A，84B)的对准允许复位销下部76A和盘形凸缘76B从提升器的下面脱离而使提升器与可移动电桥64、66相脱离，可移动电桥64、66由于偏置的原因而远离面板端子触头和负载端子触头(参见图3)。检测按钮20此时处于最高位置中。因此，线路端子、负载端子和面板端子相互电绝缘而使GFCI装置处于断路的状态或状况中(参见附图9)。在图18中，检测按钮22被释放而使其偏置以向上(在箭头94所示的方向中)移动且与闩锁盘84的钩部84E相分离。闩锁盘在箭头81A所示的方向中回退而使闩锁盘84中的开口与提升器78的开口不对准。此时该装置处于断路位置。应注意到：一旦本发明的装置处于断路位置，按压检测按钮将不起任何作用，这是由于此时闩锁盘84不能与检测按钮22的倾斜端部相配合。在装置被复位后，检测按钮22将执行断路功能。

如果断路部分处于不工作状态，本发明的GFCI装置一旦处于断路位置则不允许复位(通过推动复位按钮)；也就是说，如果断路部分的任一个或多个部件不能正常运行，该装置则不能被复位。此外，如果检测电路不能正确运行，该装置不能被复位。本发明的复位锁止机构可以主动的方式实现其功能，即如果断路部分或者如果检测电路不能正确运行，该复位锁止机构布置有为实现复位锁止功能而特殊设计的一个或多个部件以阻止该装置被复位。该复位锁止机构也可以被动的方式实现其功能，即如果检测电路的任一个或多个部件或如果断路部分的任一个或多个部件不能正常运行，该装置则不能进入复位模式；这种被动复位锁止方式是在本发明中实现的。例如，如果下述任一部件——即线圈/铁芯组件(82，80)或闩锁盘/提升器组件(84，78)或复位按钮/复位销(22，76)不能正常运行或存在故障，该装置则不能被复位。此外，如果检测臂(90)或检测销(92)不正常运行，该装置也不能被复位。

应注意到：本发明的断路装置具有独立于断路部分运行的一个跳闸部，这样，在断路部分不能运行的情况下，该装置仍可被断路。优选的情况为：该跳闸部就像前面所述的那样是由人工致动的(通过推压检测按钮22)且利用机械部件来切断一条或多条传导路径。但是，该跳闸部也可利用电路和/或机电元件来切断相线路径或中线路径或将二者均切断。

虽然在断开电路和装置复位操作中所用的部件性质上是机电元件，但本申请也可考虑利用电气元件，例如固态开关和辅助电路及能够在传导路径中形成电连接和切断电连接的其他类型部件。

应注意到：本发明的断路装置可以是包括例如布线通过房子或其他任何已知结构的一个或多个线路系统的一部分。这样，本发明的系统具有形成至少一个电路的导电媒介(例如用于输送电流的导线)，所述电路包括至少一个根据本发明的断路装置；用电装置；用电系统和/或部件；也就是说，电气元件、用电装置和/或系统通过导线相连接而形成包括本发明的断路装置在内的一个电路。所形成的电路是被供应电力的本发明系统。因此，如果断路装置检测到来自所述电子器件、用电装置、系统中的故障(或预定状态)，本发明的系统将通过切断它们的电力而对其进行保护。在一个实施例中，在所述系统中应用的断路装置可以是一个GFCI。

虽然已显示、描述且指出了本发明的基本特征，但应认识到：在不脱离本发明实质的情况下，本领域技术人员可对所述装置的形式和细节及其运行进行省略、替换和改变。

Claims (12)

1.一种断路装置，包括：

壳体；

至少部分布置在所述壳体中且与电源进行电连接的一对线路端子；

至少部分布置在所述壳体中的一对负载端子，当负载端子与所述线路端子电连接时可向负载传输电流；

用于将线路端子与负载端子进行电连接的一对电导体；

布置在所述壳体中的一个断路部分，该断路部分包括线圈和可移动铁芯组件、偏置的机械开关组件、闩锁件和提升器组件；其中，所述闩锁件与所述提升器弹性地并可滑动地耦合，所述闩锁件具有一个圆形开口，所述提升器也具有一个圆形开口；可移动铁芯与闩锁件相配合，提升器与机械开关相配合以与用于检测预定状态的检测电路相配合，所述提升器也与所述对的电导体相配合以将线路端子与负载端子相连接；

复位部，该复位部包括与复位销相连的复位按钮，复位按钮和复位销被机械偏置，所述复位销具有从其端部延伸出的圆形凸缘，当闩锁件的开口与提升器的开口不相对准时，所述凸缘与闩锁件相干涉；当所述闩锁件由可移动铁心配合，闩锁件的开口与提升器的开口相对准时，所述凸缘和端部则延伸过所述闩锁件和提升器的开口，闩锁件的回退作用使所述两开口不相对准而将所述端部和凸缘限制在闩锁件下面，从而允许复位销和复位按钮偏置而使凸缘与提升器相配合，该提升器与可移动电桥相结合而使线路端子与负载端子电连接。

2.根据权利要求1所述的断路装置，其特征在于：所述状态包括接地故障、电弧故障、装置漏电故障、设备漏电故障或浸入式感测故障。

3.根据权利要求1所述的断路装置还包括一个跳闸部，该跳闸部用于切断线路端子和负载端子之间的电力，所述跳闸部包括一个跳闸按钮，该跳闸按钮具有倾斜端部与闩锁件相配合而使闩锁件的开口与提升器的开口相对准，从而允许复位销与提升器相分离而使线路端子和负载端子脱离相互连接。

4.根据权利要求1所述的断路装置还包括与用户可使用的一对插座电连接的一对面板端子，每个面板端子从布置在所述壳体中的金属结构上延伸出来且与该金属结构整体形成。

5.根据权利要求4所述的断路装置，其特征在于：所述一对电导体将线路端子与面板端子相连。

6.根据权利要求4所述的断路装置，其特征在于：在所述装置复位时，所述一对电导体使线路端子、负载端子和面板端子相互连接，在检测到预定的状态时，所述一对导体切断线路端子、负载端子和面板端子的相互连接。

7.根据权利要求1所述的断路装置还包括用于检测所述预定状态出现的检测电路。

8.一种断路装置，包括：

第一电导体；

第二电导体；

第三电导体；

与第一电导体电连接的可移动电桥，所述可移动电桥使第一、第二和第三电导体相互电连接，且在预定状态出现时切断第一、第二号第三导体之间的电连接；以及

复位部，在所述预定状态出现之后，该复位部用于重新建立第一、第二和第三电导体之间的电连接。

9.根据权利要求8所述的断路装置还包括一个断路部分，在出现预定的状态时，所述断路部分切断第一、第二和第三电导体之间的电连接。

10.根据权利要求8所述的断路装置，还包括一个复位锁止机构，当所述装置不能运行时，该复位锁止机构阻止在所述第一、第二和第三电导体之间重新建立电连接。

11.一种系统，包括：

断路装置，该断路装置具有：

第一电导体；

第二电导体；

第三电导体；

与所述第一电导体电连接的可移动电桥，所述可移动电桥能使第一、第二和第三电导体相互电连接，且和在预定状态出现时能切断第一、第二号第三导体之间的电连接；

复位部，在所述预定状态出现之后，该复位部用于重新建立第一、第二和第三电导体之间的电连接；以及

至少一个用电装置与所述断路装置电连接而形成一个电路。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：该断路装置是一个GFCI。

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