CN1759512A - 断路装置中的反向接线检测 - Google Patents

Abstract

一种断路装置具有与断路装置的线路侧相连的开关和计时电路以在施加电力时使泄漏电流流动限定的时间段。该开关和计时电路包括由来自装置相线接线脚的电流所供能的计时器，该计时器被设计来运行限定的时间段。当向断路装置施加电力时，该计时器开始操作且通常持续操作所述限定的时间段。在计时的时间段结束时，计时器自行关闭且保持中断直至在中断之后再次向装置供应电力。在第一次向断路装置施加电力时，计时器受到来自相线接线脚的电流的激励且使开关闭合而将断路装置线路侧上的中线接线脚与接地端子相连。如果装置没有被反向接线，计时器将继续操作且开关保持闭合直至计时器完成其循环，此时开关打开且装置的中线接线脚不再与接地相连。如果装置被反向接线，在开关闭合后的某一瞬间，该装置将检测到反向接线故障，开关SW1和SW2打开，从而切断断路装置的线路供电。

Description

断路装置中的反向接线检测

对相关申请的交叉参考

根据35U.S.C.119(e)，本申请要求享有于2003年2月3日申请的、系列号为No.60/444,577的美国临时专利申请的优先权。

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)；断电器；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处的导电路径。

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布置在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部处于线路侧和负载侧。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)。当前应用的GFCI装置例如由本申请人所拥有的美国专利No.4,595,894中所述的装置利用了一种电致动跳闸机构来机械地切断线路侧和负载侧的电连接。这种装置通过例如检测到接地故障而断开之后可复位。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，所述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，而且会使将电路机械断开所用的跳闸机构失去效用。这可能会发生在使用者不知情的情况下。不知情的使用者在面临GFCI装置已跳闸的情况下会按压复位按钮，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。如果开路中线状态具有位于GFCI装置线路(与负载相对)侧的中线导线，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)导线产生一条向大地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。由本申请人拥有的于1998年9月20日申请的、系列号为No.09/175,228的专利申请描述了一族可复位断路装置，如果断路装置不工作或存在一种开路中线状态，这种断路装置可锁止装置的复位部且可独立于断路部分的操作而切断传导路径。该申请的全部内容在本申请中作为参考而被结合使用。

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为插头连接部(即三管脚或两管脚公插头)。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，负载端子或用户可使用的端子将具有电力，这样将在该装置实际不正常运行的情况下使用户认为其正常运行。因此，在断路装置被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。

发明内容

本发明涉及包含有检测电路的一族可复位断路装置，在出现故障时，所述检测电路使装置跳闸。这种装置均具有一个线路侧端子和至少一个负载侧端子。负载侧端子具有插座端子或插头，家用装置或其他电负载或装置可连接到所述插座端子或插头上。本发明具有与断路装置的线路侧相连的一个开关和计时电路，当装置被反向接线时，将开关闭合一段时间以使泄漏电流流过开关，开关的一侧与线路侧的相线端子相连而其另一侧与接地相连。所述泄漏电流使检测电路将装置跳闸而将负载与线路侧或电源断开。

在一个实施例中，断路装置包括一个壳体及至少部分布置在壳体中且处于第一对和第二对端子之间的相线传导路径和中线传导路径。相线传导路径终止于一个相线端子，中线传导路径终止于一个中线端子。相线端子之一(例如，来自于第一对端子)优选与电源相连，而另一个相线端子(例如，来自于第二对端子)与一个或多个负载相连。

断路装置还包括布置在壳体中的一个断路部分，在出现预定状态时，该断路部分切断线路侧和负载侧之间的相线传导路径和中线传导路径之一或二者的电力。至少部分布置在壳体中的一个复位部用于重新建立开路传导路径中的电连接。

相线传导路径最好包括多个开关装置，开关装置可打开以切断线路侧和负载侧之间的相线传导路径中的电连通，开关装置可闭合以重新建立线路侧和负载侧之间的相线传导路径中的电连通。中线传导路径也包括多个开关装置，开关装置可打开以切断线路侧和负载侧之间的中线传导路径中的电连通，开关装置可闭合以重新建立线路侧和负载侧之间的中线传导路径中的电连通。在这种结构中，断路部分使相线传导路径和中线传导路径的开关装置(具有触头)打开，复位部使相线传导路径和中线传导路径的多个开关装置(具有触头)闭合。

断路部分的一个实施例使用机电断路器切断相线传导路径和中线传导路径中的电连通且使用检测电路来检测预定状态的出现。例如，机电断路器包括线圈组件、连接在线圈组件上的可移动铁芯及连接在铁芯上的阻挡物。可移动铁芯响应线圈组件的激励，铁芯的运动被转换为阻挡物的运动。阻挡物的运动使相线传导路径和/或中线传导路径中的电力中断。

断路装置还可包括一个复位锁止部以相线传导路径或中线传导路径或二者中重新建立电连通，除非断路部分正确运行。也就是说，除非断路部分正常运行，否则复位锁止部就阻止装置的复位。在断路装置中含有复位锁止部的实施例中，复位部可这样构造即至少一个复位触头与断路部分的检测电路电连接，下压复位按钮使相线传导路径的至少一部分与至少一个复位触头相接触。在相线传导路径和至少一个复位触头之间相接触时，断路部分被激励而使复位锁止部失去作用，这样就可重新建立相线传导路径和中线传导路径中的电连通。

断路装置还可包括一个独立于断路部分运行的跳闸部。所述跳闸部至少部分布置在壳体中而独立于断路部分的运行来切断相线传导路径和/或中线传导路径中的电连通。在一个实施例中，该跳闸部包括从壳体的外部可使用的一个跳闸致动器及优选布置在壳体中且从跳闸致动器上延伸出来的一个跳闸臂。如果致动所述跳闸致动器，跳闸臂优选构造得便于切断相线传导路径和/或中线传导路径中的电连通。所述跳闸致动器优选为一个按钮。但是，也可考虑其他已知的致动器。

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所示为图1中的GFCI装置的部分立面剖视图，图中所示的GFCI装置处于设定位置或电连通位置；

图3所示为图1中的断路装置内部部件的分解视图；

图4所示为布置在图1所示GFCI装置中的部分传导路径的平面图；

图5所示为图4中传导路径的一部分的部分剖视图；

图6所示为图4中传导路径的一部分的部分剖视图；

图7所示为与图2相似的侧面立视图，图中显示了处于电路切断位置或称为断路位置中的GFCI装置；

图8所示为与图2相似的侧面立视图，图中显示了在复位操作过程中的GFCI装置的部件；

图9-11所示为本申请复位部的一个实施例的运行示意图，图中显示了在线路连接部和负载连接部之间形成电连通所用的一个闩锁件，该闩锁件将电连接部的复位部与断路部分的运行联系起来；

图12所示为本发明的检测电路的示意图，该检测电路用于检测接地故障和反向接线；

图13所示为本发明接地故障断路装置的另一个实施例的透视图；

图14所示为图13中GFCI装置的部分立面剖视图，图中所示的GFCI装置处于设定位置或电连通位置；

图15所示为与图14相似的侧面立视图，图中显示出GFCI装置处于断路位置中；

图16所示为与图14相似的侧面立视图，图中显示了在复位操作过程中的GFCI装置的部件；

图17所示为图13中GFCI装置的内部部件的分解视图；

图18所示为检测接地故障且将图13中的GFCI装置复位所用电路的示意图；

图19所示为图13中GFCI装置的另一个实施例的一部分部件的部分剖面侧立视图；

图20所示为与图19相似的侧立视图，图中显示出所述装置处于断路位置中；

图21所示为根据本申请的断路系统的框图。

具体实施方式

本发明考虑了可检测接地故障和反向接线的不同类型断路装置。本发明装置中布置有至少一个传导路径。该传导路径通常在与电源相连的线路侧和与一个或多个负载相连的负载侧之间分开。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线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不同装置中。

此处所述的GFCI装置具有至少两对端子(一对用于线路连接部而另一对用于至少一个负载连接部)。所述的至少一个负载连接部允许将外导体或设备连接到所述装置上。这些连接部可以是例如电紧固装置而将外导体固定或连接到断路装置上并导电。这种连接部的例子包括接线螺钉、接线片、端子和外插头连接部。

在一个实施例中，GFCI装置具有断路部分、复位部和复位锁止部。图1-12中显示了该实施例。图1-12中所示GFCI装置的结构和机电操作是以美国专利No.6,437,953中所述的方式操作的，该专利在此作为参考被结合使用。在另一个实施例中，GFCI装置除省略了复位部锁止部之外，其他均与图1-12所示的实施例相似。因此，在该实施例中，GFCI装置具有与图1-12中所述部分相似的断路部分和复位部。在另一个实施例中，GFCI装置具有断路部分、复位部、复位锁止部和一个独立的跳闸部。图13-20中显示了该实施例。

此处所述的断路部分和复位部优选使用机电元件来切断(打开)及连通(闭合)GFCI装置的线路侧和负载侧之间的一条或多条传导路径。但是，也可利用电气元件如固态开关和辅助电路(supportingcircuitry)来打开和闭合所述传导路径。

在检测到故障时，断路部分通常被用于自动切断线路侧和负载侧之间的一条或多条传导路径中的电连通(即断开传导路径)，所述故障在所述的实施例中为接地故障。复位部被用于闭合被断开的传导路径。

在包含有复位锁止部的实施例中，复位部除闭合被断开的传导路径之外，还用于使复位锁止部失去效用。在这种结构中，复位部与复位锁止部的操作与断路部分的操作相结合，这样，如果断路部分不可工作、如果存在开路中线状态和/或如果该装置被反向接线，被断开传导路径中的电连通就不能被复位。

在包含有独立跳闸部的实施例中，一个或多个传导路径中的电连通可独立于断路部分的操作而被断开。这样，在断路部分不正常运行的情况下，该装置仍可被断开。

上述特征可被结合到任何可复位断路装置中，但为简化描述起见，所述可复位断路装置在本说明书中涉及GFCI装置。

现在转到附图1，GFCI装置10具有由相对处于中间部的基体14及可拆卸地安装到该中间基体14上的面板或称为盖部16和后部18构成的壳体12。面板部16具有入口20、21以容纳在灯具或家用电器装置电线(图中未显示)端部通常设有的公插头的标准或极化管脚，面板部16还具有接地管脚容纳口22以容纳三线插头。该GFCI装置还包括安装带24以将该装置固定到接线盒上。

检测按钮26延伸过壳体12的面板部16中的开口28。该检测按钮用于启动检测操作以检测布置在装置中的断路部分(或断路器)的操作。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30延伸过壳体12的面板部16的开口32。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。

通过接线螺钉34、36来实现电连接到现有家庭电路，例如，螺钉34为输入(或线路)相线连接部，螺钉36为输出(或负载)相线连接部。但是，螺钉34可以是输出相线连接部，而螺钉36为输入相线连接部或线路连接部。端子34、36为成对端子的一半。因此，两个另外的接线螺钉38、40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中线连接部和负载中线连接部。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此作为参考而被结合使用。应注意到：接线螺钉34、36、38、40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)。

参考附图2-6，线路相线连接部34和负载相线连接部36之间的传导路径包括：可在张紧位置和未张紧位置之间移动的接触臂50；安装在接触臂50上的可移动触头52；固定到负载相线连接部36上或整体形成于该负载相线连接部36中的接触臂54；安装到接触臂54上的固定触头56。用于该实施例的用户可使用负载相线连接部包括端子组件58，该端子组件58具有两个接线端子60而可与插在其中的公插头的一个管脚相结合。线路相线连接部34和用户可使用负载相线连接部之间的传导路径包括：接触臂50；安装在接触臂50上的可移动触头62；固定到端子组件58上或整体形成于端子组件58中的接触臂64；安装到接触臂64上的固定触头66。这些传导路径被集体称作相线传导路径。

同样，线路中线连接部38和负载中线连接部40之间的传导路径包括：可在张紧位置和未张紧位置之间移动的接触臂70；安装在接触臂70上的可移动触头72；固定到负载中线连接部40上或整体形成于该负载中线连接部40中的接触臂74；安装到接触臂74上的固定触头76。用于该实施例的用户可使用负载中线连接部包括端子组件78，该端子组件78具有两个接线端子80而可与插在其中的公插头的一个管脚相结合。线路中线连接部38和用户可使用负载中线连接部之间的传导路径包括：接触臂70；安装在接触臂70上的可移动触头82；固定到端子组件78上或整体形成于端子组件78中的接触臂84；安装到接触臂84上的固定触头86。这些传导路径被集体地称作中线传导路径。

参考附图2，断路部分具有断路器和可感测故障例如火线的和/或中线导体上的电流不平衡的电路。在GFCI装置的一个优选实施例中，断路器包括一个线圈组件90、对线圈组件的激励和解除激励产生反应的一个铁芯92及与铁芯相连的阻挡物(banger)94。阻挡物94具有一对阻挡物卡子(banger dog)96、98而与一个可移动闩锁件100相互作用，闩锁件100用于将一个或多个传导路径中的电连通设定并复位。线圈组件90响应于例如由图12所示检测电路所检测的接地故障而被致动。

参考附图12，图中显示了用于本发明断路装置的检测电路。在负载端子由于电流不平衡而存在泄漏电流时，所述检测电路则检测接地故障。差动变压器检测电流的不平衡并通过辅助部件二极管D2、电阻R3、电容C6、C7、C8向集成电路U1传输信号，该集成电路向Q1输出控制信号而使Q1成为实质上的短路连接部，从而激励包括SW1、SW2和螺线管线轴在内的继电器。U1是一种已知的集成电路(例如，LM1851)，该集成电路在检测到差动变压器或中线变压器中的电流不平衡时输出控制电压或电流。在检测到故障时，开关SW1、SW2打开而切断与负载端子相耦合的任何负载。具有过滤电容C1的氧化金属变阻器(MOV1)跨接在线路端子上以吸收较大的电流波动峰值。包括二极管D3-D6在内的整流器用于产生适当的DC电压以通过电阻R1、二极管D1和电阻R2来操作U1。电容C2、C4、C5和C10用于U1的正常操作。中线变压器被用于检测一种中线开路状态且在存在这种状态时向U1发出信号而使U1激励所述继电器，从而打开开关SW1和SW2。使用电阻R4和检测按钮的检测电路被用于迫使装置进入跳闸状态。在下压检测按钮时，从相线导体流出的电流经过R4进入中线导体而产生电流不平衡，差动变压器检测到这种电流不平衡则向U1发出信号。U1则按照前述内容致动继电器，从而将开关SW1和SW2打开。在断路装置反向接线时(即负载被连接至线路端子而电源被连接至负载端子)，根据本发明的一个计时和开关(SW3)电路与线路端子的中线接线脚相连。计时和开关电路可包括由来自装置线路侧上的相线接线脚的电流供电的计时器，该计时器被设计来运行限定的时间段例如0.3-20秒或更多秒。在向断路装置施加电力时，该计时器开始运行且持续运行限定的时间段。在计时的时间段结束时，计时器自己关闭且保持停止直至在中断后再次向装置施加电力。当从相线接线脚首次向计时器施加电力时，该计时器使开关闭合而使装置线路侧上的中线接线脚与接地端子相连。如果该装置没有被反向接线，开关保持闭合直至计时器结束其循环周期，此时，开关打开且装置的中线接线脚不再与接地端子相连。如果装置被反向接线，在开关闭合后的某一瞬间，该装置将检测到反向接线故障，开关SW1、SW2将打开而将线路与装置切断。因此，在施加电力且装置被反向接线时，开关SW3关闭由计时器所限定的一段时间而允许泄漏电流通过该开关流至接地。所述时间段一旦过去，计时器就使该开关切断泄漏电流的流动。计时器和开关电路这样设计即：使流过开关的泄漏电流足以使装置跳闸但却不足以违反国际用电规则标准或其他限制。计时器这样设计即允许泄漏电流流动足够长时间而使不同的电力和其他电路稳定，且在装置触及正常的稳定状态之后使装置跳闸。在供电时，不同的电路和电力电压通常需要一段时间来稳定。在断路装置正确接线时，计时器和开关电路的泄漏电流对断路装置的操作不产生影响。

返回来参考附图2，复位部包括：复位按钮30；与复位按钮30相连的可移动闩锁件100；闩锁指件102和复位触头104、106，在按压复位按钮且在断路部分处于跳闸位置中时，复位触头104、106暂时致动断路部分。复位触头104、106优选为通常可瞬时打开的触头。闩锁指件102用于与各个接触臂50、70的R侧相配合并将所述臂50、70回移至张紧位置，在该张紧位置处，触头52、62分别与触头56、66接触而触头72、82分别与触头76、86相接触。

在该实施例中，可移动闩锁件102对各个部分(即断路部分、复位部和复位锁止部)来说是共用的而用于便于形成、断开或锁止一个或多个传导路径中的电连通。但是，本申请的断路装置也设计了在各个部分或某些部分之间没有共用机构或部件的实施例。此外，本申请还考虑利用具有断路部分、复位部和复位锁止部的断路装置来易于实现形成、断开或锁止相线传导路径或中线传导路径或二者中的电连通。

在图2和图3所示的实施例中，复位锁止部包括闩锁指件102，在装置跳闸之后，该闩锁指件102与可移动臂50、70的L侧相配合以阻止可移动臂50、70运动。通过阻止可移动臂50、70的运动，则可阻止触头52与触头56、触头62与触头66、触头72与触头76、触头82与触头86相接触。另外，仅阻止可移动臂50或70之一则可阻止相应的触头相接触。此外，在该实施例中，闩锁指件102用作为一个主动阻止器以阻止触头相接触。另一种方式为：可将可移动臂50、70的自然偏压用作为被动阻止器以阻止触头相接触。

参考附图2和7-11，图中显示了不同操作阶段的断路部分和复位部的机械部件。该部分描述内容将只对相线传导路径的操作进行描述，如果希望打开和闭合相线传导路径和中线传导路径，中线传导路径的操作与相线传导路径的操作是相似的。在图2中，GFCI装置处于设定位置，可移动触头50在该位置处处于张紧状态，从而使可移动触头52与接触臂54的固定触头56进行电连通配合。如果GFCI的检测电路检测到接地故障，线圈组件90受激励而将铁芯92拉入线圈组件90中，从而使阻挡物94上移。在阻挡物向上运动时，阻挡物前卡子98与闩锁件100碰击而使其围绕由指件110的顶缘112和内表面114所形成的接合部在逆时针方向C(参见附图7)中进行转动。闩锁件100的运动使闩锁指件102与可移动接触臂50的远端116的R侧脱离配合，而允许接触臂50回复至图7所示的预张紧状态而打开触头52、56。

在跳闸之后，解除对线圈组件90的激励，这样，弹簧93就使铁芯92回复至初始延伸位置，阻挡物94移动至其初始位置而释放闩锁件100。此时，如图10所示，闩锁件100处于锁止位置，闩锁指件102阻止可移动触头52与固定触头56相配合。如上所述，一个或两个闩锁指件102可用作为主动阻止器而阻止触头相接触。另外，可移动臂50、70的自然偏压可被用作为被动阻止器而阻止触头相接触。

为使GFCI装置复位而将触头52、56闭合并重新建立相线传导路径中的电连通，如图8所示，充分按压复位按钮30以克服复位弹簧120的偏压力并在箭头A所示方向中移动闩锁件100。在复位按钮30被偏压时，闩锁指件102与可移动接触臂50的L侧相接触，继续按压复位按钮30则迫使闩锁件克服由接触臂50所施加的张紧力而使接触臂50上的复位触头104闭合到复位触头106上。通过例如模拟一种故障闭合复位触头来启动断路器的操作，这样，铁芯92使阻挡物94向上运动而碰击使闩锁指件102转动的闩锁件100，而闩锁件100继续在箭头A所示的方向中运动。这样，闩锁件102就被提升到处于可移动接触臂远端R侧上的可移动接触臂50的远端116的L侧之上，如图7和图11所示。接触臂50回复至其未张紧位置而将触头52和56、触头62和66打开以终止断路部分的致动，从而解除线圈组件90的激励。

在启动断路器的操作之后，将线圈组件90解除激励而使铁芯92回复至其初始延伸位置，阻挡物94释放闩锁件100而使闩锁指件102处于附图9所示的复位位置。将复位按钮释放使闩锁件100和可移动接触臂50在箭头B所示的方向(参见图9)中运动直至触头52与触头56电动配合，参见附图2。

如上所述，如果需要断开和闭合中线传导路径中的电连通，对相线传导路径的上述描述内容也适用于中线传导路径。

在另一个实施例中，断路装置还可包括一个与断路部分相独立操作的跳闸部，这样，在断路部分不可工作的情况下，装置仍可被跳闸。跳闸部优选由人工致动且利用机械部件来断开一条或多条传导路径。但是，跳闸部可利用电路和/或机电元件来切断相线传导路径或中线传导路径或将二者均断开。

为实现本申请的目的，如图13-20所示，本实施例的结构或机构也安装在一种GFCI装置中，这种GFCI装置适于安装在房间中的单组接线盒中。但是，本申请的机构可被包含在家庭可复位断路装置中的任何不同装置中。

转到附图13，该实施例的GFCI装置200与附图1-12所述的GFCI装置相似。与图1相似，GFCI装置200具有由处于相对中间部的基体14及优选可拆卸地安装到该中间基体14上的面板或称为盖部16和后部18构成的壳体12。

作为下文中将详细描述的跳闸部一部分的一个跳闸致动器202延伸过壳体12的面板部16中的开口28，所述跳闸致动部202优选为一个按钮。在该示例性实施例中，该跳闸致动器用于使GFCI装置机械跳闸即独立于断路部分的操作而切断一条或多条传导路径中的电连通。

作为复位部一部分的一个复位致动器30延伸过壳体12的面板部16中的开口32，所述复位致动器30优选为一个按钮。如果断路部分是运行的，该复位按钮用于启动复位操作而重新建立打开的传导路径中的电连通即使装置复位。

在上述实施例中，由接线螺钉34、36实现与已有家用线路的电连接，其中，螺钉34是一个输出(或线路)相线连接部，螺钉36是一个输出(或负载)相线连接部。应认识到：在装置200的相反侧上布置有另外两个接线螺钉38、40(参见图3)。这些另外的接线螺钉分别提供线路中线连接部和负载中线连接部。在美国专利No.4,595,894中对一种GFCI装置进行了更详细的描述，该专利的全部内容在此作为参考而被结合使用。

参考附图4-6、14、17，该实施例中的传导路径与上面所述的实施例基本相同。线路相线连接部34和负载相线连接部36之间的传导路径包括：可在张紧位置和未张紧位置之间运动的接触臂50；安装在接触臂50上的可移动触头52；固定到或整体形成于负载相线连接部36中的接触臂54；安装在接触臂54上的固定触头56(参见附图4、5、17)。该实施例的用户可使用负载相线连接部包括具有两个接线端子60的端子组件58，所述两个接线端子60可与插在其间的一个公插头的管脚相配合。线路相线连接部34和用户可使用负载相线连接部之间的传导路径包括：接触臂50；安装在接触臂50上的可移动触头62；固定到或整体形成于端子组件58中的接触臂64；安装在接触臂64上的固定触头66。这些传导路径被集体地称作相线传导路径。

同样，线路中线连接部38和负载中线连接部40之间的传导路径包括：可在张紧位置和未张紧位置之间移动的接触臂70；安装在接触臂70上的可移动触头72；固定到负载中线连接部40上或整体形成于该负载中线连接部40中的接触臂74；安装到接触臂74上的固定触头76(参见附图4、6、17)。用于该实施例的用户可使用负载中线连接部包括端子组件78，该端子组件78具有两个接线端子80而可与插在其中的公插头的一个管脚相接合。线路中线连接部38和用户可使用负载中线连接部之间的传导路径包括：接触臂70；安装在接触臂70上的可移动触头82；固定到端子组件78上或整体形成于端子组件78中的接触臂84；安装到接触臂84上的固定触头86。这些传导路径被集体地称作中线传导路径。

参考附图14，图中显示了根据本发明的优选实施例在断路和复位操作过程中所用的机械部件。虽然附图中所显示的这些部件性质为机电元件，但本申请也考虑利用半导体型断路和复位元件及可形成及切断电连通的其他机构。

根据本实施例的断路装置将一个独立的跳闸部配备在图1-12所示的断路装置中。因此就省略了对断路部分、复位部和复位锁止部的描述。

参考附图14-16，根据本申请的跳闸部的示例性实施例包括一个跳闸致动器202，该跳闸致动器202优选为一个可在设定位置和跳闸位置之间移动的按钮，如图14所示，在所述设定位置处允许触头52、56闭合或相接触。如图15所示，在所述跳闸位置处触头52、56被打开。弹簧204通常将跳闸致动器202朝着所述设定位置偏压。跳闸部还包括从跳闸致动器202延伸出的一个跳闸臂206，当将跳闸按钮朝着跳闸位置移动时，跳闸臂206的表面208与可移动闩锁件100相接触。当跳闸致动器202处于所述设定位置中时，如图14所示，跳闸臂202的表面208可与可移动闩锁件100相接触或紧靠该可移动闩锁件100。

在操作过程中，在按压跳闸致动器202时，该跳闸致动器202围绕从安装带24延伸出的枢转臂210的枢转部T(参见附图15)进行转动，这样，跳闸臂206的表面208与可移动闩锁件100相接触。在跳闸致动器202朝着跳闸位置运动时，跳闸臂206也进入与复位按钮30相连的指件110的运动路径，从而阻挡指件102在箭头A所示方向中进一步运动(参见附图15)。通过阻止指件110的运动，跳闸臂206阻止致动复位操作，这样就同时阻止跳闸操作和复位操作的致动。进一步按压跳闸致动器202使可移动闩锁件100围绕枢转部T在箭头C所示方向中运动(参见附图15)。闩锁件100的转动使闩锁臂100的闩锁指件102与可移动接触臂50脱离接触，从而使接触臂50回复至其未张紧位置，将传导路径断开。装置的复位是通过上述方式实现的。图18中显示了感测故障并使传导路径复位所用电路的示例性实施例。

如上所述，如果需要打开和闭合中线传导路径中的电连通，有关相线传导路径的上述内容也适用于中线传导路径。

下面将参照附图19、20而对跳闸部的另一个实施例进行描述。在该实施例中，跳闸部包括一个可在设定位置和跳闸位置之间运动的跳闸致动器202。如图19所示，在所述设定位置处允许触头52、56闭合或相接触。如图20所示，在所述跳闸位置处触头52、56被打开。弹簧220通常将跳闸致动器202朝着所述设定位置偏压。跳闸部还包括从跳闸致动器202延伸出的一个跳闸臂224，这样，跳闸臂的远端226与可移动闩锁件100可运动接触。如上所述，在该实施例中可移动闩锁件100对跳闸部、断路部分、复位部和复位锁止部来说是共用的且被用于形成、切断或锁止相线传导路径和/或中线传导路径中的电连通。

在该实施例中，可移动闩锁件100包括有一个倾斜部100a，当跳闸致动器202在设定位置和跳闸位置之间运动时，该倾斜部100a分别便于电触头52、56的打开和闭合。为进行显示，参考附图19，当跳闸致动器202处于设定位置中时，跳闸臂224的远端226与倾斜部100a的上侧相接触。当将跳闸致动器202下压时，跳闸臂224的远端226沿着该倾斜部移动且使闩锁件60围绕枢转部P而在箭头C所示方向中转动，从而使闩锁件100的闩锁指件102与可移动接触臂50脱离接触，这样就使臂50复至未张紧状态且将传导路径断开。按照上述内容则可实现装置的复位。

本申请的断路装置可被用于图21的示例性框图所示的用电系统中。该系统240包括电源242如家用电源；与电源电连接的至少一个断路装置如断路装置10或200；与断路装置相连的一个或多个负载244。作为这种系统的一个例子，向家用单组接线盒所供应的交流(ac)电可被连通至一种GFCI装置，这种GFCI装置具有可被结合到断路装置中的上述反向接线故障保护、独立跳闸或复位锁止特征之一或这些特征的任意组合。然后将家用电器插入到所述装置中而成为该系统的负载或多个负载。

如上所述，虽然在断路操作和装置复位操作过程中所用的部件性质上为机电元件，但本申请也考虑使用电气元件例如固态开关和辅助电路及能够形成和断开传导路径中电连通的其他类型部件。

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 (13)

1.一种断路装置，具有检测电路、至少一对负载端子和至少一对线路端子，该断路装置包括：

与线路端子相耦合的一个开关和计时电路，在该断路装置被反向接线时，开关和计时电路允许足够量的泄漏电流流动足够长的时间以使断路装置跳闸。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：如果该装置被反向接线，开关和计时电路的开关将线路侧上的中线接线脚与接地端子相连而使泄漏电流流过，从而使装置跳闸。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：如果该装置没有被反向接线，开关和计时电路的开关将线路侧上的中线接线脚与接地端子相连而使泄漏电流流过，这样不使装置跳闸。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：如果该装置被反向接线，该装置在被供电时自动跳闸。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：开关和计时电路的开关最初闭合大于0.3秒且小于20秒的时间间隔。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述时间间隔大于0.5秒且小于15秒。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述时间间隔大于0.5秒且小于10秒。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述时间间隔大于0.5秒且小于7秒。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述时间间隔大于2秒且小于7秒。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述开关和计时电路的计时器被连接成接收来自装置相线接线脚的电力。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：在装置没有被反向接线时，所述计时器被连接成将开关闭合限定的时间段。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：在装置被反向接线时，所述计时器运行而在限定的时间段之前打开所述开关。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：在断开一段时间之后第一次施加电力时，计时器运行而将所述开关闭合一次。

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