CN2762328Y - 带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器。它壳体的上盖上装有复位按钮和测试按钮，其特征是：脱扣线圈骨架上绕有线圈，在脱扣线圈骨架内有一脱扣铁芯可在其中移动的圆孔，脱扣机构上的动触片与接地故障断路器的输入端相连，脱扣铁芯与平衡架注塑在一起。本实用新型结构简单，构思巧妙，当用户不慎反接线时，控制电路得不到工作电源而不能工作，面板上的插座则由于未与输入电源接触而没有带电；当正确安装并按下复位按钮后，GFCI正常工作，具推广价值。

Description

带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器

技术领域：

本实用新型涉及一种接地故障断路器，尤其涉及一种采用电磁式脱扣机构和带反接线保护功能的接地故障断路器。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，在日常生活中使用到电器的地方越来越多，因此触电事故和接地故障引起的火灾事故也日益增多，接地故障断路器就是本着防止此类事故的目的而产生的。

接地故障断路器不仅可以通过上盖面板处的插孔来连接负载端，还可以通过负载端接线螺钉来连接负载。但是有时由于人们的粗心大意，常把电源输入线连接到负载端，造成反接线情况的发生。此时，接地故障断路器不管在脱扣状态还是在正常状态，面板上插座还是带电，这时的接地故障断路器如同一个普通的且不带保护的电源插座。因此产生了许多不该发生的事故。在先技术中，许多接地故障断路器采用警告标签、反接线指示灯、反接线报警等形式提醒用户正确连接装置的接线和负载端，可惜的是，仍有许多由于反接线而造成人身财产损失的事故发生。

在先技术中，一些接地故障断路器采用机械式脱扣机构来切断电气连接，然而在许多特殊条件下，脱扣机构常会脱扣不灵敏或丧失脱扣能力，造成电器损坏和危及人身安全。

综上所述，现在的接地故障断路器不仅要具备反接线保护功能，还应采用脱扣灵敏的电磁式脱扣机构。

发明内容：

为叙述方便，以下接地故障断路器以英译名Ground Fault CircuitInterrupter字头GFCI代替。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能有效克服上述缺陷，采用了电磁式脱扣机构和相关的控制电路来达到反接线保护功能的带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为，一种带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器，主要包括：

由上盖(1)、中框(2)、底座(3)组成的壳体；上盖上装有复位按钮(4)和测试按钮(5)、中框上是装有绿色接地螺钉(6)的接地片(7)，而在底座的输入端和负载端两侧各装有接线螺钉(9A、9B)，其特征是：脱扣线圈骨架(18)上绕有线圈，在脱扣线圈骨架内有一脱扣铁芯(19)可在其中移动的圆孔，脱扣机构上的动触片(10A、10B)与接地故障断路器的输入端相连，而面板上插座和负载端接线螺钉与动触片都不相连，都通过平衡架(11)的移动来弹性的连接，动触银点(12A、12B)铆装在平衡架的左右动触片上，而静触银点(13A、13B、14A、14B)铆装在上静触片(15A、15B)和下静触片(16A、16B)上，脱扣铁芯与平衡架注塑在一起。由于采用上述方案，不难得出本实用新型具有如下有益效果，本实用新型结构简单，构思巧妙，当用户不慎反接线时，控制电路得不到工作电源而不能工作，面板上的插座则由于未与输入电源接触而没有带电；当正确安装并按下复位按钮后，GFCI正常工作，具推广价值。

当GFCI正常工作时按下测试按钮或在使用过程中产生接地故障超过4mA时，检测磁环会感应出此故障电流并通过脱扣控制电路使脱扣线圈得到激励，产生电磁力推出脱扣铁芯19，由于脱扣铁芯与平衡架注塑在一起，故平衡架11被移动到脱扣位置，之后瞬间，制动块20在制动弹簧21的压力下迅速落下，掉入平衡架和顶块之间，使平衡架固定于脱扣位置。

当反接线时，即电源线接到负载端接线螺钉9A、9B，则电源输入到了负载端的左下静触片16A和右下静触片16B，由于下静触16A、16B和上静触15A、15B及动触片10A、10B是分开而不接触的，左右上静触片和接地铜片组成了面板插座，所以此时面板插座上没有带电；而动触片也没有得电，所以控制电路也无法得电导通，接地故障断路器处于脱扣状态。这样，即使按动复位按钮或测试按钮也无济于事，避免了反接线时接地故障断路器无保护功能的工作，保证了安全。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本发明带有电磁式脱扣机构的GFCI立体外观图；

图2是本发明带有电磁式脱扣机构的GFCI分解图；

图3是电磁式脱扣机构处于脱扣状态的示意图；

图4是电磁式脱扣机构处于复位状态的示意图；

图5是本发明电磁式脱扣机构的立体图；

图6是脱扣线圈骨架的立体图；

图7是平衡架的立体图；

图8是动触片的立体图；

图9是使用本发明电磁式脱扣机构的GFCI的电路原理图。

具体实施方式：

图1是本发明带有接地故障测试机构的GFCI的立体外观图。其中1为上盖，2为中框，3为底座，三者通过自攻螺丝紧固在一起。上盖中间是复位按钮4和测试按钮5，它们两旁则是电源插孔25和接地插孔26，在电源插孔旁是一指示灯座27，上盖与中框之间的接地片7上置有接地螺钉6，底座侧是输入端接线螺钉8B和负载端接线螺钉9B。

图2是本发明带有接地故障测试机构的GFCI的分解图。

图3是本发明电磁式脱扣机构处于脱扣状态的示意图。此时，静触银点13A、13B、14A、14B和动触银点12A、12B分断没有接触，而与复位铁芯20注塑在一起的制动块21处于顶块与平衡架11之间，阻止了平衡架移向复位位置的趋势。只要复位按钮按下，复位控制回路立即闭合，复位线圈24随之得电，产生电磁力使制动块升上，平衡架则被永磁体吸到了复位位置。

图4是本发明电磁式脱扣机构处于复位状态的示意图。此时，平衡架已在永磁体23的吸力下移到复位位置，制动块21也随着复位铁芯一起升上，动触银点与静触银点接触，GFCI得电导通。

图5是本发明电磁式脱扣机构的立体图。脱扣线圈骨架18的前端是呈爪盘式的滑插30，脱扣铁芯和平衡架热注塑在一起，这样，当脱扣铁芯受力移动时，就能带动平衡架在滑槽30内来回移动，动触片10A、10B固定在平衡架架体上平面的圆柱体上，由于动触片的固定孔是一椭圆形，所以动触片可前后左右调整，使动触银点在复位时可更好的和静触银点接触。

图6是脱扣线圈骨架的立体图。其前端是爪盘式的滑槽30，平衡架11可在滑槽内来回移动，滑槽旁是一置放顶块的导向槽31，导向槽的两侧各有一通孔32，复位插针可穿过通孔，焊接在线路板的底面，在脱扣线圈的末端可置放永磁铁，在末端与导向槽之间则可绕放线圈，脱扣线圈骨架内有一圆孔，此圆孔用于脱扣铁芯的来回移动。

图7是平衡架的立体图。所述的平衡架与脱扣铁芯注塑在一起，在平衡架左右两侧的架体侧面上各开有圆槽用于安装动触弹簧，在平衡架左右侧的上平面上有一圆柱体，用于固定左右动触片，在左右动触片上铆装了动触银点，每对静触片和每对动触片都保持在同一水平面上来保证静触银点与相应的动触银点同时接触或同时分断。

图8是动触片的立体图。动触片成T字型，前侧可铆装动触银点，两侧铜片上有一椭圆形固定孔，动触片固定在平衡架架体上平面的圆柱体上。

图9是本发明带有接地故障测试机构的GFCI的电路原理图。其中D1-D4构成了整流电路，把输入的交流电转变成输出的脉冲直流电。D1、D4连接处和D2、D3连接处构成交流输入端与GFCI的电源端(Line)连接。D3、D4连接处为此直流电源的负端，在以后的叙述中称“地”，D1、D2连接处为直流电源的正端，与滤波电阻R2连接，电阻R2另一端与滤波电容C1连接，电容C1另一端与地连接。电容C1两端的电压26V左右，此电压为IC4145的直流输入电源。

集成IC放大电路是GFCI专用集成电路RV4145A。

微动开关的公共引脚C、常开引脚1NO与R1组成了一个测试控制回路，其中，微动开关的公共引脚C与电源端(Line)连接，微动开关的常开引脚1NO与电阻R1连接，R1另一端与负载端(Load)连接。测试电路导通后，会产生一8mA左右的模拟故障电流，以此检查GFCI的工作性能。

GFCI的指示电路如下，电路中的发光二极管LED一端与负载端(Load)的一端连接，另一端与限流电阻R7一端连接，R7另一端与负载端的另一端连接，当GFCI导通时，发光二极管发亮。

在电源端并联压敏电阻MOV，当电路中突然出现高电压时，例如雷击等，压敏电阻可瞬间吸收高电压，从而保护电路中的工作元件。

微动开关的公共引脚C、常闭引脚1NC，复位开关RESET(即轻触开关)，复位线圈J1、电解电容C2、C3和电阻R3、R4以及可控硅SCR2构成了一个复位控制回路。其中，微动开关常闭脚1NC与复位线圈J1的一端连接，复位线圈J1的另一端与可控硅SCR2的阳极连接，可控硅SCR2的阴极则连接到地，可控硅SCR2的触发极和地之间并联了一电解电容C3，它主要起抗干扰的作用，在C3的两端并联了一电阻R4，电阻R4与复位开关RESET的一端相连，复位开关RESET的另一端与电阻R3相连，电阻R3的另一端则与电阻R2相连，电阻R3两端并联了电解电容C2。当按下复位开关RESET，复位线圈得到电流，产生一个向上的电磁力作用于与制动块注塑在一起的复位铁芯，使制动块升起，平衡架则在永磁体的吸力下回到复位位置，动触银点和静触银点互相接触，GFCI复位成功，正常工作。

同时穿过两根电源线的中性误接地保护线圈N1，电容C5，电容C6构成一个中性误接地保护电路。中性线圈N1两端与电容C5并联，其一端与电容C6连接，另一端接地。电容C6另一端与IC4145的7脚连接。由N1、N2构成变压器耦合频率为5KHZ的正弦波振荡器。当有中性误接地现象发生时，此振荡器起振，当振幅达到阀值时，IC4145的5脚输出触发信号，脱扣装置动作，GFCI断开。

同时穿过两根电源线的检测线圈N2的两端并联了电容C8，一端与IC4145的3脚连接，另一端串联电解电容C7，电容C7的另一端与电阻R6连接，R6的另一端则与IC4145的1脚连接，构成了变压器耦合差动输入电路。其中，R5为反馈电阻，一端与IC4145的1脚连接，另一端与IC4145的7脚，R5的阻值大小决定了IC4145的放大倍数，即决定了GFCI脱扣动作故障电流值的大小。

检测线圈N2一直检测两根电源线通过电流的矢量和。平时无故障电流时，此矢量为零，当有故障电流时，此矢量和不为零，故障电流增大到5mA左右时，检测线圈二次会感应处10mV左右的电压信号，此信号经IC4145放大，达到设定的阀值，IC4145的5脚输出触发信号，使可控硅SCR1导通，脱扣线圈J2得电，使脱扣装置在规定时间内脱扣，平衡架在电磁力的作用下移动到脱扣位置，动触银点与静触银点分断，GFCI断开。

线圈J2、可控硅SCR1、电解电容C4、IC4145、N2等构成了一个脱扣控制电路。其中，脱扣线圈J2的一端与电源端(Line)的一端连接，另一端与可控硅的阳极连接，可控硅的触发极与IC4145的触发信号输出端5号脚连接，可控硅的阴极接地。可控硅SCR触发极与地之间并联了电容C4，C4主要起抗干扰的作用，可过滤掉触发SCR的尖脉冲信号。

当反接线时，即电源接在负载端上，而输入端则成了“负载端”。由于常开触点3NO1、3NO2(即下静触银点)和4NO1、4NO2(即上静触银点)都是独立分开的，而它们和动触银点也是隔离的，所以即使负载端处带有电源，也不能传递到面板插座处和“负载端”(即正常接线时的输入端)，这样控制电路就不能得电导通。所以达到了反接线保护的目的。

Claims (1)

1、一种带有电磁式脱扣机构的接地故障断路器，主要包括：由上盖(1)、中框(2)、底座(3)组成的壳体；上盖上装有复位按钮(4)和测试按钮(5)、中框上是装有绿色接地螺钉(6)的接地片(7)，而在底座的输入端和负载端两侧各装有接线螺钉(9A、9B)，其特征是：脱扣线圈骨架(18)上绕有线圈，在脱扣线圈骨架内有一脱扣铁芯(19)可在其中移动的圆孔，脱扣机构上的动触片(10A、10B)与接地故障断路器的输入端相连，而面板上插座和负载端接线螺钉与动触片都不相连，都通过平衡架(11)的移动来弹性的连接，动触银点(12A、12B)铆装在平衡架的左右动触片上，而静触银点(13A、13B、14A、14B)铆装在上静触片(15A、15B)和下静触片(16A、16B)上，脱扣铁芯与平衡架注塑在一起。

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