CN2805069Y

CN2805069Y - 设备漏电断路器

Info

Publication number: CN2805069Y
Application number: CN 200420121865
Authority: CN
Inventors: 王坤六
Original assignee: AERNAN ELECTROMECHANICAL Co Ltd LEQING CITY
Current assignee: AERNAN ELECTROMECHANICAL Co Ltd LEQING CITY
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2014-12-27

Abstract

本实用新型的主要目的是提供一种动作灵敏、体积小的设备漏电断路器，该漏电断路器包括壳体、复位机构、脱扣机构、测试机构、电源插头与负载通断联接系统和相应的控制电路。其主要被制作成插头形式。通过下按复位键使安置在平衡架上的锁片弧型卡口卡在与复位键相连的复位拉杆上的卡槽里，卸去下压力后，利用复位弹簧的弹力抬起复位键和复位拉杆，并带动平衡架向同一个方向移动，而平衡架又带动压在其两侧的动触片向上移动，使铆置在动触片上的动触点与插片上的静触点电气连接并保持闭合状态，达到断路器复位的目的；通过脱扣线圈通电，带动置于其内的衔铁动作，将与衔铁连接的锁片从平衡架中抽出，使处于复位状态下的复位拉杆脱离锁片，完成脱扣。

Description

设备漏电断路器

技术领域

本实用新型涉及一种接地故障安全装置，尤其涉及一种设备漏电断路器(APPLIANCE LEAKAGE CURRENT INTERRUPTRE)。

背景技术

接地故障安全装置如接地故障断路器(GFCI)和设备漏电断路器(ALCI)由于能有效地防止人身触电以及接地故障造成的设备及火灾事故，因而受到广泛应用。其中，接地故障断路器既可以保护接地故障引起的安全事故又可以保护中性接地引起的安全事故，而设备漏电断路器只能保护由接地故障引起的安全事故，因而接地故障断路器的造价比相应的设备漏电断路器的造价要高得多。并且设备漏电断路器整个产品的体积要小得多，而像吹风机、电剃刀、收音机等之类的电器设备一般也不容易出现中性接地的情况，而是比较容易出现漏电现象，尤其是在潮湿的地方使用，所以设备漏电断路器可以在家用电器设备上进行广泛的应用。

随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，对产品的可靠安全性和轻便性等方面有了更高的要求，设备漏电断路器也向高性能、低成本、轻便的方向发展。以往的设备漏电断路器在结构上一般都比较复杂，因而对零部件加工和安装都有较高的要求，这样就对产品的加工生产带来很大的不便，从而会影响整个产品的原有性能和产品的体积大小。

在美国到90年代初UL公司对一些电器设备的使用有特别的要求，像电吹风机之类电器设备不管是在开/关状态下都要有安全保护的功能，在中国，产品的使用安全问题也随着人们生活水平的提高越来越被人们所重视，而目前所使用的漏电保护断路器在结构的合理性、动作灵敏性等方面都或多或少的存在着不足之处。

如美国专利第6,122,155号文件所述的小型设备漏电断路器，采用的是一种挂钩式的复位机构，此机构通过下按复位键(Reset Button)带动与其相连的所述的复位拉杆(Reset Column)下移，当复位拉杆(ResetColumn)两侧的挂钩穿过所述的执行件(Actuator)上的挂钩并移去下按力后，与复位拉杆(Reset Column)底端相连的复位弹簧(Reset Spring)就利用其自身的回复力抬起动触片(Contact Arms)，实现复位。这种结构是通过执行件上的挂钩摆动一个相应的角度来脱扣的，这样就对此挂钩要求较高，并且会引起较大的摩擦力和卡滞现象，从而增加了脱扣力，使脱扣线圈(Solenoid)的负荷加大，还有其动触片(Contact Arms)是直接铆接在壳体(Housing)的底盖(Bottom Portion)上的，这样就造成装配和拆卸的不方便，并且当将穿过检测磁环(Sense Coil)的输出导线焊接在此动触片上时，往往会因过热而使铆接好的动触片松动。

再如，中国专利ZL02218282.9中所述的漏电保护插头的脱扣机构，其整个脱扣器是安装在其所述的基座里，这样造成了插头的尺寸加大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种动作灵敏、体积小的设备漏电断路器，该漏电断路器包括复位机构、脱扣机构、壳体、测试机构、电源插头与负载通断联接系统和相应的控制电路。其主要被制作成插头形式。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种设备漏电断路器，其具有壳体、复位机构、脱扣机构、测试机构、电源插头、通断电路的动、静触片与和相应的设在线路板上的控制电路，其特征在于，复位机构具有在壳体上的孔内自由进出的复位键，该复位键具有阻止复位键从壳体内脱出的突起；复位弹簧；与复位键连接的复位拉杆，该复位拉杆穿过复位弹簧后穿过设在线路板上的孔，向下方伸出，该复位拉杆的底部被制成圆台状，以小于复位键行程的距离在复位拉杆的上侧形成一个卡槽；平衡架为方形的箱体，其顶部开设有供复位拉杆插入的孔、正面设有沿水平方向的切槽、两侧具有被动触片弹压的脚，平衡架的箱体和脚被可上下滑动地安置在基座的卡槽内；锁片具有互相垂直的弧形卡片和卡片，该弧形卡片插入卡槽中；脱扣器包括中心设有一端封闭孔的线圈骨架；绕制在其上的脱扣线圈；脱扣弹簧置于该孔中，其一端与孔的封闭端抵接；衔铁，其一端有环形卡槽，另一端抵接在脱扣弹簧上，通过脱扣线圈的通断电和脱扣弹簧的弹力使衔铁在孔中进出，衔铁卡槽与锁片的卡片卡合；通过下按复位键，带动复位拉杆的卡槽下移并与锁片的弧形卡口卡合，移去下压力后，锁片带动平衡架，将弹压于脚上的动触片抬起，完成复位；根据脱扣线圈通电，使衔铁克服脱扣弹簧的弹力，带动弧形卡片脱离复位拉杆的卡槽，实现脱扣。

通过下按复位键使安置在平衡架上的锁片弧型卡口卡在与复位键相连的复位拉杆上的卡槽里，利用复位弹簧的弹力抬起复位键和复位拉杆，并带动平衡架向同一个方向移动，而平衡架又带去压在其两侧的动触片向上移动，使铆置在动触片上的动触点与插片上的静触点电气连接并保持闭合状态，达到断路器复位的目的。当设备漏电断路器通电时，如果所带的负载端出现漏电故障或人为地加一个故障电流测试，控制电路就会触发可控硅SCR，使之导通，这样就会使一端与可控硅SCR相连的脱扣线圈通电，利用脱扣线圈通电后所产生的一个电磁力来作用于衔铁，衔铁受力后克服脱扣弹簧的弹力和锁片与平衡架间的摩擦力来带动与之相连的锁片，使其弧型卡口脱离复位拉杆上的卡槽，利用动触片自身的回弹力，使动触点与静触点相脱离，从而使断路器达到迅速脱扣断开电路的目的。

本实用新型还有一个目的是提供一个特殊的控制电路。此控制电路主要包括：集成IC放大电路、故障电流检测电路、脱扣器控制电路和测试电路。其中，集成IC放大电路为专用的集成电路(如集成电路RV4145)，故障电流检测电路中，两根电源线同时穿过检测线圈，利用检测线圈检测此两根电源线通过电流的矢量和，控制脱扣器的动作，平时无故障电流时此矢量和为零，当有故障电流时此矢量和不为零，当故障电流增大到5mA左右时，检测线圈会感应出相应的一个电压信号，此信号经IC电路放大后，若此信号达到设定阈值时，IC的5脚就会输出触发信号，使控制脱扣线圈的可控硅导通，脱扣线圈通电，使脱扣器在规定的时间内脱扣，设备漏电断路器断开；脱扣器控制电路通过一个可控硅来控制脱扣线圈的通电状态，从而控制脱扣器的动作；测试电路是由测试电阻和测试开关组成，通过闭合测试开关给断路器人为的提供一个8mA左右的故障电流来检测使用是否正常。

而本实用新型采用的机械式脱扣机构的设备漏电断路器，有效地解决了已有同类产品的缺陷，并且它具有安全性高、动作灵敏、组装方便、轻便和成本低等特点。

附图说明

图1是本实用新型设备漏电断路器正面立体外观图；

图2是本实用新型设备漏电断路器背面立体外观图；

图3是表示本实用新型设备漏电断路器处于脱扣状态时的装配位置关系图；

图4是本实用新型设备漏电断路器脱扣状态时的局部剖视图；

图5是本实用新型设备漏电断路器闭合(复位)状态时的局部剖视图；

图6A是本实用新型设备漏电断路器从顶端看的分解图；图6B、6C、6D是本实用新型设备漏电断路器主要部件的立体图。

图7是本实用新型设备漏电断路器从底端看的分解图；

图8是本实用新型设备漏电断路器另一实施例的从顶端看的分解图；

图9是本实用新型设备漏电断路器的电路原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型的设备漏电断路器主要用于二插和三插的插头形式，此处以两插的连接插头来说明；整个断路器的核心部分被安置在基座10和上盖11内，基座10和上盖11使用四颗安装螺钉安装在一起；利用插片40与电源插座相连接来输入电源，通过所提供的输出线缆12与负载(如电吹风机之类的电器设备)相连接，因为电源的电需先经过断路器才能到达负载，这样负载就得到了很好的保护。通过下按复位键20来闭合断路器，而通过下按测试键30来给断路器人为的提供一个8mA左右的故障电流，检测断路器的正常情况。

由图3我们可以看出整个在脱扣状态的各零部件的位置关系。各零部件主要是由基座10、上盖11来定位。本实用新型提供机械式脱扣机构，脱扣线圈53绕制在线圈骨架55上。在线圈骨架55的中心位置，形成一个容纳后述衔铁52的一端封闭的孔55A，通过两根接线柱将线圈骨架55定位在线路板80上，而脱扣线圈53的两个线头分别被焊接在此两接线柱上来连接到控制电路中。如图6D所示，衔铁52呈圆柱状，其一端紧靠在被安置于孔55A内的脱扣弹簧54上，另一端具有环形卡槽52A，在该卡槽52A内的位于脱扣弹簧54这一侧的平面为52B。如图6B所示，锁片51具有互相垂直的弧形卡片51A和卡片51B，上述卡片51B卡合于衔铁52上的环形卡槽52A内，且卡片51B的侧面与平面52B贴合，由此带动衔铁沿孔55A的轴线方向运动。如图6C所示，平衡架50具有方形的箱体，在该箱体顶部有供后述复位杆22插入的孔，在该箱体左右两侧分别伸出将后述的动触片43向上抬起的脚50D。在该箱体的前侧沿水平方向形成条形的卡槽50A、以及竖直方向的两个凸棱50B，后侧形成两条滑轨50C。卡槽50A用于安置上述卡片51A；锁片卡片51B的里侧靠在平衡架50的两个凸棱50B上，衔铁52上的一个端面52B由于脱扣弹簧54的弹力而紧靠在锁片51上卡片51B的外侧，这样使衔铁与锁片连接一端的端部不会碰到平衡架，而当锁片51和平衡架50上下移动时，衔铁52只有其端面52B在锁片上产生滑动，从而减少了由此滑动产生的摩擦力。而且锁片卡片51B与衔铁卡槽52A的配合在纵向存在间隙，该间隙的大小为使锁片向上移动时在纵向上不会被衔铁阻挡、在向下移动不会脱离卡槽52A，以使无论在锁片51上升或下降时，其均能在横向被衔铁52带动。平衡架50两侧的脚50D和箱体刚好被可滑动地安置在基座10的相应卡槽内，以保证平衡架50的上下自由移动。由于脱扣弹簧对平衡架有一个间接的压力作用，所以在平衡架箱体承受此间接压力的一侧形成了上述两条滑轨50C，上述的两条滑轨50C与同基座10一体形成的板10A接触，以减少平衡架上下移动时的摩擦力，来减小脱扣线圈的负荷。在上盖11上形成复位键孔，使复位键20能在该孔内上下移动。复位键20的下部一体的形成比复位键孔直径大的突起，在该突起下方的与复位键连接的呈棒状的复位拉杆22先穿过复位弹簧21后穿过线路板80上设置的孔。由此，可下压按动复位键20并带动复位拉杆22克服复位弹簧21的弹力向下移动。卸去压力后，利用复位弹簧21的弹力将复位键20弹回，由上述突起将复位键20限制在原始位置。在复位键22的中下部形成一个与卡片51A卡合的卡槽22A，复位拉杆22的底端被制成截面半径逐渐减小的斜面，通过该斜面与卡片51A的弧形面的配合，使复位拉杆22被下压时，锁片51的卡片51A被导入到复位拉杆22的卡槽22A中。

下面对本实用新型的机械脱扣机构的动作进行说明。

通过下按复位键20使与其相连的复位拉杆22下移，直到锁片51上的弧形卡口51A卡进复位拉杆22上的卡槽22A内，移去下压力后，利用复位弹簧21的回复力来使复位拉杆22带动锁片51，而锁片51又带动平衡架50，平衡架50的脚50D带动弹压于其两侧上的动触片43移动，直至动触片上的动触点与插片上的静触点相接触，完成整个复位过程；通过下按测试键30，克服测试弹簧32的弹力，使测试杆31导通测试电路，人为的为断路器提供一个8mA的故障电流，这样控制电路就会让脱扣线圈53通电并产生一个相应的电磁吸力作用于衔铁52上，使衔铁52克服脱扣弹簧54的弹力带动锁片51，使锁片51上的弧形卡口脱离复位拉杆22上的卡槽，这样动触片的回弹力就迫使动触片自身和平衡架50都回到脱扣状态位置，完成脱扣过程，当负载上出现接地故障达到设定阈值时，断路器也是以这种方式脱扣。磁环骨架60通过其底端的二个接线柱被焊接在电路板80上，装在其上的检测线圈61的两个接线头分别被焊接在此两接线柱上，连接到控制电路中。

检测线圈61是由高初导磁率软磁仲片叠层组成，每片间由硅胶粘结，外有塑料保护盒，用漆包线绕制而成。装有电子元件的线路板80通过三点被定位在基座10上；输出导线70一端与动触片的一端焊接在一起，另一端穿过磁环与输出线缆12在线路板80上焊在一起；利用输出线缆12使断路器与负载连接。

如图4、5所示，脱扣状态时，动触片43上的动触点42与插片40上的静触点41相分离；复位状态时，由于复位弹簧的回复力的作用，复位拉杆带动锁片，锁片带动平衡架50，而平衡架50又带动动触片43向第二位置(复位位置)移动，直至动触片43上的动触点42与插片40上的静触点41相接触，并保持接触状态。

图6A、7分别是从顶端看和从底端看的分解图，装有电子元件的线路板80被固定在基座10上的三个定位柱上，通过四颗安装螺钉13将上盖11与基座10紧固在一起；利用输入导线71对整个控制电路供电。

综上所述，本实用新型提供一种设备漏电断路器，其具有壳体、复位机构、脱扣机构、测试机构、电源插头、通断电路的动、静触片与和相应的设在线路板上的控制电路，其特征在于，复位机构具有在壳体11上的孔内自由进出的复位键20，该复位键20具有阻止复位键从壳体内脱出的突起；复位弹簧21；与复位键20连接的复位拉杆22，该复位拉杆22穿过复位弹簧21后穿过设在线路板上的孔，向下方伸出，该复位拉杆22的底部被制成圆台状，以小于复位键20行程的距离在复位拉杆22的上侧形成一个卡槽22A；平衡架50为方形的箱体，其顶部开设有供复位拉杆22插入的孔、正面设有沿水平方向的切槽50A、两侧具有被动触片43弹压的脚50D，平衡架50的箱体和脚50D被可上下滑动地安置在基座10的卡槽内；锁片51具有互相垂直的弧形卡片51A和卡片51B，该弧形卡片51A插入卡槽50A中；脱扣器包括中心设有一端封闭孔55A的线圈骨架55；绕制在其上的脱扣线圈53；脱扣弹簧54置于该孔55A中，其一端与孔55A的封闭端抵接；衔铁52，其一端有环形卡槽52A，另一端抵接在脱扣弹簧54上，通过脱扣线圈53的通断电和脱扣弹簧54的弹力使衔铁52在孔55A中进出，衔铁卡槽52A与锁片51的卡片51B卡合；通过下按复位键20，带动复位拉杆22的卡槽22A下移并与锁片51的弧形卡口51A卡合，移去下压力后，锁片51带动平衡架50，将弹压于脚50D上的动触片43抬起，完成复位；根据脱扣线圈53通电，使衔铁52克服脱扣弹簧54的弹力，带动弧形卡片51A脱离复位拉杆22的卡槽22A，实现脱扣。

图8是本实用新型另一实施例的从顶端看的分解图，此形式是将动触片43用固定螺钉44固定在基座10上的相应位置，此种方式的动静触点接触相对稳定些，但成本上稍有提高。

图9是本实用新型典型的控制电路原理图。通过单向二极管D₀的半波整流给集成电路提供一个直流输入电源，此直流电源正端与滤波电阻R₂连接，R₂另一端与滤波电容C₃一端连接，C₃另一端与地连接，电容器C₃两端26V左右的直流电压为电子线路的直流电源。

集成放大电路IC是设备漏电断路器专用集成电路，此处以RV4145来说明。

同时穿过两根电源线的检测线圈N₁的输出端并联电容C₀，一端串联电容C₁，C₁另一端与电阻R₃串接，R₃的另一端与IC的一个输入端1脚连接，检测线圈的另一端与IC的另一个输入端3脚连接构成变压器耦合差动输入电路，作为控制电路中的故障电流检测电路。其中，R₁为反馈电阻一端，与IC脚1连接，另一端与IC输出端7脚连接，R₁阻值大小决定IC放大倍数，即决定设备漏电断路器脱扣动作故障电流值的大小。

脱扣线圈J、可控硅SCR、电容C₂等构成一个脱扣控制电路；其中，脱扣线圈J的一端与设备漏电断路器的电源端(Line)连接，另一端与可控硅SCR的阳极连接，可控硅SCR的触发极与IC触发信号输出端5脚连接，可控硅SCR阴极接地，在可控硅SCR触发极与地之间并联抗干扰电容C₂。检测线圈N₁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和为零，当有故障电流时，此矢量和不为零，当故障电流增大到设定阈值时，检测线圈会感应出一个相应的电压信号，并在IC的5脚输出触发信号，使可控硅SCR导通，脱扣线圈J带电，使脱扣器在规定时间内脱扣，设备漏电断路器断开。

测试键(TEST)、测试电阻R₀构成一个测试电路；其中，测试电阻R₀与电源端连接，R₀另一端与测试键(TEST)连接，测试键另一端与负载(Load)的另一端连接。测试电路是给设备漏电断路器提供8mA左右的故障电流，定期检查设备漏电断路器工作状态。

电源端并联压敏电阻Mov，当电源中突然有高电压时，可瞬间吸收高电压，起到保护作用。

综上所述，本实用新型所提供的设备漏电断路器具有脱扣迅速、操作方便、结构合理、节能、成本低、安全性能好和轻便等优点。

以上所述的仅是本实用新型典型的基本特征，在此领域的技术人员可以对所述的实施例作出多种修改和/或变更应视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种设备漏电断路器，其具有壳体、复位机构、脱扣机构、测试机构、电源插头、通断电路的动、静触片与和相应的设在线路板上的控制电路，其特征在于，复位机构具有在壳体(11)上的孔内自由进出的复位键(20)，该复位键(20)具有阻止复位键从壳体内脱出的突起；复位弹簧(21)；与复位键(20)连接的复位拉杆(22)，该复位拉杆(22)穿过复位弹簧(21)后穿过设在线路板上的孔，向下方伸出，该复位拉杆(22)的底部被制成圆台状，以小于复位键(20)行程的距离在复位拉杆(22)的上侧形成一个卡槽(22A)；平衡架(50)为方形的箱体，其顶部开设有供复位拉杆(22)插入的孔、正面设有沿水平方向的切槽(50A)、两侧具有被动触片(43)弹压的脚(50D)，平衡架(50)的箱体和脚(50D)被可上下滑动地安置在基座10的卡槽内；锁片(51)具有互相垂直的弧形卡片(51A)和卡片(51B)，该弧形卡片(51A)插入卡槽(50A)中；

脱扣器包括中心设有一端封闭孔(55A)的线圈骨架(55)；绕制在其上的脱扣线圈(53)；脱扣弹簧(54)置于该孔(55A)中，其一端与孔(55A)的封闭端抵接；衔铁(52)，其一端有环形卡槽(52A)，另一端抵接在脱扣弹簧(54)上，通过脱扣线圈(53)的通断电和脱扣弹簧(54)的弹力使衔铁(52)在孔(55A)中进出，衔铁卡槽(52A)与锁片(51)的卡片(51B)卡合；

通过下按复位键(20)，带动复位拉杆(22)的卡槽(22A)下移并与锁片(51)的弧形卡口(51A)卡合，移去下压力后，锁片(51)带动平衡架(50)，将弹压于脚(50D)上的动触片(43)抬起，完成复位；根据脱扣线圈(53)通电，使衔铁(52)克服脱扣弹簧(54)的弹力，带动弧形卡片(51A)脱离复位拉杆(22)的卡槽(22A)，实现脱扣。

2.如权利要求1所述的设备漏电断路器，其特征在于所述平衡架(50)在与形成卡槽(50A)相同的平面上形成两个凸棱(50B)，锁片卡片(51B)的里侧靠在该凸棱(50B)上，使衔铁(52)与锁片(51)连接的一端的端部不会碰到平衡架。

3.如权利要求1所述的设备漏电断路器，其特征在于所述平衡架(50)在背面设有两个滑轨(50C)，该滑轨(50C)与同基座一体形成的板10A接触，并在其面上滑动。

4.如权利要求1所述的设备漏电断路器，其特征在于所述动触片直接焊接在所述线路板上或用所述固定螺钉安装在所述的基座的相应位置上。

5.如权利要求1-4中任一项所述的设备漏电断路器，其特征在于：所述的控制电路主要包括；经过一个单向二极管半波整流的输入电源、集成放大电路IC、故障电流检测电路、测试电路和脱扣器控制电路。