TW392185B - A switch mechanism and a residual current device - Google Patents

Description

A7 B7 補亦.i 五、發明説明（ 本發明係有關於一開關機構，更明確地說係有關於一 納有此機構的剩餘電流設施（Residual Current Device, RCD) 〇 RCD為一安全設施，其會在某些故障事件時切斷接到 電器或其他炱載之電源。該設施係偵測由故障造成接地電 流在有效及中性電流導體間的不平衡電流。一差動變壓器 產生一不平衡訊號被電子式地擴大，並與一預設之門檻值 比較。若其超過門檻值將使開關機構失效而關閉接點組Μ 切斷電源。目前已習知有數種開關機構，但大都颶昂貴、 '笨重或不適於一般使用。 本發明的目標係提供一便宜且精巧'的RCD開關機構， 或至少為大眾提供一種可用的選擇。 因之，本發明的一層面可Μ說是要一包含開關機構， 其可在電氣故障事件中之電壓過低狀況加Μ開啟，其中一 接點組之活動接點設施被施加於介於二脑支點位置間的一 槓捍組件之力支撐於該槓捍組件上，而其中僅有一個能與 該槓桿組件同時及Μ如下之方式加Μ操作，此即對著一支 點位置動作會造成該接點組關閉，且對著第二支點位置的 動作將使該支點組開啟，該第一支點位置係感應於該電壓 過低狀況由一電機設施加以活動，而變成不可操作，Μ允 許槓桿組件對著該第二支點位置移動及操作，因而開啟該 接點組；該槓捍組件由一手動復置設施加Μ活動，使得在 正常電壓狀況下，該第二支點位置變成不可操作，且該槓 捍組件移動Μ對箸該第一支點位置操作，因而關閉該接點 請 kj 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再， % % 本 頁 裝 訂 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 A7 B7 補亦.i 五、發明説明（ 本發明係有關於一開關機構，更明確地說係有關於一 納有此機構的剩餘電流設施（Residual Current Device, RCD) 〇 RCD為一安全設施，其會在某些故障事件時切斷接到 電器或其他炱載之電源。該設施係偵測由故障造成接地電 流在有效及中性電流導體間的不平衡電流。一差動變壓器 產生一不平衡訊號被電子式地擴大，並與一預設之門檻值 比較。若其超過門檻值將使開關機構失效而關閉接點組Μ 切斷電源。目前已習知有數種開關機構，但大都颶昂貴、 '笨重或不適於一般使用。 本發明的目標係提供一便宜且精巧'的RCD開關機構， 或至少為大眾提供一種可用的選擇。 因之，本發明的一層面可Μ說是要一包含開關機構， 其可在電氣故障事件中之電壓過低狀況加Μ開啟，其中一 接點組之活動接點設施被施加於介於二脑支點位置間的一 槓捍組件之力支撐於該槓捍組件上，而其中僅有一個能與 該槓桿組件同時及Μ如下之方式加Μ操作，此即對著一支 點位置動作會造成該接點組關閉，且對著第二支點位置的 動作將使該支點組開啟，該第一支點位置係感應於該電壓 過低狀況由一電機設施加以活動，而變成不可操作，Μ允 許槓桿組件對著該第二支點位置移動及操作，因而開啟該 接點組；該槓捍組件由一手動復置設施加Μ活動，使得在 正常電壓狀況下，該第二支點位置變成不可操作，且該槓 捍組件移動Μ對箸該第一支點位置操作，因而關閉該接點 請 kj 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再， % % 本 頁 裝 訂 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（) 組0 該機電設施包含一電磁圈與插棒，該插棒係被釋放Μ 在電磁圈被釋放能量時移動該第一支點位置，並在接點開 啟時被該槓桿組件對著該第二支點位置之操作被重定。 最好有一指示器被安裝在槓桿組件上，使得接點組的 開啟或關閉狀態可更清楚。 本發明的另一層面可Μ說是包含於依照Μ上各段所述 之纳有一開關機構的剩餘電流設施。 本發明的一般原理與較佳實施例將參照附画加以描述 ，其中： 第1圖爲該開關機構在接點組關閉時的表示圖； 第2圖顯示槓捍組件由第一支點位置的電壓過低下釋 放開始之圖； 第3圖顯示該槓桿對著第二支點位置的轉動動作； 第4圖顯示著接點組開啟； 第5圖顯示在電壓過低狀況下重覆操作開始之圖； 第6圖顯示在正常電壓狀況下重覆操作幾近完成之圖 ) 第7圖顯示該開關機構與一指示器在接點組關閉的表 示圖； 第8圖顯示第7圖之指示器在接點組開啟的表示圖； 苐9圖為一 RCD電路之例，其可納有該開關機構； 第10圖爲一較佳RCD在接點關閉時之側面圖； 第11圖為第10圖RCD之斷面； 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 5 ----------裝，-------1Τ------ ,(請先Μ讀背面之注意事項再填寫本Ϊ 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（） 第12圖爲一較佳RCD在接點開啟時之側面圖； 第13圖爲第12圖RCD之斷面； 第14圖為該較佳RCD之下方圖； 第15圖爲該較佳RCD之上方圖； 第16圖為該較佳RCD之端面圖； 第17圖為該較佳RCD内該槓捍組件與差動變壓器的等 角投影圖。 參照這些圖，第1至8圖係欲於表明依據本發的開關機 構之共同原理。第9至17圖顯示該機構之較佳實施例如何 納入於一 RCD中。該開關在正常時開啟直至主電源被施加 而激勵一如電磁圏之機電設施為止。在以手動操作一如按 鈕之重置設施時，便會關閉接點組並為一貪載提供電源。 若主電源被去掉或一控制電路偵測出電流之失衡，該電磁 圈便失去激勵而跳脫一槓桿糸統且接點彈簧會開啟。 如第1至6圖所示地，該接點組包含一固定接點1安裝 於一適當支架及一活動支點2安裝於一接點槓捍或接點載 體3上。該槓捍能對箸在搖臂5上的第一支點位置或對箸 支架上的第二支點位置而轉動。彈簧9在介於支點的槓桿 上提供力，而在須要開啟或關閉接點時形成轉動。有一足 夠的電壓施於電磁圈6上，Μ維持插棒7不致於作用於臂5 。在電壓過低狀況時，插棒被釋放使支點4不與槓桿耦合 ，並使槓桿對箸支點S轉動。按鈕10被安裝於支架上，並 壓住槓捍3而經由軸101將槓捍移離支點8，並使其在重置 於機構時可對著支點4而轉動。臂42與43分別由槓桿3或 ---------裝-------^ —----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（） 臂5伸出，並交互作用Μ在槓桿對箸支點8轉動之際在電磁 内重定該揷棒。 參照第1圖，所示之該接點組係開關在無故障工作狀 況時之關閉情形。彈簧9將槓桿3的一端壓向支點4，而另 一端的接點2被壓向接點1。在槓桿3與支點8間具有間隙。 插棒7被主電流所導出的電流扣持於電磁圈內而抵住一偏 位彈簧。 參照第2圖，所顯示的爲該機搆在發生故障時之起始 '動作。送至電磁圏的電壓已下降且揷棒7被偏位彈簧排出 而使搖臂5彎曲，此使得支點4不與槓桿3耦合。 持續第3圖所示之動作，接點開啟，彈簧9推動槓捍3 朝向支點8，槓桿即對著其轉動。此將使接點分離而切斷 至Α載之電流。臂4與43已一起移動。 在第4圖中所示之接點組爲完全開啟，槓桿3已對箸支 點8做最大之轉動，在槓桿3上的臂42已推動搖臂5上的臂 43通過第1圖之位置，並在電磁圈内重定插棒7。此動作可 減少所須電磁圈之大小與成本。該揷棒被彈簧9間接地推 向電磁圈偏動彈簧。 參照第5圖，所示的為一重置操作Μ使電磁圈失去激 勵。例如，在接點的端點聯接電路可能會有低電壓主電流 或有電或中性開啟電路。臂42左此處為簡潔起見被省略。 當按鈕10往復動作時，軸101抵著彈簧9推動槓桿3離開支 點8。插棒7對應地該由電磁圈6之彎曲搖臂5處被釋放，使 得支點4無法與槓捍耦合。如此可在放開按鈕時，使該機 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7 -----------裝.------訂------iL— •(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、 發明説明（. A7 B7 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 構完全地回復到第4圖之狀態。 在第6圖中，當電磁圈被正常電激勵時，重置作用成 為可能。在推動槓桿3離開支點8之際*揷棒7現在係維持 著被扣持於電磁圈6內。該槓桿滑過支點4之上且搖臂5被 維持在其耦合之位置。按鈕10上的壓力被去除且彈簧9推 動槓桿3,以其一端耦合支點4,隨後再轉動Μ關閉該接點 組。此可使該機構回復到第1圖之狀態。若在RCD内的負載 側維持箸故障狀況，該電磁圈將失去激勵，且該開關將在 '重置後立即跳脫。 第7與8圖顯示一設施用Μ指示電流是否被供應到負載 。一臂11被安裝在槓桿3並帶有一旗標12，其在接點1與2 被關閉時可在開口 13内看見。在故障狀況時，該槓捍轉動 Η開啟該位置，並將該旗檫移至一較看不見的位置，而使 故障之發生更明顯。 第9圖顯示一個可用於第1至8圖之RCD中的開關機構。 此係Μ雷通管（Raytheon〉RV414 5接地故障斷續器積體電路 20為基礎。一差動環狀鐵心變壓器15具有主電源之有源及 中性導體16與17通過一線圏之中心，其上纏繞有高電感之 輔肋繞組18。該導體爲有效反相的一次繞組，使得正常貪 載電流彼此抵消，形成該輔肋繞組之零輸出電壓。當由有 源負載之小剩餘電流經過連接在該負載之故障電器或電漠 間接地流回（通常是經由接地）至中性線路時，可有一輸出 電壓產生。 有一氧化金屬變阻器被提供，以限制主電源之尖峰暫 {請先閎讀背面之注意事項再4V寫本頁) .裴'

*1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） 8 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 ___B7__ 五、發明説明（） 態不致於損毀電路或任何附裝之電器。電源由一半波整流 器35及電流限制電阻36供應至電路。電容器33被充電並將 電壓施至電磁圈6，並會牽制插棒7，使得接點1、2可被關 閉。插棒在開關機構内的動作係以虛線加以表示。當一個 I C20吸引非常小的無信號電流時，電阻器37被用作為一簡 單電壓降壓器，而電容器38被提供做爲針對電氣雜訊問題 之預警而非做為供電濾波器。 線圈18之一端被連接到IC20之管腳3,其爲共同擴大 器參考點。電容器19由輔助電壓中濾去高頻雜訊，同時電 容器21由該堆線圈提供雜訊旁路經接地管腳4而至IC20。 線圈18的有源端經由電容器25與電阻26被接到在管腳1的 和擴大器接點。電阻27與26決定擴大器的增益，而電容器 25条列則與線圏的電感諧振且係被設計成由使用半波電源 控制的負載抽取主電源之頻率信號元素。否則該線圈將因 所形成的DC而飽和，並產生很小的輸出來使開關跳脫。電 容器28可提供擴大器的高頻率向上轉移。 擴大器的輸出於內部被連接到I C20內曾納二極體所參 照之比較器。當在管腳1所偵測到的放大信號超過曾納門 檻值時，在管腳5的輸出信號經過電容器30濾波後將擊發 一傾矽控制的整流器31。該SCR31會經由該電流限制電阻 32而鎖定，並暫時使電容器33放電而於電磁圈上產生一電 壓過低狀況。如此將釋放揷棒7而造成接點之開歆，切斷 至貪載之電源。然後電容器33再充電而允許在重置操作之 關閉接點。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 9 ----------辈------1T------II (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（) 一電路測試設施被提供，不平衡電流被其傳送經過變 壓器線圈Μ檢査開關之動作。按鈕14被壓下Μ完成有源與 中性導體間之連結，而經由該變壓器二次取代一部份電阻 39所決定之有源電流。此剌激由中性導體所流通之剩餘電 流並逸入地面。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 第10至17圖顯示一個納於RCD內，應用第1至8圖所略 述之原理所做的較佳開關機構，而為了簡潔起見，第9圖 所略述的大部份電路元件均被省略。該RCD結構係圍箸一 印刷電路板50與於53、54、55處被夾在一起之塑膠罩殼元 件51、52而構建。利用第1至8圖之參考號碼，該結構包含 兩對接點1與2、接點槓桿或接點載體3、於搖臂5上之第一 支點設施4、電磁圏6及插棒7、第二支點設施8、槓捍轉動 彈簧9、重置設施10、分別於槓捍3與骑上之延伸物42及4 3、指示臂11、旗標12、Μ及觀察開口 13。此結構亦顯示 了要由電磁圈6排出插棒7的彈簧70與要確保該支點4在槓 捍3適當鎖定的彈簧71。利用第9圖的參考號碼，該結構 還包含差動變壓器15、有源及中性導體16、17、測試設施 14、以及導體40。在固定RCD於主電源與炱載間，這些導 體分別被連接於接頭60、61及62、63上。 參照第1〇與11圖，所顯示之RCD係接點對關閉。有源 主電源線被連接到接頭60使得電流流經該接點1、2、一屏 極85 (示於第17圖中）、導體16與接頭61，而至該負載。該 中性主電源與負載Μ類似的方式被連接到該外觀相同的設 施之另一側。槓桿3的端部80在彈簧9之施力下被支點4耦 10 (請先聞讀背面之注意事項wf^'寫本Κ ) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央棣準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（） 合。支點 S具有二槽90，其Μ鬆動方式承接槓捍的軸81 、S2。揷棒7被主電源所導出的電壓抵擋彈簧70而被扣持 於電磁圈6內之滑塊73。旗檫12可在開口 13內清楚看出。 參照第12與13圖，其顯示RCD係因接點對開啟而跳脫 。接點1與2係被分離Μ爲中斷電流流至負載，。槓捍3的端 部80自支點4脫離，而軸81、82(見第17圖）在彈簧9之施力 下在支點8上的槽90內啃合。插棒7在電磁圏釋放能量後被 釋放至搖臂5，但現在顯示的是在延伸物42作用於延伸物 43上之後被重定。則在開口 13内旗榡12不再能被清楚地看 出。 參照第14與15圖，其顯示RCD的下側與上側，且其接 點為關閉。電流如所示地流通經過接頭60、62、槓捍3上 的屏極85、86、導體16、17，Κ及接頭61、63。電磁圈6 被激勵而扣住插棒7。旗標12可在開口 13内清楚看出。 參照第16圖，其中RCD的末端圖顯示導體16、17穿過 差動變壓器15，其亦顯示測試按鈕14的內側。壓下該按鈕 將使主電源電流的預設部份通過接點棒100並沿著導體40 ，經由變壓器以激發一次故障。 參照第17_，該槓桿3與差動變壓器15由RCD分離而顯 示。該組件支撐箸活動接點2及屏極85、86，接點係經由 此被連接到導體16、17。指示臂11與旗標12被置於軸81、 82之中央，軸81、82係耦合第10與12圖中之支點8。延伸 物42爲一翻轉過來的槽袋，其與第11與13圖中彈簧9一端 耦合。當該RCD被設定時，由按鈕10的桿101 (見第11與13 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） -11 - ---------^---- (請先閲讀背面之注意事項1填 k本頁)

.1T 線 五、發明说明（ A7 B7 圖〉被廳下，使得二分支挥（未畫出〉與凹涧83、84错。此 將使整個槓桿抵著彈簧9而下沈，並在電磁圈被激勵下容 許其末端80與支點4耦合。 第12與17圖亦顯示一個第三支點裝置150,其充當一 個在相對於活動接點的槓桿或載體3之一端上的突起。接 點1與2偶爾會被一電流遽增而暫時固定焊接在一起，且可 被手動重置按鈕10強使斷開。正當按壓如示於第5圖中之 按鈕時，突起150與示於第10與1,2圖之罩殼52接觭，且其 •作用如同一止動器或植軸點用Μ進一步透過桿1〇1而施加 一力於槓桿或載體上，Μ便作用在接合接點上。如果需要 ，可Μ施加一相當大的手動力藉此斷裂暫時固定焊接而開 啟此等接點。 請 先 閎 背 * 之 注

I 旁 装 訂 線 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 12

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印褽 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第81105679號申請案申請專利範圍修正本88丨2〇 1. 一種開關機構，其可在電氣故障的狀況下被一欠壓 的條件開啟，其中來自一接點組的一活動接點裝置 被支撐於一槓桿總成，而一力量被施於槓桿總成， 用來迫使該横桿總成抵住兩個支點，只有其中一支 點是可以在一時間以該檟桿總成以一方式操作，使 得繞著該等支點的第一個支點的移動造成該接點組 關閉，且繞著該等支點的第二個支點的移動造成該 接點組打開，該第一支點係可根據該欠壓條件而被 一電機裝置移動’以便變成不可操作，允許槓桿總 成移動並繞著該第二支點操作’因而打開該接點組， 該槓桿總成係可被一手動重置裝置移動，因而在正 常電壓條件下，該第二支點變成不可操作，且該槓 桿總成移動來繞著該第一支點操作，因而關閉該接 點組。 2. 如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該第一支點 係於一具有延伸物之活動臂上，該槓桿總成作用於 此延伸物上而重定其插棒。 3. 如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該手動重置 裝置對該槓桿總成於該等二個支點位置之間施力。 4_如申請專利範圍第1項之開關機構，其中有一指示器 被安裝在該槓桿總成上，使得該接點組之開啟或關 閉狀態可被清楚地看出。 5.如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該手動重置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ^-------T-----.41 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印褽 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第81105679號申請案申請專利範圍修正本88丨2〇 1. 一種開關機構，其可在電氣故障的狀況下被一欠壓 的條件開啟，其中來自一接點組的一活動接點裝置 被支撐於一槓桿總成，而一力量被施於槓桿總成， 用來迫使該横桿總成抵住兩個支點，只有其中一支 點是可以在一時間以該檟桿總成以一方式操作，使 得繞著該等支點的第一個支點的移動造成該接點組 關閉，且繞著該等支點的第二個支點的移動造成該 接點組打開，該第一支點係可根據該欠壓條件而被 一電機裝置移動’以便變成不可操作，允許槓桿總 成移動並繞著該第二支點操作’因而打開該接點組， 該槓桿總成係可被一手動重置裝置移動，因而在正 常電壓條件下，該第二支點變成不可操作，且該槓 桿總成移動來繞著該第一支點操作，因而關閉該接 點組。 2. 如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該第一支點 係於一具有延伸物之活動臂上，該槓桿總成作用於 此延伸物上而重定其插棒。 3. 如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該手動重置 裝置對該槓桿總成於該等二個支點位置之間施力。 4_如申請專利範圍第1項之開關機構，其中有一指示器 被安裝在該槓桿總成上，使得該接點組之開啟或關 閉狀態可被清楚地看出。 5.如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該手動重置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） ^-------T-----.41 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 申請專利範園 裝置係與每個該等接點分離。 6. 如申請專利範圍第1項之開關機構，其中該電機裝置 包含一電磁圈及一可在該電磁圏向内和向外移動的 插棒’該插棒從該電磁圈被射出，以便根據欠壓條 件來移動該第一支點變成不可操作，且藉由該槓桿 總成在該接點組開啟期間繞著該第二支點的移動， 該插棒在該電磁圈内被重定。 7. —種剩餘電·流裝置’結合有如申請專利範圍第1項之 開關機構。 8. —種剩餘電流裝置，.具有一接地故障檢知電路和一 開關機構，該開關機構在接地故障的情況下打開且 在該故障移除後關閉’該開關機構包含： 一接點組’具有固定和活動接點， 一槓桿總成，支撐該等活動接點， 一固定支點，在該等接點打開期間，該槓桿總 成被朝向和繞著該固定支點偏壓， 手動重置裝置，在該等接點關閉期間，其推壓 該槓桿總成遠離該固定支點， 一活動支點，在該等接點關閉期間，該槓桿總 成係朝向並繞著該活動支點被偏壓，以及 電機裝置’在該等接點打開期間，其使該活動 支點從該槓桿總成釋放。 9. 一種剩餘電流裝置，具有一接地故障檢知電路和一 開關機構’該開關機構可在接地故障存在下打開並 申請專利範圍 在故障排除之後關閉，該開關機構包含： 一接點組’具有固定接點和活動接點， 一槓桿總成，支撐該等活動接點， 一第一支點，該槓桿總成係在該等接點關閉期 間朝向並繞著該第一支點偏壓， 一第二支點’該槓桿總成係在該等接點開啟期 間朝向並繞著該第二支點偏壓， 手動童置裝置，在該等接點關閉期間，其使該 槓桿總成移動到可接合該第一支點的位置，以及 電機裝置，被接地故障的檢知所斷開，以便將 該第一支點從該槓桿總成移置，且接著在該等接 的開啟期間被槓桿總成有關於該第二Φ 一夂點的移動所 重疋。 頁 裝 訂 β 線丨 經濟部中央梂準局貞工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -15.