專利名稱：帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的接地故障斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種接地故障斷路器，尤其涉及一種采用電磁式脫扣機(jī)構(gòu)和帶反接線保護(hù)功能的接地故障斷路器。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，在日常生活中使用到電器的地方越來越多，因此觸電事故和接地故障引起的火災(zāi)事故也日益增多，接地故障斷路器就是本著防止此類事故的目的而產(chǎn)生的。
接地故障斷路器不僅可以通過上蓋面板處的插孔來連接負(fù)載端，還可以通過負(fù)載端接線螺釘來連接負(fù)載。但是有時(shí)由于人們的粗心大意，常把電源輸入線連接到負(fù)載端，造成反接線情況的發(fā)生。此時(shí)，接地故障斷路器不管在脫扣狀態(tài)還是在正常狀態(tài)，面板上插座還是帶電，這時(shí)的接地故障斷路器如同一個(gè)普通的且不帶保護(hù)的電源插座。因此產(chǎn)生了許多不該發(fā)生的事故。在先技術(shù)中，許多接地故障斷路器采用警告標(biāo)簽、反接線指示燈、反接線報(bào)警等形式提醒用戶正確連接裝置的接線和負(fù)載端，可惜的是，仍有許多由于反接線而造成人身財(cái)產(chǎn)損失的事故發(fā)生。
在先技術(shù)中，一些接地故障斷路器采用機(jī)械式脫扣機(jī)構(gòu)來切斷電氣連接，然而在許多特殊條件下，脫扣機(jī)構(gòu)常會(huì)脫扣不靈敏或喪失脫扣能力，造成電器損壞和危及人身安全。
綜上所述，現(xiàn)在的接地故障斷路器不僅要具備反接線保護(hù)功能，還應(yīng)采用脫扣靈敏的電磁式脫扣機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為敘述方便，以下接地故障斷路器以英譯名Ground Fault CircuitInterrupter字頭GFCI代替。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能有效克服上述缺陷，采用了電磁式脫扣機(jī)構(gòu)和相關(guān)的控制電路來達(dá)到反接線保護(hù)功能的帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的接地故障斷路器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為，一種帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的接地故障斷路器，主要包括
由上蓋(1)、中框(2)、底座(3)組成的殼體；上蓋上裝有復(fù)位按鈕(4)和測(cè)試按鈕(5)、中框上是裝有綠色接地螺釘(6)的接地片(7)，而在底座的輸入端和負(fù)載端兩側(cè)各裝有接線螺釘(9A、9B)，其特征是脫扣線圈骨架(18)上繞有線圈，在脫扣線圈骨架內(nèi)有一脫扣鐵芯(19)可在其中移動(dòng)的圓孔，脫扣機(jī)構(gòu)上的動(dòng)觸片(10A、10B)與接地故障斷路器的輸入端相連，而面板上插座和負(fù)載端接線螺釘與動(dòng)觸片都不相連，都通過平衡架(11)的移動(dòng)來彈性的連接，動(dòng)觸銀點(diǎn)(12A、12B)鉚裝在平衡架的左右動(dòng)觸片上，而靜觸銀點(diǎn)(13A、13B、14A、14B)鉚裝在上靜觸片(15A、15B)和下靜觸片(16A、16B)上，脫扣鐵芯與平衡架注塑在一起。由于采用上述方案，不難得出本實(shí)用新型具有如下有益效果，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)思巧妙，當(dāng)用戶不慎反接線時(shí)，控制電路得不到工作電源而不能工作，面板上的插座則由于未與輸入電源接觸而沒有帶電；當(dāng)正確安裝并按下復(fù)位按鈕后，GFCI正常工作，具推廣價(jià)值。
當(dāng)GFCI正常工作時(shí)按下測(cè)試按鈕或在使用過程中產(chǎn)生接地故障超過4mA時(shí)，檢測(cè)磁環(huán)會(huì)感應(yīng)出此故障電流并通過脫扣控制電路使脫扣線圈得到激勵(lì)，產(chǎn)生電磁力推出脫扣鐵芯19，由于脫扣鐵芯與平衡架注塑在一起，故平衡架11被移動(dòng)到脫扣位置，之后瞬間，制動(dòng)塊20在制動(dòng)彈簧21的壓力下迅速落下，掉入平衡架和頂塊之間，使平衡架固定于脫扣位置。
當(dāng)反接線時(shí)，即電源線接到負(fù)載端接線螺釘9A、9B，則電源輸入到了負(fù)載端的左下靜觸片16A和右下靜觸片16B，由于下靜觸16A、16B和上靜觸15A、15B及動(dòng)觸片10A、10B是分開而不接觸的，左右上靜觸片和接地銅片組成了面板插座，所以此時(shí)面板插座上沒有帶電；而動(dòng)觸片也沒有得電，所以控制電路也無法得電導(dǎo)通，接地故障斷路器處于脫扣狀態(tài)。這樣，即使按動(dòng)復(fù)位按鈕或測(cè)試按鈕也無濟(jì)于事，避免了反接線時(shí)接地故障斷路器無保護(hù)功能的工作，保證了安全。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本發(fā)明帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的GFCI立體外觀圖；圖2是本發(fā)明帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的GFCI分解圖；圖3是電磁式脫扣機(jī)構(gòu)處于脫扣狀態(tài)的示意圖；圖4是電磁式脫扣機(jī)構(gòu)處于復(fù)位狀態(tài)的示意圖；圖5是本發(fā)明電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的立體圖；圖6是脫扣線圈骨架的立體圖；
圖7是平衡架的立體圖；圖8是動(dòng)觸片的立體圖；圖9是使用本發(fā)明電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的GFCI的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明帶有接地故障測(cè)試機(jī)構(gòu)的GFCI的立體外觀圖。其中1為上蓋，2為中框，3為底座，三者通過自攻螺絲緊固在一起。上蓋中間是復(fù)位按鈕4和測(cè)試按鈕5，它們兩旁則是電源插孔25和接地插孔26，在電源插孔旁是一指示燈座27，上蓋與中框之間的接地片7上置有接地螺釘6，底座側(cè)是輸入端接線螺釘8B和負(fù)載端接線螺釘9B。
圖2是本發(fā)明帶有接地故障測(cè)試機(jī)構(gòu)的GFCI的分解圖。
圖3是本發(fā)明電磁式脫扣機(jī)構(gòu)處于脫扣狀態(tài)的示意圖。此時(shí)，靜觸銀點(diǎn)13A、13B、14A、14B和動(dòng)觸銀點(diǎn)12A、12B分?jǐn)鄾]有接觸，而與復(fù)位鐵芯20注塑在一起的制動(dòng)塊21處于頂塊與平衡架11之間，阻止了平衡架移向復(fù)位位置的趨勢(shì)。只要復(fù)位按鈕按下，復(fù)位控制回路立即閉合，復(fù)位線圈24隨之得電，產(chǎn)生電磁力使制動(dòng)塊升上，平衡架則被永磁體吸到了復(fù)位位置。
圖4是本發(fā)明電磁式脫扣機(jī)構(gòu)處于復(fù)位狀態(tài)的示意圖。此時(shí)，平衡架已在永磁體23的吸力下移到復(fù)位位置，制動(dòng)塊21也隨著復(fù)位鐵芯一起升上，動(dòng)觸銀點(diǎn)與靜觸銀點(diǎn)接觸，GFCI得電導(dǎo)通。
圖5是本發(fā)明電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的立體圖。脫扣線圈骨架18的前端是呈爪盤式的滑插30，脫扣鐵芯和平衡架熱注塑在一起，這樣，當(dāng)脫扣鐵芯受力移動(dòng)時(shí)，就能帶動(dòng)平衡架在滑槽30內(nèi)來回移動(dòng)，動(dòng)觸片10A、10B固定在平衡架架體上平面的圓柱體上，由于動(dòng)觸片的固定孔是一橢圓形，所以動(dòng)觸片可前后左右調(diào)整，使動(dòng)觸銀點(diǎn)在復(fù)位時(shí)可更好的和靜觸銀點(diǎn)接觸。
圖6是脫扣線圈骨架的立體圖。其前端是爪盤式的滑槽30，平衡架11可在滑槽內(nèi)來回移動(dòng)，滑槽旁是一置放頂塊的導(dǎo)向槽31，導(dǎo)向槽的兩側(cè)各有一通孔32，復(fù)位插針可穿過通孔，焊接在線路板的底面，在脫扣線圈的末端可置放永磁鐵，在末端與導(dǎo)向槽之間則可繞放線圈，脫扣線圈骨架內(nèi)有一圓孔，此圓孔用于脫扣鐵芯的來回移動(dòng)。
圖7是平衡架的立體圖。所述的平衡架與脫扣鐵芯注塑在一起，在平衡架左右兩側(cè)的架體側(cè)面上各開有圓槽用于安裝動(dòng)觸彈簧，在平衡架左右側(cè)的上平面上有一圓柱體，用于固定左右動(dòng)觸片，在左右動(dòng)觸片上鉚裝了動(dòng)觸銀點(diǎn)，每對(duì)靜觸片和每對(duì)動(dòng)觸片都保持在同一水平面上來保證靜觸銀點(diǎn)與相應(yīng)的動(dòng)觸銀點(diǎn)同時(shí)接觸或同時(shí)分?jǐn)唷?br> 圖8是動(dòng)觸片的立體圖。動(dòng)觸片成T字型，前側(cè)可鉚裝動(dòng)觸銀點(diǎn)，兩側(cè)銅片上有一橢圓形固定孔，動(dòng)觸片固定在平衡架架體上平面的圓柱體上。
圖9是本發(fā)明帶有接地故障測(cè)試機(jī)構(gòu)的GFCI的電路原理圖。其中D1-D4構(gòu)成了整流電路，把輸入的交流電轉(zhuǎn)變成輸出的脈沖直流電。D1、D4連接處和D2、D3連接處構(gòu)成交流輸入端與GFCI的電源端(Line)連接。D3、D4連接處為此直流電源的負(fù)端，在以后的敘述中稱“地”，D1、D2連接處為直流電源的正端，與濾波電阻R2連接，電阻R2另一端與濾波電容C1連接，電容C1另一端與地連接。電容C1兩端的電壓26V左右，此電壓為IC4145的直流輸入電源。
集成IC放大電路是GFCI專用集成電路RV4145A。
微動(dòng)開關(guān)的公共引腳C、常開引腳1NO與R1組成了一個(gè)測(cè)試控制回路，其中，微動(dòng)開關(guān)的公共引腳C與電源端(Line)連接，微動(dòng)開關(guān)的常開引腳1NO與電阻R1連接，R1另一端與負(fù)載端(Load)連接。測(cè)試電路導(dǎo)通后，會(huì)產(chǎn)生一8mA左右的模擬故障電流，以此檢查GFCI的工作性能。
GFCI的指示電路如下，電路中的發(fā)光二極管LED一端與負(fù)載端(Load)的一端連接，另一端與限流電阻R7一端連接，R7另一端與負(fù)載端的另一端連接，當(dāng)GFCI導(dǎo)通時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)亮。
在電源端并聯(lián)壓敏電阻MOV，當(dāng)電路中突然出現(xiàn)高電壓時(shí)，例如雷擊等，壓敏電阻可瞬間吸收高電壓，從而保護(hù)電路中的工作元件。
微動(dòng)開關(guān)的公共引腳C、常閉引腳1NC，復(fù)位開關(guān)RESET(即輕觸開關(guān))，復(fù)位線圈J1、電解電容C2、C3和電阻R3、R4以及可控硅SCR2構(gòu)成了一個(gè)復(fù)位控制回路。其中，微動(dòng)開關(guān)常閉腳1NC與復(fù)位線圈J1的一端連接，復(fù)位線圈J1的另一端與可控硅SCR2的陽極連接，可控硅SCR2的陰極則連接到地，可控硅SCR2的觸發(fā)極和地之間并聯(lián)了一電解電容C3，它主要起抗干擾的作用，在C3的兩端并聯(lián)了一電阻R4，電阻R4與復(fù)位開關(guān)RESET的一端相連，復(fù)位開關(guān)RESET的另一端與電阻R3相連，電阻R3的另一端則與電阻R2相連，電阻R3兩端并聯(lián)了電解電容C2。當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)RESET，復(fù)位線圈得到電流，產(chǎn)生一個(gè)向上的電磁力作用于與制動(dòng)塊注塑在一起的復(fù)位鐵芯，使制動(dòng)塊升起，平衡架則在永磁體的吸力下回到復(fù)位位置，動(dòng)觸銀點(diǎn)和靜觸銀點(diǎn)互相接觸，GFCI復(fù)位成功，正常工作。
同時(shí)穿過兩根電源線的中性誤接地保護(hù)線圈N1，電容C5，電容C6構(gòu)成一個(gè)中性誤接地保護(hù)電路。中性線圈N1兩端與電容C5并聯(lián)，其一端與電容C6連接，另一端接地。電容C6另一端與IC4145的7腳連接。由N1、N2構(gòu)成變壓器耦合頻率為5KHZ的正弦波振蕩器。當(dāng)有中性誤接地現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，此振蕩器起振，當(dāng)振幅達(dá)到閥值時(shí)，IC4145的5腳輸出觸發(fā)信號(hào)，脫扣裝置動(dòng)作，GFCI斷開。
同時(shí)穿過兩根電源線的檢測(cè)線圈N2的兩端并聯(lián)了電容C8，一端與IC4145的3腳連接，另一端串聯(lián)電解電容C7，電容C7的另一端與電阻R6連接，R6的另一端則與IC4145的1腳連接，構(gòu)成了變壓器耦合差動(dòng)輸入電路。其中，R5為反饋電阻，一端與IC4145的1腳連接，另一端與IC4145的7腳，R5的阻值大小決定了IC4145的放大倍數(shù)，即決定了GFCI脫扣動(dòng)作故障電流值的大小。
檢測(cè)線圈N2一直檢測(cè)兩根電源線通過電流的矢量和。平時(shí)無故障電流時(shí)，此矢量為零，當(dāng)有故障電流時(shí)，此矢量和不為零，故障電流增大到5mA左右時(shí)，檢測(cè)線圈二次會(huì)感應(yīng)處10mV左右的電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)IC4145放大，達(dá)到設(shè)定的閥值，IC4145的5腳輸出觸發(fā)信號(hào)，使可控硅SCR1導(dǎo)通，脫扣線圈J2得電，使脫扣裝置在規(guī)定時(shí)間內(nèi)脫扣，平衡架在電磁力的作用下移動(dòng)到脫扣位置，動(dòng)觸銀點(diǎn)與靜觸銀點(diǎn)分?jǐn)?，GFCI斷開。
線圈J2、可控硅SCR1、電解電容C4、IC4145、N2等構(gòu)成了一個(gè)脫扣控制電路。其中，脫扣線圈J2的一端與電源端(Line)的一端連接，另一端與可控硅的陽極連接，可控硅的觸發(fā)極與IC4145的觸發(fā)信號(hào)輸出端5號(hào)腳連接，可控硅的陰極接地?？煽毓鑃CR觸發(fā)極與地之間并聯(lián)了電容C4，C4主要起抗干擾的作用，可過濾掉觸發(fā)SCR的尖脈沖信號(hào)。
當(dāng)反接線時(shí)，即電源接在負(fù)載端上，而輸入端則成了“負(fù)載端”。由于常開觸點(diǎn)3NO1、3NO2(即下靜觸銀點(diǎn))和4NO1、4NO2(即上靜觸銀點(diǎn))都是獨(dú)立分開的，而它們和動(dòng)觸銀點(diǎn)也是隔離的，所以即使負(fù)載端處帶有電源，也不能傳遞到面板插座處和“負(fù)載端”(即正常接線時(shí)的輸入端)，這樣控制電路就不能得電導(dǎo)通。所以達(dá)到了反接線保護(hù)的目的。
權(quán)利要求1.一種帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的接地故障斷路器，主要包括由上蓋(1)、中框(2)、底座(3)組成的殼體；上蓋上裝有復(fù)位按鈕(4)和測(cè)試按鈕(5)、中框上是裝有綠色接地螺釘(6)的接地片(7)，而在底座的輸入端和負(fù)載端兩側(cè)各裝有接線螺釘(9A、9B)，其特征是脫扣線圈骨架(18)上繞有線圈，在脫扣線圈骨架內(nèi)有一脫扣鐵芯(19)可在其中移動(dòng)的圓孔，脫扣機(jī)構(gòu)上的動(dòng)觸片(10A、10B)與接地故障斷路器的輸入端相連，而面板上插座和負(fù)載端接線螺釘與動(dòng)觸片都不相連，都通過平衡架(11)的移動(dòng)來彈性的連接，動(dòng)觸銀點(diǎn)(12A、12B)鉚裝在平衡架的左右動(dòng)觸片上，而靜觸銀點(diǎn)(13A、13B、14A、14B)鉚裝在上靜觸片(15A、15B)和下靜觸片(16A、16B)上，脫扣鐵芯與平衡架注塑在一起。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶有電磁式脫扣機(jī)構(gòu)的接地故障斷路器。它殼體的上蓋上裝有復(fù)位按鈕和測(cè)試按鈕，其特征是脫扣線圈骨架上繞有線圈，在脫扣線圈骨架內(nèi)有一脫扣鐵芯可在其中移動(dòng)的圓孔，脫扣機(jī)構(gòu)上的動(dòng)觸片與接地故障斷路器的輸入端相連，脫扣鐵芯與平衡架注塑在一起。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)思巧妙，當(dāng)用戶不慎反接線時(shí)，控制電路得不到工作電源而不能工作，面板上的插座則由于未與輸入電源接觸而沒有帶電；當(dāng)正確安裝并按下復(fù)位按鈕后，GFCI正常工作，具推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)H01H83/02GK2762328SQ20042011910
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者姜宏根, 高云, 鄭琴香, 賴愛芳 申請(qǐng)人:上海力以電氣有限公司