專利名稱：具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種接地故障斷路器，特別是具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警 示的接地故障斷路器。
背景技術：
現(xiàn)有普通的接地故障斷路器(簡稱GFCI)通常都包括基座、設有插孔的上蓋、漏電 信號檢測電路及受所述漏電信號檢測電路控制而動作的機械保護脫扣機構、觸頭組件、接 地組件、電源輸入連接組件、負載連接組件等。不僅可以通過上蓋的插孔為負載提供電源， 還可以通過負載連接組件對連接在其上的負載供電。漏電信號檢測電路以漏電信號放大集 成電路為核心，整流橋及RC濾波電路為控制電路提供直流電源，漏電信號放大集成電路的 控制輸出端接至脫扣可控硅SCRl的觸發(fā)極，脫扣可控硅SCRl串聯(lián)在脫扣線圈T3的電源回 路中，電源線L、N均穿過測試磁環(huán)線圈Tl和中性磁環(huán)線圈T2，測試磁環(huán)線圈Tl和中性磁 環(huán)線圈T2的輸出端均接至漏電信號放大集成電路。正常情況下電源線L、N的電流應該相 等。一旦發(fā)生漏電事故，則電源線L、N電流產(chǎn)生差值，漏電保護裝置中感應線圈監(jiān)視其電流 差，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)漏電信號放大集成電路放大后輸出。一旦其差值大于某個設 定閥值時，輸出控制信號使脫扣機構動作，切斷負載用電設備與電源線之間的連接，從而起 到保護作用。但傳統(tǒng)意義上的接地故障線路斷路器不具備壽命終止期的保護功能，即指當 本故障線路斷路器線路中某些元件損壞后導致斷路器壽命終止之時，應有恰當?shù)姆磻?，?此及時告誡使用者，此接地故障線路斷路器已經(jīng)失去其應有的中性線漏電保護的功能，應 及時的作更換，并且能夠強制切斷負載側(cè)的電源；否則，使用者會誤認為其功能仍然正常， 一旦出現(xiàn)漏電，就會存在著因觸電而造成人身及財產(chǎn)損害的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術的不足而提供一種當內(nèi)部某些元件特別是脫 扣線圈出現(xiàn)斷路情況時能進行故障指示的具有線圈斷路故障指示功能的GFCI。本發(fā)明為達到上述目的所采用的技術解決方案如下一種具有過流保護、壽命終 止自動脫扣及警示的接地故障斷路器，包括基座、設有插孔的上蓋、漏電信號檢測電路及受 所述漏電信號檢測電路控制而動作的機械保護脫扣機構，所述漏電信號檢測電路包括測試 磁環(huán)線圈T1、中性磁環(huán)線圈T2和以漏電信號放大集成電路為核心的漏電信號放大電路，整 流橋D1-D4及RC濾波電路為漏電信號檢測電路提供直流電源，所述漏電信號放大電路的輸 出與脫扣可控硅SCR1的觸發(fā)極連接，脫扣可控硅SCR1串聯(lián)在脫扣線圈T3的電源回路中，其 特征在于所述電磁脫扣線圈T3和保險絲&一起串聯(lián)在整流橋的交流側(cè)；所述接地故障斷 路器還設有強制脫扣機構和故障報警電路，所述強制脫扣機構包括強制脫扣電路和受其控 制的機械強制脫扣機構，所述強制脫扣電路包括強制脫扣線圈T4和強制脫扣可控硅SCR2, 強制脫扣線圈T4與強制脫扣可控硅SCR2串聯(lián)后連接在負載電源線L1和N1上，所述機械強
5制脫扣機構與機械保護脫扣機構之間設有使機械保護脫扣機構脫扣的聯(lián)動機構，故障報警 電路包括由二極管D5及電阻R9和電容C8組成的半波整流濾波電路和接在該整流電源之間 的開關三極管Q1及并聯(lián)在開關三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間的發(fā)光二極管LED2和光耦 元件的串聯(lián)支路，所述開關三極管Q1的基極經(jīng)限流電阻R11與漏電信號檢測電路的直流電 源連接，光耦元件的輸出與強制脫扣可控硅SCR2的觸發(fā)極連接。與現(xiàn)有技術相比的有益效果是由于本發(fā)明中的電磁脫扣線圈T3串聯(lián)在整流橋 的交流側(cè)，因此，當電磁脫扣線圈T3出現(xiàn)開路故障或者整流橋及RC濾波電路和漏電信號放 大集成電路中的元件出現(xiàn)故障，導致直流電源為零，受整流橋的直流電源控制的故障報警 電路就會發(fā)出光信息提示使用者及時的更換，同時通過觸發(fā)強制脫扣機構中的強制脫扣可 控硅SCR2使得機械保護脫扣機構動作強制切斷負載側(cè)的電源，從而消除安全隱患。作為本發(fā)明的進一步設置，所述接地故障斷路器還設有過流保護電路，所述過流 保護電路包括一個串接于主電路中的雙金屬片、一個機械觸點和限流電阻，所述機械觸點 和限流電阻串聯(lián)后跨接在磁環(huán)線圈T1和中性磁環(huán)線圈T2外側(cè)的主電路上，所述機械觸點靠 近雙金屬片設置使得雙金屬片受熱變形后足以能讓機械觸點閉合。這樣，當工作電流超過 額定值時雙金發(fā)熱變形，推動機械觸點閉合，形成模擬漏電電流，使接地故障斷路器脫扣， 從而保護用戶的生命和財產(chǎn)的安全；而當故障排除后，工作電流恢復正常后，雙金屬片恢復 原樣，機械觸點又重新斷開，接地故障斷路器又可以正常工作。作為本發(fā)明的更進一步設置，所述上蓋內(nèi)側(cè)還設有安全閘板機構和底蓋板，所述 底蓋板將安全閘板機構封蓋在上蓋內(nèi)側(cè)上；所述安全閘板機構包括上滑板、下滑板及其它 們的復位機構，所述上滑板和下滑板上均設有供插頭極片通過的空間，所述空間的間距與 插頭的極片間距相對應，在上滑板和下滑板上的所述空間的相同的一側(cè)各自分別設有一個 斜面和一個下陷的平臺，上滑板和下滑板上的斜面方向一致、可滑動地疊置在一起，且上滑 板的斜面與下滑板的平臺相重疊，下滑板的斜面與上滑板的平臺相重疊，其中至少一個斜 面處于平臺之上，所述斜面的斜度要確保在與插頭的一個極片相互作用滑動時，在另一個 極片接觸到相應位置的平臺前其滑動位移不小于極片厚度，所述上滑板和下滑板貼設在殼 體對應插座孔的背面，所述復位機構的復位彈力方向與斜面和極片之間作用的滑動方向相 反，并使上滑板和下滑板上的斜面和平臺與插座孔對齊而封閉插座孔，所述底蓋板上設有 供插頭極片通過的通孔。對于插座孔包括一個T形孔和一個與T形孔橫條部平行的長槽孔 的大電流接地故障斷路器，所述安全閘板機構還包括側(cè)滑板及其復位機構，所述側(cè)滑板貼 設在滑板設有突出的止退塊的一端，滑動方向與上滑板和下滑板活動方向相垂直，所述側(cè) 滑板靠近止退塊的一側(cè)設有與滑動方向垂直的凹槽或凹坑，所述凹槽或凹坑與止退塊相配 合構成側(cè)滑板止退機構，所述側(cè)滑板一端靠近T形孔豎條部，并設有斜面與T形孔豎條部 相對，所述設有止退塊的滑板上的斜面高于側(cè)滑板上的斜面以保證當插頭極片接觸到側(cè)滑 板上的斜面時，設有止退塊的滑板上的斜面在插頭極片的作用下滑動足夠的位移使止退塊 從凹槽或凹坑中退出，所述底蓋板上設有供插頭極片通過的通孔。這樣的設置能防止兒童 拿金屬條捅戳插座孔而觸碰到插座內(nèi)帶電部位造成觸電事故。下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
附圖1為本發(fā)明具體實施例的電子線路原理圖；附圖2為另一種具體實施例的電子線路原理圖。附圖3為本發(fā)明脫扣機構具體實施例立體示意圖；附圖4為本發(fā)明脫扣機構具體實施例另一角度立體示意圖；附圖5為本發(fā)明脫扣機構具體實施例內(nèi)部結構剖視圖；附圖6為本發(fā)明脫扣機構另一具體實施例內(nèi)部結構剖視圖；附圖7為本發(fā)明15A插座孔GFCI具體實施例外觀立體示意圖；附圖8為本發(fā)明15A插座孔GFCI具體實施例去上蓋內(nèi)部結構示意圖；附圖9為本發(fā)明15A插座孔GFCI具體實施例去底蓋板后安全閘板機構安裝示意圖；附圖10為本發(fā)明15A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構結構示意圖；附圖11為本發(fā)明15A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構結構分解示意圖；附圖12為本發(fā)明15A插座孔GFCI另一具體實施例去上蓋內(nèi)部結構示意圖；附圖13為本發(fā)明15A插座孔GFCI另一具體實施例去底蓋板后安全閘板機構安裝 示意圖；附圖14為本發(fā)明15A插座孔GFCI另一具體實施例安全閘板機構結構示意圖；附圖15為本發(fā)明15A插座孔GFCI另一具體實施例安全閘板機構結構分解示意 圖；附圖16為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例外觀立體示意圖；附圖17為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例去上蓋內(nèi)部結構示意圖；附圖18為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構去上蓋安裝示意圖；附圖19為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構在上蓋的安裝示意 圖；附圖20為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構去底蓋板后在上蓋的 安裝示意圖；附圖21為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構結構示意圖；附圖22為本發(fā)明20A插座孔GFCI具體實施例安全閘板機構結構分解示意圖；附圖23為本發(fā)明20A插座孔GFCI另一具體實施例去上蓋內(nèi)部結構示意圖；附圖24為本發(fā)明20A插座孔GFCI另一具體實施例安全閘板機構去底蓋板后在上 蓋的安裝示意圖；附圖25為本發(fā)明20A插座孔GFCI另一具體實施例安全閘板機構結構示意圖；附圖26為本發(fā)明20A插座孔GFCI另一具體實施例安全閘板機構結構分解示意 具體實施例方式具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路器包括殼體、漏電信號 檢測電路、受所述漏電信號檢測電路控制而動作的機械保護脫扣機構及強制脫扣機構和故 障報警電路、觸頭組件、接地組件、電源輸入連接組件、負載連接組件等。如圖3 6所示， 具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路器的整體呈矩形體，殼體分成基
7座3和設有插孔的上蓋5兩部份，在基座3和上蓋5之間設有中框4，上蓋5上設置有兩組 插座孔6和一個復位鍵1 一個測試鍵2，在基座3內(nèi)腔中，設置一塊由印刷線路制成的基板 16，所述漏電信號檢測電路中的元件基本安裝在基板16上。所述機械保護脫扣機構包括復 位桿17、復位彈簧18、復位支架19、反向彈力支撐機構及電磁致動機構和鎖扣片24，所述復 位桿17上端與復位鍵1固定連接，靠近下端設有環(huán)狀鎖扣卡槽，所述的復位支架19為管狀 構件，處于中框4下方，兩側(cè)對稱橫向伸出托臂191，用于接通電源輸入側(cè)與輸出的負載電 源側(cè)的左、右動觸片20、21的臂分別置于復位支架19左、右二端的托臂191上，所述復位桿 17上部套設有復位彈簧18后，下端穿過中框4，復位彈簧18兩端分別抵在復位鍵1和中框 4上，所述復位桿17下部套設有中間彈簧22后插入至復位支架19中，中間彈簧22兩端分 別抵在中框4和復位支架19內(nèi)壁肩階上，中間彈簧22的設置是為了對開關機構觸點接觸 力平衡狀態(tài)作調(diào)整，復位桿17與復位支架19中心通孔動配合并插在其中，復位支架19下 端固定設有垂直向下的導向柱192，在導向柱192正下方對應位置的基板16上設置有直徑 與導向柱192動配合的通孔構成的導孔，所述導向柱192外套設反向彈簧23后端頭插入所 述導孔中構成反向彈力支撐機構，所述反向彈力支撐機構與復位桿17、復位支架19同軸設 置，彈力方向與復位桿17相對構成彈性復位機構對復位支架19構成彈性浮動支撐，使得復 位支架19在所述導孔和復位桿17的導向下可在一定的范圍內(nèi)作軸向移動。所述電磁致動 機構包括脫扣線圈支架25、脫扣線圈26及脫扣鐵芯27和鐵芯彈簧28，電磁致動機構軸線 與彈性復位機構軸線相垂直設置在復位支架19的一側(cè)，脫扣線圈支架25繞上脫扣線圈后 水平固定在基板16上，脫扣線圈支架25朝向基板16邊緣一端設有U形純鐵片，U形純鐵片 夾在脫扣線圈支架25外形成磁路，脫扣鐵芯27套設上鐵芯彈簧28后從另一端可滑動地插 在脫扣線圈支架25中心軸孔中，所述脫扣鐵芯27朝向復位支架19的一端設有環(huán)狀凹槽， 所述鎖扣片24朝向脫扣鐵芯27的一端設有與所述環(huán)狀凹槽相配的缺口，由于位置上鎖扣 片24高于脫扣鐵芯27，因此本實施例中鎖扣片24折成Π形，所述缺口卡在環(huán)狀凹槽上與脫 扣鐵芯27構成聯(lián)動；所述復位支架19上設有寬度略大于鎖扣片24且與復位支架19中心 軸垂直的槽口，所述鎖扣片24的另一端插入槽口至復位支架19的另一側(cè)，所述復位支架19 中的鎖扣片24部分上設有直徑略大于復位桿17的長圓孔構成卡口，并可在脫扣鐵芯27的 牽引下在槽口中前后滑動，前后滑動的位移應能使卡口在與復位桿17端部對齊和錯開之 間轉(zhuǎn)換，所述卡口與鎖扣卡槽形成鎖扣結構。機械保護脫扣機構的脫扣過程是當脫扣線圈 帶電且處于工作狀態(tài)，脫扣鐵芯27動作拉動鎖扣片24，使鎖扣片24的卡口脫離鎖扣卡槽， 鎖住的復位桿17被釋放，復位鍵1和復位桿17在復位彈簧18的彈性回復力作用下向上運 動，回到脫扣狀態(tài)下的初始位置，而此時，左、右動觸片20、21上的觸點在復位支架19左、右 二端的托臂191托舉下與及靜觸片上的靜觸點處于相分離狀態(tài)，從而實現(xiàn)了 GFCI的脫扣， 切斷了電源輸出。所述機械強制脫扣機構設置在復位支架19相對于電磁致動機構的另一 側(cè)，所述機械強制脫扣機構包括強制脫扣線圈29和強制脫扣鐵芯30、強制脫扣鐵芯復位彈 簧31和拉片32，所述強制脫扣鐵芯30可活動地設置在強制脫扣線圈29中心，所述強制脫 扣鐵芯30的軸向與鎖扣片24的滑動方向垂直設置，所述拉片32固定在強制脫扣鐵芯30上 端，所述拉片32上設有斜面并處于鎖扣片24活動方向的前方，當強制脫扣線圈29得電后 吸引強制脫扣鐵芯30下行，帶動拉片32向下移動，拉片32上的斜面推動鎖扣片24水平橫 移，使鎖扣片24的卡口脫離鎖扣卡槽而脫扣，由此構成使機械保護脫扣機構脫扣的聯(lián)動。
本方案中的機械強制脫扣機構的具體設置方式還可以是設置在復位桿17相對于 機械保護脫扣機構的另一側(cè)，所述機械強制脫扣機構包括強制脫扣線圈29和強制脫扣鐵 芯30和強制脫扣鐵芯復位彈簧31，所述強制脫扣鐵芯30可活動地設置在強制脫扣線圈29 中心，所述強制脫扣鐵芯30的軸向與鎖扣片24的滑動方向平行設置，且與鎖扣片24的端 部相對，鎖扣片24的端部離強制脫扣線圈的距離在強制脫扣鐵芯30滑動的位移范圍之內(nèi)， 當強制脫扣線圈29得電后吸引強制脫扣鐵芯30水平滑動，撞擊鎖扣片24使鎖扣片24的 卡口脫離鎖扣卡槽而脫扣，由此構成使機械保護脫扣機構脫扣的聯(lián)動。如圖1所示，具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路器的電路 部分即漏電信號檢測電路包括測試磁環(huán)線圈T1、中性磁環(huán)線圈T2和以漏電信號放大集成電 路為核心的漏電信號放大電路，整流橋D1-D4及RC濾波電路為漏電信號檢測電路提供直流 電源，漏電信號放大電路選用RV4145集成電路，二條電源線均穿過測試磁環(huán)線圈T1和中性 磁環(huán)線圈T2，測試磁環(huán)線圈T1和中性磁環(huán)線圈T2的輸出端均接至漏電信號放大集成RV4145 上，漏電信號放大集成RV4145的控制輸出端與脫扣可控硅SCR1的觸發(fā)極連接，為提高抗干 擾性能、防止誤觸發(fā)，在脫扣可控硅SCR1的觸發(fā)極與負極間并聯(lián)上抗干擾電容C5。脫扣可 控硅SCR1串聯(lián)在脫扣線圈T3的電源回路中，所述電磁脫扣線圈T3和保險絲F1 —起串聯(lián)在 整流橋的交流側(cè)；所述接地故障斷路器還設有強制脫扣機構和故障報警電路，所述強制脫 扣機構包括強制脫扣電路和受其控制的機械強制脫扣機構。所述強制脫扣電路包括強制脫 扣線圈T4和強制脫扣可控硅SCR2,強制脫扣線圈T4與強制脫扣可控硅SCR2串聯(lián)后連接在 負載側(cè)電源線L1和N1上，故障報警電路包括由二極管D5及電阻R9和電容C8組成的半波整 流濾波電路和接在該整流電源之間的開關三極管Q1及并聯(lián)在開關三極管Q1的集電極和發(fā) 射極之間的發(fā)光二極管LED2和光耦元件的串聯(lián)支路，所述開關三極管Q1的基極經(jīng)限流電阻 R11與漏電信號檢測電路的直流電源連接，光耦元件的輸出與強制脫扣可控硅SCR2的觸發(fā) 極連接，所述機械強制脫扣機構與機械保護脫扣機構之間設有使機械保護脫扣機構脫扣的 聯(lián)動機構。如圖1所示，其中光耦元件可以是光電耦合器U1，將光電耦合器U1的輸入端與 發(fā)光二極管LED2串聯(lián)后并聯(lián)在開關三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間，光電耦合器U1的輸 出側(cè)一端通過限流電阻R11與半波整流電源連接，光電耦合器U1的輸出側(cè)另一端與強制脫 扣可控硅SCR2的觸發(fā)極連接。除上述方式外，如圖2所示，光耦元件還可以是由發(fā)光二極管 和光電管構成，將發(fā)光二極管LED2并聯(lián)在開關三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間，光電管的 一端通過限流電阻R11與半波整流電源連接，另一端與強制脫扣可控硅SCR2的觸發(fā)極連接。 其中發(fā)光二極管LED2同時作為告警指示燈。為了增加過流保護的功能，所述接地故障斷路器還設有過流保護電路，所述過流 保護電路包括一個串接于主電路中的雙金屬片HT、一個機械觸點和限流電阻，所述機械觸 點和限流電阻串聯(lián)后跨接在磁環(huán)線圈T1和中性磁環(huán)線圈T2外側(cè)的主電路上，即一端連接在 電源線穿入磁環(huán)線圈T1和中性磁環(huán)線圈T2之前，另一端連接在電源線穿入磁環(huán)線圈T1和 中性磁環(huán)線圈T2之后，所述機械觸點靠近雙金屬片設置使得雙金屬片受熱變形后足以能讓 機械觸點閉合。這樣，當工作電流超過額定值時雙金發(fā)熱變形，機械觸點閉合，形成模擬漏 電電流，使接地故障斷路器脫扣，從而保護用戶的生命和財產(chǎn)的安全；而當故障排除后，工 作電流恢復正常后，雙金屬片恢復原樣，機械觸點又重新斷開，接地故障斷路器又可以正常 工作。
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電路工作原理如下由市電的L(火線)端或者N(零線)端，經(jīng)保險絲Fl到脫扣線圈T3到脫扣可控 硅SCR1的陽極，脫扣可控硅SCR1有觸發(fā)信號時，電流經(jīng)可控硅陰極到橋式整流的二極管Dl 的正極、再到市電的N(零線)端或者L(火線)端，組成主電流回路。當接地故障斷路器沒有檢測到接地故障時，漏電信號放大集成RV4145的第5腳不 會送出觸發(fā)信號，觸發(fā)脫扣可控硅SCR1截止，脫扣線圈T3中沒有足夠的電流流過，機械保護 脫扣機構不動作，接地故障斷路器輸出端有電。當接地故障斷路器檢測到有接地故障，且故障電流達到設定閥值時，漏電信號放 大集成RV4145的第5腳會送出觸發(fā)信號，觸發(fā)脫扣可控硅SCR1導通，脫扣線圈T3中有較大 的電流流過，產(chǎn)生的磁場使機械保護脫扣機構動作，使接地故障斷路器脫扣，切斷市電與負 載的連接。當接地故障斷路器內(nèi)部元件出現(xiàn)故障時，例如當主回路和漏電信號放大集成 RV4145的電源電路中有組件出現(xiàn)短路性故障，使電路中的電流大于保險絲Fl的熔斷值時， 保險絲Fl熔斷。Fl熔斷后，主回路和漏電信號放大集成RV4145的電源電路電流都將為零， 因此漏電信號放大集成RV4145第6腳的電壓也為0V，當IC的6腳電壓為OV時，開關三極管 Q1輸出為高電平，告警發(fā)光二極管LED2有電流流過發(fā)光，表示壽命終止，告警發(fā)光二極管 LED2最好選擇紅色的，這樣更具警示性。告警發(fā)光二極管LED2有電流流過時，和LED2串聯(lián) 的光電耦合器U1輸入端也有電流流過，這樣光電耦合器U1的輸出端導通，通過電阻RlO降 壓的觸發(fā)電流經(jīng)過光電耦合器U1輸出端，觸發(fā)強制脫扣可控硅SCR2，強制脫扣可控硅SCR2 導通，使強制脫扣線圈T4有電流流過，產(chǎn)生較大磁場，使機械強制脫扣機構動作引起機械保 護脫扣機構脫扣，強制切斷負載側(cè)的電源，從而消除安全隱患。類似地，在漏電信號放大集成RV4145的電源電路中，如有開路性故障使漏電信號 放大集成RV4145的電源電路開路或者漏電信號放大集成RV4145本身出現(xiàn)開路短路性故 障，另外，還有如脫扣線圈T3、電阻R5等組件和線路本身開路，以及整流電路Dl D4、電容 C4的短路，都會使漏電信號放大集成RV4145的第6腳的電源電壓為0V，導致告警發(fā)光二 極管LED2發(fā)光，機械強制脫扣機構動作引起機械保護脫扣機構脫扣，強制切斷負載側(cè)的電 源，提醒用戶采取必要的措施維修或更換。為了防止兒童拿金屬條捅戳插座孔而觸碰到插座內(nèi)帶電部位造成觸電事故，以 15A的接地故障斷路器為例，如圖8、9所示，上蓋5內(nèi)側(cè)還設有安全閘板機構和底蓋板33， 所述底蓋板33將安全閘板機構封蓋在上蓋5內(nèi)側(cè)上；安全閘板機構包括上滑板7、下滑板 8及其它們的復位機構，上滑板7、下滑板8及其它們的復位機構設置在上蓋5背面和電極 之間，參見圖9。上滑板7和下滑板8的形狀和大小要滿足內(nèi)部空間，如圖10、11所示，本 具體實施例中上滑板7和下滑板8均為矩形的平板狀構件，上滑板7和下滑板8上均設有 供插頭極片通過的空間?？臻g可以是設置在滑板上的窗口或是滑板邊緣的缺口或者直接是 滑板邊緣以外的空間，空間的間距與插頭的極片間距相對應，本具體實施例中僅在上滑板7 和下滑板8上各設置一個窗口作為其中的一個供插頭極片通過的空間，另一個供插頭極片 通過的空間就直接利用滑板邊緣以外的空間，這樣可以使上滑板7和下滑板8尺寸較小，窗 口靠近上滑板7和下滑板8的一個短邊，在上滑板7和下滑板8上的所述窗口的相同的一 側(cè)即靠近短邊的一側(cè)各自分別設有一個斜面9和一個下陷的平臺10，在上滑板7和下滑板8的另一個短邊上同樣各自分別設有一個斜面9和一個下陷的平臺10，使上滑板7和下滑 板8上各設有一個斜面9和一個下陷的平臺10，斜面9和平臺10的長度不小于長槽孔的長 度，寬度不小于長槽孔的寬度，以保證能完全封住插孔，上滑板7和下滑板8上的斜面9方 向一致、可滑動地疊置在一起，且上滑板7的斜面9與下滑板8的平臺10相重疊，下滑板8 的斜面9與上滑板7的平臺10相重疊，可以選擇其中的任意一個置于上面作為上滑板7，斜 面9的斜度要確保在與插頭的一個極片相互作用滑動時，在另一個極片接觸到相應位置的 平臺10前其滑動位移不小于極片厚度，使平臺10滑離該插孔，讓插頭能繼續(xù)順利地插入， 因此上滑板7和下滑板8上斜面9的最高點至與平臺10等高位置的水平位移不小于極片 厚度，最好不小于長槽孔的寬度，同時平臺10邊緣與斜面9上與平臺10等高位置處之間的 距離不大于插頭兩極片之間的間距。上滑板7和下滑板8可滑動地貼設在殼體對應插座孔 6的背面，滑動方向與長槽孔垂直，所述復位機構的復位彈力方向與斜面9和極片之間作用 的滑動方向相反，并使上滑板7和下滑板8上的斜面9和平臺10與插座孔6的長槽孔對齊 而封閉插座孔6。如圖2-4所示，復位機構可以由設置在上滑板7和下滑板8相應邊側(cè)上的 壓縮彈簧11構成，壓縮彈簧一端頂在上滑板7和下滑板8的端面上，另一端頂在上蓋5內(nèi) 側(cè)壁上。除了如在上述實施例中所示的，安全閘板機構中的上滑板7還可以為平板框狀構 件，如圖14、15所示，下滑板8截面呈Z形。上滑板7上的窗口即構成供插頭極片通過的空 間，窗口靠近短邊的邊緣設置成斜面9結構，相對的另一端表面較低構成所述平臺10，上滑 板7上斜面9的最高點至與平臺10等高位置的水平位移不小于極片厚度，下滑板8 一端穿 過上滑板7的中心窗口可滑動地疊在上滑板7的平臺10上，下滑板8該端邊緣成斜面9設 置，上滑板7平臺10兩側(cè)最好設有凸筋12起到導向作用，下滑板8上斜面9的最高點至最 低點的水平位移不小于極片厚度，上滑板7平臺10邊緣與斜面9上與平臺10等高位置處 之間的距離不大于插頭兩極片之間的間距，下滑板8平臺10邊緣與斜面9下邊緣之間的距 離不大于插頭兩極片之間的間距，讓插頭能繼續(xù)順利地插入。該安全插座的原理是在插頭未插入時，上滑板7和下滑板8在它們的復位機構作 用下，使斜面9、平臺10與對準插孔將其封閉，當有異物捅戳任一插孔時將會首先接觸到斜 面9或平臺10，對于平臺10，由于沒有斜面9結構所以滑板不會移動，阻止異物的進一步進 入與電極接觸起到保護作用；當該插孔下是斜面9時，由于斜面9作用，該滑板將會被推向 一側(cè)，但由于下方還有另一塊滑板上的平臺10，因此仍能阻止異物的進一步進入與電極接 觸而起到保護作用。而當插頭插入時，對應斜面9插孔的極片使該滑板向一側(cè)滑動，同時使 另一個插孔下方的平臺10滑離插孔，插頭就順利地插入，正常使用。對于工作電流更大的接地故障斷路器，由于其插座孔不同，因此，安全閘板機構的 結構也略有不同。如額定電流為20A的插座式接地故障線路斷路器為例。如圖16所示，上 蓋5上每組插座孔6 —個地線插孔、及一個T形孔和一個與T形孔橫條部平行的長槽孔，呈 三角形分布。如圖17-20所示，上蓋5中設有安全閘板機構，安全閘板機構包括上滑板7、下 滑板8、側(cè)滑板15及其它們的復位機構。如圖21、22所示，其中，上滑板7和下滑板8的結 構可以與前面實施例中的類似，上滑板7和下滑板8上的斜面9方向一致、可滑動地疊置在 一起，其中上滑板7的斜面9設置在窗口的一側(cè)，下滑板8的斜面9設置在短邊的邊緣，斜 面9方向使上滑板7和下滑板8均向遠離側(cè)滑板15的方向滑動，且上滑板7的斜面9與下滑板8的平臺10相重疊，下滑板8的斜面9與上滑板7的平臺10相重疊，上滑板7的斜面 9與長槽孔相對，上滑板7的另一端設有突出的止退塊13，斜面9的斜度要確保在與插頭的 一個極片相互作用滑動時，在另一個極片接觸到相應位置的平臺10前其滑動位移不小于 極片厚度，如圖20所示，所述上滑板7和下滑板8貼設在殼體對應插座孔6的背面，所述復 位機構的復位彈力方向與斜面9和極片之間作用的滑動方向相反，并使上滑板7和下滑板 8上的斜面9和平臺10與插座孔6中的T形孔橫條部、長槽孔對齊，而止退塊13的滑動軌 跡最好不經(jīng)過T形孔橫條部的下方，以利于使上滑板7和下滑板8的尺寸較薄。如圖21、 22所示，側(cè)滑板15大體也呈矩形，長邊一側(cè)貼設在上滑板7設有突出的止退塊13的一端， 滑動方向與上滑板7和下滑板8活動方向相垂直，所述側(cè)滑板15靠近止退塊13的一側(cè)設 有與滑動方向垂直的凹槽14或凹坑，所述凹槽14或凹坑與止退塊13相配合構成側(cè)滑板15 止退機構，所述側(cè)滑板15 —端靠近T形孔豎條部，并設有斜面9與T形孔豎條部相對，所述 設有止退塊13的上滑板7上的斜面9高于側(cè)滑板15上的斜面9以保證當插頭極片接觸到 側(cè)滑板15上的斜面9時，上滑板7的斜面9在插頭極片的作用下滑動足夠的位移使止退塊 從凹槽14或凹坑中退出。對于額定電流為20A的插座式接地故障線路斷路器，如圖24所示，其中安全閘板 機構中的上滑板7和下滑板8的結構可以與前述實施例中的類似。如圖25、26所示，本實 施例中上滑板7為平板框狀構件，下滑板8截面呈Z形，下滑板8斜面9 一端穿過上滑板7 的中心疊在上滑板7的平臺10上，上滑板7的兩側(cè)最好略高構成導向結構，所述止退塊13 設置在上滑板7的平臺10的一端，所述上滑板7上斜面9的最高點至與平臺10等高位置 的水平位移不小于極片厚度，下滑板8上斜面9的最高點至最低點的水平位移不小于極片 厚度，所述上滑板7平臺10邊緣與斜面9上與平臺10等高位置處之間的距離不大于插頭 兩極片之間的間距，所述下滑板8平臺10邊緣與斜面9下邊緣之間的距離不大于插頭兩極 片之間的間距。如圖26所示，側(cè)滑板15貼設在上滑板7設有突出的止退塊13的一端，滑 動方向與上滑板7和下滑板8活動方向相垂直，側(cè)滑板15靠近止退塊13的一側(cè)設有與滑 動方向垂直的凹槽14或凹坑，凹槽14或凹坑與止退塊13相配合構成側(cè)滑板15止退機構， 所述側(cè)滑板15 —端靠近T形孔豎條部，并設有斜面9與T形孔豎條部相對，所述設有止退 塊13的滑板上的斜面9高于側(cè)滑板15上的斜面9以保證當插頭極片接觸到側(cè)滑板15上 的斜面9時，設有止退塊13的上滑板7上的斜面9在插頭極片的作用下滑動足夠的位移使 止退塊13從凹槽14或凹坑中退出。額定電流為20A的安全插座的安全閘板機構工作原理如下其中對插座孔6中T 形孔橫條部及平行的長槽孔的保護原理與實施例1和實施例2中的安全閘板機構原理相 同；而當有異物插入T形孔豎條部中時，由于上滑板7上的斜面9并沒有受力后退，上滑板 7上的止退塊13仍然卡在側(cè)滑板15上的凹槽14或凹坑中，因此側(cè)滑板15無法活動而露 出插孔，達到保護的目的。在15A的插頭插入時，對應斜面9插孔的極片使該滑板向一側(cè)滑 動，同時使另一個插孔下方的平臺10滑離插孔，插頭就順利地插入，正常使用。當20A的插 頭插入時，插頭上與長槽孔對應的極片首先接觸到上滑板7上的斜面9，使上滑板7受力后 退，同時止退塊13從側(cè)滑板15上的凹槽14或凹坑中退出，插頭繼續(xù)插入，當插頭上與T形 孔豎條部對應的極片接觸到側(cè)滑板15上的斜面9，使側(cè)滑板15后退讓插頭繼續(xù)插入到位。本發(fā)明的安全閘板機構也同樣適合于其他類型的插座，包括墻壁插座，只要是插座孔6中帶電的插孔是兩個平行的長槽孔或者是一個T形孔和一個與T形孔橫條部平行的 長槽孔組成的，在插座孔6后設置上相應的安全間板機構。
權利要求
一種具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路器，包括基座、設有插孔的上蓋、漏電信號檢測電路及受所述漏電信號檢測電路控制而動作的機械保護脫扣機構，所述漏電信號檢測電路包括測試磁環(huán)線圈T1、中性磁環(huán)線圈T2和以漏電信號放大集成電路為核心的漏電信號放大電路，整流橋D1 D4及RC濾波電路為漏電信號檢測電路提供直流電源，所述漏電信號放大電路的輸出與脫扣可控硅SCR1的觸發(fā)極連接，脫扣可控硅SCR1串聯(lián)在脫扣線圈T3的電源回路中，其特征在于所述電磁脫扣線圈T3和保險絲F1一起串聯(lián)在整流橋的交流側(cè)；所述接地故障斷路器還設有強制脫扣機構和故障報警電路，所述強制脫扣機構包括強制脫扣電路和受其控制的機械強制脫扣機構，所述強制脫扣電路包括強制脫扣線圈T4和強制脫扣可控硅SCR2，強制脫扣線圈T4與強制脫扣可控硅SCR2串聯(lián)后連接在負載電源線L1和N1上，所述機械強制脫扣機構與機械保護脫扣機構之間設有使機械保護脫扣機構脫扣的聯(lián)動機構，故障報警電路包括由二極管D5及電阻R9和電容C8組成的半波整流濾波電路和接在該整流電源之間的開關三極管Q1及并聯(lián)在開關三極管Q1的集電極和發(fā)射極之間的發(fā)光二極管LED2和光耦元件的串聯(lián)支路，所述開關三極管Q1的基極經(jīng)限流電阻R11與漏電信號檢測電路的直流電源連接，光耦元件的輸出與強制脫扣可控硅SCR2的觸發(fā)極連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路 器，其特征在于所述接地故障斷路器還設有過流保護電路，所述過流保護電路包括一個串 接于主電路中的雙金屬片、一個機械觸點和限流電阻，所述機械觸點和限流電阻串聯(lián)后跨 接在磁環(huán)線圈T1和中性磁環(huán)線圈T2外側(cè)的主電路上，所述機械觸點靠近雙金屬片設置使得 雙金屬片受熱變形后足以能讓機械觸點閉合。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障 斷路器，其特征在于所述機械保護脫扣機構包括復位桿、復位彈簧、復位支架、反向彈力支 撐機構及電磁致動機構和鎖扣片，所述復位桿上端與復位鍵固定連接，靠近下端設有環(huán)狀 鎖扣卡槽，復位彈簧套設在復位桿上，復位彈簧兩端分別抵在復位鍵和中框上，所述的復位 支架為管狀構件，兩側(cè)對稱橫向伸出托臂，復位桿與復位支架中心通孔動配合并插在其中， 所述反向彈力支撐機構與復位桿、復位支架同軸設置，彈力方向與復位桿相對構成彈性復 位機構對復位支架構成彈性浮動支撐；所述電磁致動機構包括脫扣線圈支架、脫扣線圈及 脫扣鐵芯和鐵芯彈簧，電磁致動機構軸線與彈性復位機構軸線相垂直設置在復位支架的一 側(cè)，所述脫扣鐵芯朝向復位支架的一端設有環(huán)狀凹槽，所述鎖扣片一端設有與所述環(huán)狀凹 槽相配的缺口，所述缺口卡在環(huán)狀凹槽上與脫扣鐵芯構成聯(lián)動；所述復位支架上設有寬度 略大于鎖扣片、與復位支架中心軸垂直的槽口，所述鎖扣片的另一端插入槽口至復位支架 的另一側(cè)，所述復位支架中的鎖扣片部分上設有直徑略大于復位桿的長圓孔構成卡口，并 可在脫扣鐵芯的牽引下在槽口中前后滑動，前后滑動的位移應能使卡口在與復位桿端部對 齊和錯開之間轉(zhuǎn)換，所述卡口與鎖扣卡槽形成鎖扣結構；所述機械強制脫扣機構設置在復 位支架相對于電磁致動機構的另一側(cè)，所述機械強制脫扣機構包括強制脫扣線圈和強制脫 扣鐵芯、強制脫扣鐵芯復位彈簧和拉片，所述強制脫扣鐵芯可活動地設置在強制脫扣線圈 中心，所述強制脫扣鐵芯的軸向與鎖扣片的滑動方向垂直設置，所述拉片固定在強制脫扣 鐵芯上端，所述拉片上設有斜面并處于鎖扣片活動方向的前方由此構成使機械保護脫扣機 構脫扣的聯(lián)動機構。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障 斷路器，其特征在于所述機械保護脫扣機構包括復位桿、復位彈簧、復位支架、反向彈力 支撐機構及電磁致動機構和鎖扣片，所述復位桿上端與復位鍵固定連接，靠近下端設有環(huán) 狀鎖扣卡槽，復位彈簧套設在復位桿上，復位彈簧兩端分別抵在復位鍵和中框上，所述的復 位支架為管狀構件，兩側(cè)對稱橫向伸出托臂，復位桿與復位支架中心通孔動配合并插在其 中，所述反向彈力支撐機構與復位桿、復位支架同軸設置，彈力方向與復位桿相對構成彈性 復位機構對復位支架構成彈性浮動支撐；所述電磁致動機構包括脫扣線圈支架、脫扣線圈 及脫扣鐵芯和鐵芯彈簧，電磁致動機構軸線與彈性復位機構軸線相垂直設置在復位支架的 一側(cè)，所述脫扣鐵芯朝向復位支架的一端設有環(huán)狀凹槽，所述鎖扣片一端設有與所述環(huán)狀 凹槽相配的缺口，所述缺口卡在環(huán)狀凹槽上與脫扣鐵芯構成聯(lián)動；所述復位支架上設有寬 度略大于鎖扣片、與復位支架中心軸垂直的槽口，所述鎖扣片的另一端插入槽口至復位支 架的另一側(cè)，所述復位支架中的鎖扣片部分上設有直徑略大于復位桿的長圓孔構成卡口， 并可在脫扣鐵芯的牽引下在槽口中前后滑動，前后滑動的位移應能使卡口在與復位桿端部 對齊和錯開之間轉(zhuǎn)換，所述卡口與鎖扣卡槽形成鎖扣結構；所述機械強制脫扣機構設置在 復位桿相對于機械保護脫扣機構的另一側(cè)，所述機械強制脫扣機構包括強制脫扣線圈和強 制脫扣鐵芯和強制脫扣鐵芯復位彈簧，所述強制脫扣鐵芯可活動地設置在強制脫扣線圈中 心，所述強制脫扣鐵芯的軸向與鎖扣片的滑動方向平行設置，所述強制脫扣鐵芯一端與鎖 扣片活動方向的前方由此構成使機械保護脫扣機構脫扣的聯(lián)動機構。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路 器，其特征在于所述上蓋內(nèi)側(cè)還設有安全閘板機構和底蓋板，所述底蓋板將安全閘板機構 封蓋在上蓋內(nèi)側(cè)上；所述安全閘板機構包括上滑板、下滑板及其它們的復位機構，所述上滑 板和下滑板上均設有供插頭極片通過的空間，所述空間的間距與插頭的極片間距相對應， 在上滑板和下滑板上的所述空間的相同的一側(cè)各自分別設有一個斜面和一個下陷的平臺， 上滑板和下滑板上的斜面方向一致、可滑動地疊置在一起，且上滑板的斜面與下滑板的平 臺相重疊，下滑板的斜面與上滑板的平臺相重疊，其中至少一個斜面處于平臺之上，所述斜 面的斜度要確保在與插頭的一個極片相互作用滑動時，在另一個極片接觸到相應位置的平 臺前其滑動位移不小于極片厚度，所述上滑板和下滑板貼設在殼體對應插座孔的背面，所 述復位機構的復位彈力方向與斜面和極片之間作用的滑動方向相反，并使上滑板和下滑板 上的斜面和平臺與插座孔對齊而封閉插座孔，所述底蓋板上設有供插頭極片通過的通孔。
6.根據(jù)權利要求5所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路 器，其特征在于所述上滑板為平板框狀構件，下滑板截面呈Z形，下滑板斜面一端穿過上 滑板的中心疊在上滑板的平臺上，所述上滑板上斜面的最高點至與平臺等高位置的水平位 移不小于極片厚度，下滑板上斜面的最高點至最低點的水平位移不小于極片厚度，所述上 滑板平臺邊緣與斜面上與平臺等高位置處之間的距離不大于插頭兩極片之間的間距，所述 下滑板平臺邊緣與斜面下邊緣之間的距離不大于插頭兩極片之間的間距。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路 器，其特征在于所述上蓋內(nèi)側(cè)還設有安全閘板機構和底蓋板，所述底蓋板將安全閘板機構 封蓋在上蓋內(nèi)側(cè)上；所述插座孔包括一個T形孔和一個與T形孔橫條部平行的長槽孔，所述 安全間板機構包括上滑板、下滑板、側(cè)滑板及其它們的復位機構，所述上滑板和下滑板上均設有供插頭極片通過的空間，所述空間的間距與插頭的極片間距相對應，在上滑板和下滑 板上的所述空間的相同的一側(cè)各自分別設有一個下陷的平臺和一個斜面，上滑板和下滑板 上的斜面方向一致、可滑動地疊置在一起，斜面方向使上滑板和下滑板向遠離側(cè)滑板的方 向滑動，且上滑板的斜面與下滑板的平臺相重疊，下滑板的斜面與上滑板的平臺相重疊，其 中至少一個斜面處于平臺之上并與長槽孔相對，該斜面所在的滑板的另一端設有突出的止 退塊，所述斜面的斜度要確保在與插頭的一個極片相互作用滑動時，在另一個極片接觸到 相應位置的平臺前其滑動位移不小于極片厚度，所述上滑板和下滑板貼設在殼體對應插座 孔的背面，所述復位機構的復位彈力方向與斜面和極片之間作用的滑動方向相反，并使上 滑板和下滑板上的斜面和平臺與插座孔中的T形孔橫條部、長槽孔對齊，所述側(cè)滑板貼設 在滑板設有突出的止退塊的一端，滑動方向與上滑板和下滑板活動方向相垂直，所述側(cè)滑 板靠近止退塊的一側(cè)設有與滑動方向垂直的凹槽或凹坑，所述凹槽或凹坑與止退塊相配合 構成側(cè)滑板止退機構，所述側(cè)滑板一端靠近T形孔豎條部，并設有斜面與T形孔豎條部相 對，所述設有止退塊的滑板上的斜面高于側(cè)滑板上的斜面以保證當插頭極片接觸到側(cè)滑板 上的斜面時，設有止退塊的滑板上的斜面在插頭極片的作用下滑動足夠的位移使止退塊從 凹槽或凹坑中退出，所述底蓋板上設有供插頭極片通過的通孔。
8.根據(jù)權利要求7所述的具有過流保護、壽命終止自動脫扣及警示的接地故障斷路 器，其特征在于所述上滑板為平板框狀構件，下滑板截面呈Z形，下滑板斜面一端穿過上 滑板的中心疊在上滑板的平臺上，所述止退塊設置在上滑板的平臺的一端，所述上滑板上 斜面的最高點至與平臺等高位置的水平位移不小于極片厚度，下滑板上斜面的最高點至最 低點的水平位移不小于極片厚度，所述上滑板平臺邊緣與斜面上與平臺等高位置處之間的 距離不大于插頭兩極片之間的間距，所述下滑板平臺邊緣與斜面下邊緣之間的距離不大于 插頭兩極片之間的間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有線圈斷路故障指示功能的GFCI，包括以漏電信號放大集成電路為核心漏電信號檢測電路及機械保護脫扣機構、整流橋及濾波電路。通過將電磁脫扣線圈T3串聯(lián)在整流橋的交流側(cè)，并設有受整流橋輸出控制的故障報警電路及強制脫扣機構，因此，當電磁脫扣線圈T3出現(xiàn)開路故障或者整流橋及RC濾波電路和漏電信號放大集成電路中的元件出現(xiàn)故障，導致直流電源為零，受整流橋的直流電源控制的故障報警電路就會發(fā)出光信息提示使用者及時的更換，同時通過強制脫扣機構使得機械保護脫扣機構動作強制切斷負載側(cè)的電源，從而消除安全隱患。
文檔編號H02H3/08GK101937812SQ20101025160
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者曾誠志, 李鳳鳴, 陳貴 申請人:陳貴