專利名稱：帶有電磁式脫扣機構(gòu)的接地故障斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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構(gòu)和帶反接線保護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載端，還可以通過負載端接線螺釘來連接負載。但是有時由于人們的粗心大意，常把電源輸入線連接到負載端，造成反接線情況的發(fā)生。此時，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，這時的接地故障斷路器如同一個普通的且不帶保護的電源插座。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、反接線報警等形式提醒用戶正確連接裝置的接線和負載端，可惜的是，仍有許多由于反接線而造成人身財產(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械式脫扣機構(gòu)來切斷電氣連接，然而在許多特殊條件下，脫扣機構(gòu)常會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功能，還應(yīng)采用脫扣靈敏的電磁式脫扣機構(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構(gòu)和相關(guān)的控制電路來達到反接線保護功能的帶有電磁式脫扣機構(gòu)的接地故障斷路器。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決其技術(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)可在其中移動的圓孔，脫扣機構(gòu)上的動觸片(10A、10B)與接地故障斷路器的輸入端相連，而面板上插座和負載端接線螺釘與動觸片都不相連，都通過平衡架(11)的移動來彈性的連接，動觸銀點(12A、12B)鉚裝在平衡架的左右動觸片上，而靜觸銀點(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，不難得出本實用新型具有如下有益效果，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，當(dāng)用戶不慎反接線時，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，具推廣價值。
當(dāng)GFCI正常工作時按下測試按鈕或在使用過程中產(chǎn)生接地故障超過4mA時，檢測磁環(huán)會感應(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，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被移動到脫扣位置，之后瞬間，制動塊20在制動彈簧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，即電源線接到負載端接線螺釘9A、9B，則電源輸入到了負載端的左下靜觸片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，所以此時面板插座上沒有帶電；而動觸片也沒有得電，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，即使按動復(fù)位按鈕或測試按鈕也無濟于事，避免了反接線時接地故障斷路器無保護功能的工作，保證了安全。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
圖1是本發(fā)明帶有電磁式脫扣機構(gòu)的GFCI立體外觀圖；圖2是本發(fā)明帶有電磁式脫扣機構(gòu)的GFCI分解圖；圖3是電磁式脫扣機構(gòu)處于脫扣狀態(tài)的示意圖；圖4是電磁式脫扣機構(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是動觸片的立體圖；圖9是使用本發(fā)明電磁式脫扣機構(gòu)的GFCI的電路原理圖。
具體實施方式
圖1是本發(fā)明帶有接地故障測試機構(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和負載端接線螺釘9B。
圖2是本發(fā)明帶有接地故障測試機構(gòu)的GFCI的分解圖。
圖3是本發(fā)明電磁式脫扣機構(gòu)處于脫扣狀態(tài)的示意圖。此時，靜觸銀點13A、13B、14A、14B和動觸銀點12A、12B分?jǐn)鄾]有接觸，而與復(fù)位鐵芯20注塑在一起的制動塊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。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)明電磁式脫扣機構(gòu)處于復(fù)位狀態(tài)的示意圖。此時，平衡架已在永磁體23的吸力下移到復(fù)位位置，制動塊21也隨著復(fù)位鐵芯一起升上，動觸銀點與靜觸銀點接觸，GFCI得電導(dǎo)通。
圖5是本發(fā)明電磁式脫扣機構(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)脫扣鐵芯受力移動時，就能帶動平衡架在滑槽30內(nèi)來回移動，動觸片10A、10B固定在平衡架架體上平面的圓柱體上，由于動觸片的固定孔是一橢圓形，所以動觸片可前后左右調(diào)整，使動觸銀點在復(fù)位時可更好的和靜觸銀點接觸。
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，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。
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，用于固定左右動觸片，在左右動觸片上鉚裝了動觸銀點，每對靜觸片和每對動觸片都保持在同一水平面上來保證靜觸銀點與相應(yīng)的動觸銀點同時接觸或同時分?jǐn)唷?br> 圖8是動觸片的立體圖。動觸片成T字型，前側(cè)可鉚裝動觸銀點，兩側(cè)銅片上有一橢圓形固定孔，動觸片固定在平衡架架體上平面的圓柱體上。
圖9是本發(fā)明帶有接地故障測試機構(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。
微動開關(guān)的公共引腳C、常開引腳1NO與R1組成了一個測試控制回路，其中，微動開關(guān)的公共引腳C與電源端(Line)連接，微動開關(guān)的常開引腳1NO與電阻R1連接，R1另一端與負載端(Load)連接。測試電路導(dǎo)通后，會產(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另一端與負載端的另一端連接，當(dāng)GFCI導(dǎo)通時，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，例如雷擊等，壓敏電阻可瞬間吸收高電壓，從而保護電路中的工作元件。
微動開關(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)成了一個復(fù)位控制回路。其中，微動開關(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)生一個向上的電磁力作用于與制動塊注塑在一起的復(fù)位鐵芯，使制動塊升起，平衡架則在永磁體的吸力下回到復(fù)位位置，動觸銀點和靜觸銀點互相接觸，GFCI復(fù)位成功，正常工作。
同時穿過兩根電源線的中性誤接地保護線圈N1，電容C5，電容C6構(gòu)成一個中性誤接地保護電路。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，此振蕩器起振，當(dāng)振幅達到閥值時，IC4145的5腳輸出觸發(fā)信號，脫扣裝置動作，GFCI斷開。
同時穿過兩根電源線的檢測線圈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脫扣動作故障電流值的大小。
檢測線圈N2一直檢測兩根電源線通過電流的矢量和。平時無故障電流時，此矢量為零，當(dāng)有故障電流時，此矢量和不為零，故障電流增大到5mA左右時，檢測線圈二次會感應(yīng)處10mV左右的電壓信號，此信號經(jīng)IC4145放大，達到設(shè)定的閥值，IC4145的5腳輸出觸發(fā)信號，使可控硅SCR1導(dǎo)通，脫扣線圈J2得電，使脫扣裝置在規(guī)定時間內(nèi)脫扣，平衡架在電磁力的作用下移動到脫扣位置，動觸銀點與靜觸銀點分?jǐn)啵珿FCI斷開。
線圈J2、可控硅SCR1、電解電容C4、IC4145、N2等構(gòu)成了一個脫扣控制電路。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)信號輸出端5號腳連接，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。
當(dāng)反接線時，即電源接在負載端上，而輸入端則成了“負載端”。由于常開觸點3NO1、3NO2(即下靜觸銀點)和4NO1、4NO2(即上靜觸銀點)都是獨立分開的，而它們和動觸銀點也是隔離的，所以即使負載端處帶有電源，也不能傳遞到面板插座處和“負載端”(即正常接線時的輸入端)，這樣控制電路就不能得電導(dǎo)通。所以達到了反接線保護的目的。
權(quán)利要求1.一種帶有電磁式脫扣機構(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)可在其中移動的圓孔，脫扣機構(gòu)上的動觸片(10A、10B)與接地故障斷路器的輸入端相連，而面板上插座和負載端接線螺釘與動觸片都不相連，都通過平衡架(11)的移動來彈性的連接，動觸銀點(12A、12B)鉚裝在平衡架的左右動觸片上，而靜觸銀點(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。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有電磁式脫扣機構(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的圓孔，脫扣機構(gòu)上的動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。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，當(dāng)用戶不慎反接線時，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，具推廣價值。
文檔編號H01H83/02GK2762328SQ20042011910
公開日2006年3月1日 申請日期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 申請人:上海力以電氣有限公司