结合有复位锁定机构的断路器的制作方法

1.本公开涉及一种电气切换设备，更特别地但非排他地涉及断路器，所述断路器包括由诸如摇臂的单个致动器接合的复位锁定机构。


背景技术：

2.电气布线装置工业已经见证了对电路中断装置或系统的日益增长的需求，所述电路中断装置或系统被设计成保护免受过电流(例如过载/短路)、接地故障和电弧故障所带来的危险。特别地，电气规范要求家庭浴室和厨房中的电路配备接地故障电路保护。例如，gfci装置在因检测到接地故障而跳闸后可复位。测试按钮可用于测试用于感测故障的电路和跳闸机构。复位按钮可用于复位输入和输出导电路径之间的电气连接。如果电路中断部分不工作或如果存在开路中性状况，则某些可复位的电路中断装置能够锁定装置的复位部分。
3.提供故障保护能力的现有可复位断路器具有线路相端子和线路中性端子以及负载相端子和负载中性端子。此外，可复位断路器还具有用于控制至负载相端子的配电的开关。为了提供故障保护，这种断路器具有能够感测故障(例如，接地故障)的感测电路。电路可以联接至致动器(例如，机电致动器或螺线管)，使得在感测到故障时，电路可以使致动器断开开关。


技术实现要素：

4.与前述相关的现有挑战以及其他挑战通过根据本公开操作的系统和方法来克服。
5.根据一个方面，本公开涉及一种断路器。断路器包括导电路径、连杆、复位锁定机构、线路相端子、负载相端子和线路中性端子。导电路径形成在线路相端子和负载相端子之间。导电路径具有断开构造和闭合构造。连杆配置成使导电路径在断开构造和闭合构造之间移动。当存在预定状况时，复位锁定机构配置成防止导电路径移动到闭合构造。复位锁定机构包括摇臂和衔铁。摇臂能够选择性地与连杆接合，摇臂配置成使连杆在断开位置和闭合位置之间移动。当存在预定状况时，衔铁能够选择性地与摇臂接合以将导电路径保持在断开构造中。
6.在实施例中，预定状况可以包括负载相端子和线路中性端子之间的接地故障。
7.在各个实施例中，复位锁定机构还可以包括螺线管，螺线管包括柱塞，螺线管配置成使柱塞在第一位置和第二位置之间移动，柱塞可操作地联接至衔铁。
8.在一些实施例中，摇臂可以包括配置成接合衔铁的第一接合面。
9.在某些实施例中，衔铁可以包括第一臂，第一臂包括限定凹部的外表面，该凹部配置成接触摇臂的第一接合面以提供机械止动件并防止摇臂转动到与断路器的on状态相对应的位置。
10.在实施例中，衔铁还可以包括限定衔铁狭槽的第二臂。柱塞可以包括配置成接合衔铁狭槽的唇部。
11.在各个实施例中，复位锁定机构还可以包括弹簧，弹簧配置成用作制动器并将衔铁保持在适当位置。
12.在一些实施例中，摇臂包括第二接合面。第二接合面可以配置成在摇臂返回到与断路器的off状态相对应的位置时撞击衔铁。
13.在某些实施例中，摇臂可在第一位置、中间跳闸位置和第二位置之间移动，在第一位置，导电路径处于与断路器的off状态相对应的断开构造，在中间跳闸位置，出现故障或过电流状况，在第二位置，导电路径处于与断路器的on状态相对应的闭合构造。
14.在实施例中，断路器还可以包括掣子(catch)，其中导电路径的至少一部分还可以包括接触臂。掣子和接触臂可以具有第一空间布置和第二空间布置。当处于第一空间布置时，连杆可以被防止接合掣子和接触臂以将导电路径从断开构造移动到闭合构造。当处于第二空间布置时，连杆可以能够接合掣子和接触臂以将导电路径从断开构造移动到闭合构造。当摇臂处于中间跳闸位置时，掣子和接触臂可以处于第一空间布置。
15.在各个实施例中，连杆的第一端可以可操作地联接至摇臂的底部延伸部并且与线路相端子相关联，使得连杆的运动配置成使导电路径选择性地在断开构造和闭合构造之间移动。连杆可以具有第二端，该第二端可移动地接收在由掣子和接触臂限定的连杆狭槽内。
16.根据另一方面，本公开涉及一种用于断路器的复位锁定机构。复位锁定机构包括连杆、摇臂、衔铁、螺线管和柱塞。连杆定位成在断开位置和闭合位置之间移动。摇臂能够选择性地与连杆接合。衔铁能够选择性地与摇臂接合。柱塞由螺线管支撑并且可操作地联接至衔铁，该柱塞可在第一位置和第二位置之间移动。
17.在实施例中，可以在线路相端子和负载相端子之间形成导电路径，该导电路径具有断开构造和闭合构造。复位锁定机构可以配置成当存在预定状况时防止导电路径移动到闭合构造。
18.在各个实施例中，预定状况可以包括负载相端子和线路中性端子之间的接地故障。
19.在一些实施例中，螺线管可以配置成使柱塞在第一位置和第二位置之间移动。
20.在某些实施例中，摇臂可以包括配置成接合衔铁的接合面。
21.在实施例中，衔铁可以包括第一臂，第一臂包括限定凹部的外表面，该凹部配置成接触摇臂的接合面以提供机械止动件并防止摇臂转动到与断路器的on状态相对应的位置。
22.在各个实施例中，衔铁还可以包括限定衔铁狭槽的第二臂。柱塞可以包括配置成与衔铁狭槽接合的唇部。
23.在一些实施例中，复位锁定机构还可以包括弹簧，弹簧配置成用作制动器(detent)并将衔铁保持在适当位置。
24.根据又一方面，本公开涉及一种用于在存在预定状况的情况下防止断路器中的导电路径闭合的方法。该方法包括：确定当摇臂从与断路器的off状态相对应的第一位置移动到与断路器的on状态相对应的第二位置时是否检测到故障状况，其中断路器包括线路相端子和负载相端子，并且其中断路器还包括形成在线路相端子和负载相端子之间的导电路径。在存在故障状况的情况下，该方法进一步包括：使包括柱塞的螺线管断电，螺线管配置成在螺线管断电时将柱塞移动到第一位置；通过柱塞将衔铁移动到第一位置，衔铁配置成将摇臂锁定在第一位置，在第一位置，导电路径断开，对应于断路器的off状态；以及基于衔
铁的第一位置，防止导电路径闭合。在不存在故障状况的情况下，该方法进一步包括：使包括柱塞的螺线管通电，所述螺线管配置成在螺线管通电时将柱塞移动到第二位置；通过柱塞将衔铁移动到第二位置，从而从衔铁解锁摇臂；以及基于衔铁的第二位置，闭合导电路径，在第二位置，导电路径闭合，对应于断路器的on状态。
25.根据又一方面，本公开涉及一种断路器。断路器包括：线路相端子；负载相端子；线路中性端子；形成在线路相端子和负载相端子之间的导电路径，该导电路径具有断开构造和闭合构造；连杆，所述连杆配置成使导电路径在断开构造和闭合构造之间移动；摇臂，所述摇臂能够选择性地与连杆接合，该摇臂配置成使连杆在断开位置和闭合位置之间移动；以及衔铁，当存在预定状况时，所述衔铁能够选择性地与摇臂接合以防止导电路径处于闭合构造。
26.在各个实施例中，预定状况可以包括负载相端子和线路中性端子之间的接地故障。
27.在某些实施例中，断路器还可以包括支撑柱塞的螺线管，该螺线管配置成使柱塞在第一位置和第二位置之间移动。柱塞包括远侧部分和近侧部分。近侧部分可以配置成提供机械止动件。柱塞的远侧部分可以可操作地联接至衔铁。
28.在一些实施例中，摇臂可以包括配置成接合衔铁的接合面。
29.在各个实施例中，衔铁可以包括第一臂，该第一臂包括限定凹部的外表面，该凹部配置成接触摇臂的接合面以提供机械止动件并防止摇臂转动到与断路器的on状态相对应的位置。
30.在某些实施例中，衔铁还可以包括限定衔铁狭槽的第二臂，柱塞包括配置成接合衔铁狭槽的唇部。
31.在一些实施例中，断路器还可以包括弹簧，弹簧配置成用作制动器并将衔铁保持在适当位置。
32.在各个实施例中，摇臂可以包括衔铁接合面。衔铁接合面可以配置成在摇臂返回到与断路器的off状态相对应的位置时撞击衔铁。
33.在某些实施例中，摇臂可以在第一位置、中间跳闸位置和第二位置之间移动，在第一位置，导电路径处于与断路器的off状态相对应的断开构造，在中间跳闸位置，出现故障或过电流状况，在第二位置，导电路径处于与断路器的on状态相对应的闭合构造。
34.在一些实施例中，断路器还可以包括掣子。导电路径的至少一部分可以进一步包括接触臂。掣子和接触臂可以具有第一空间布置和第二空间布置。当处于第一空间布置时，连杆可以被防止接合掣子和接触臂以将导电路径从断开构造移动到闭合构造。当处于第二空间布置时，连杆能够接合掣子和接触臂以将导电路径从断开构造移动到闭合构造。当摇臂处于中间跳闸位置时，掣子和接触臂可以处于第一空间布置。
35.在各个实施例中，连杆的第一端可以可操作地联接至摇臂的底部延伸部并与线路相端子相关联，使得连杆的运动配置成选择性地使导电路径在断开构造和闭合构造之间移动，该连杆具有第二端，所述第二端可移动地接收在由掣子和接触臂限定的连杆狭槽内。
36.在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个方面的细节。从以下的描述、附图和权利要求中，其他方面、特征和优点将是明显的。
附图说明
37.结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的本公开的概括性描述以及下面给出的实施例(或多个实施例)的详细描述一起用于解释本公开的原理，其中：
38.图1是示出根据本公开的原理的断路器的实施例的内部部件的透视图，所述内部部件包括复位锁定机构，该复位锁定机构显示为处于与断路器的off状态相对应的位置；
39.图2是图1的断路器的内部部件的侧视图，其中复位锁定机构显示为处于与断路器的on状态相对应的位置；
40.图3是复位锁定机构的摇臂的放大透视图。
41.图4是图1的断路器的接触臂和掣子的侧视图；
42.图5-7是复位锁定机构的衔铁的各种透视图；
43.图8是图1的断路器的内部部件中的一些的放大侧视图；
44.图9和图10是当复位锁定机构在对应于断路器的off状态和on状态的位置之间移动时复位锁定机构的各部分的放大侧视图；
45.图11是图1的断路器的衔铁和螺线管的透视图；
46.图12和图13是示出复位锁定机构的各部分的运动的渐进侧视图；
47.图14是示出当处于与断路器的off状态相对应的位置时的复位锁定机构的各部分的侧视图；
48.图15-25是示出复位锁定机构在对应于断路器的off状态和on状态的位置之间的运动的渐进图；
49.图26-29是示出复位锁定机构在对应于刚好超过断路器的on状态和mid-trip状态的转换的位置之间的运动的渐进图；
50.图30-34是示出复位锁定机构在对应于刚好超过断路器的mid-trip状态到off状态的转换的位置之间的运动的渐进图；
51.图35是示出根据本公开的原理的过程的流程图；
52.图36是根据本公开的原理的结合有指示器灯的断路器用户界面的实施例的平面图；
53.图37是根据本公开的原理的双极断路器的实施例的透视图；
54.图38是示出根据本公开的原理的图37的断路器的内部部件的透视图；和
55.图39是图37的断路器的复位锁定机构的摇臂的放大透视图；和
56.图40是图1的断路器的内部部件的侧视图，其中复位锁定机构显示为处于对应于断路器的off状态的位置。
57.附图仅出于说明的目的而描绘了本公开的实施例。本领域技术人员将从以下讨论中容易地认识到，在不偏离本文所述的本公开的原理的情况下，可以采用本文所示的结构和方法的替代实施例。
具体实施方式
58.本公开涉及用于断开和闭合装置的线路端子(例如，输入)和负载端子(例如，输出)之间的电气连通的可复位电路中断装置或断路器。可以通过在线路端子和负载端子之
间建立导电路径来实现线路端子和负载端子之间的电气通信。本文所述的装置可以是任何合适的类型，例如但不限于接地故障电路中断器(gfci)、电弧故障电路中断器(afci)、接地故障保护设备(gfpe)及其合适的组合(例如，afci/gfci断路器)。概括来说，根据本公开的电路中断装置包括电路中断器、复位部分、复位锁定机构和跳闸部分。可以预期，电路中断器、复位部分、复位锁定机构和跳闸部分在不偏离本公开的精神或范围的情况下可以以各种方式组合或以其他方式实现。
59.断路器包括线路侧相端子和线路侧中性端子以及负载侧相端子和负载侧中性端子。当线路侧相端子与负载侧相端子电气连通时，线路侧相端子能够将电力传输到负载侧相端子。类似地，当线路侧中性端子与负载侧中性端子电气连通时，线路侧中性端子能够将电力传输到负载侧中性端子。线路侧相端子和线路侧中性端子连接到电源，负载侧相端子和负载侧中性端子连接到具有一个或多个负载的分支电路。这些端子可以是例如任何合适的电紧固装置，例如但不限于接线螺钉、凸耳、紧固板、钳爪触头、销、插脚、插座和/或引线，其确保至断路器的导电路径以及确保导电。
60.电路中断部分和复位部分一般使用机电部件(或多个机电部件)分别来断开和重建线路相端子与负载相端子之间的导电路径和线路相端子与负载中性端子之间的导电路径。这种机电部件的示例包括螺线管、双金属、液压部件、开关、继电器、接触器、或能够机电接合以便断开或重建线路端子和负载端子之间的导电路径的任何其他合适的部件。在一些实施例中，电路中断器是响应于特定的故障类型而分开的，所述特定的故障类型为例如出现过电流、接地故障、电弧故障或其组合。另外，同一电路中断器可用于保护而免受过电流、接地故障、电弧故障状况或其组合的影响。此外，可以存在各个独立的电路中断器，其配置成对过电流、接地故障、或电弧故障保护作出反应，其中各个独立的电路中断器配置成共享某些部件。
61.为进行保护而免受过电流、电弧故障和接地故障影响，电路中断器在检测到故障时通过断开电路来断开线路相端子和负载相端子之间的电连续性。例如，可以移除与导电路径相关联的部件之间的至少一个机械连接。
62.一旦电路中断器断开导电路径，复位锁定机构配置成防止断路器当存在预定状况或故障时复位或重建连续或闭合的导电路径。复位锁定机构可以是能够防止重建导电路径的任何锁定机构。例如，这种机构可以包括机械和/或电气部件和/或由控制电路执行的预定例程，该预定例程起到防止重建导电路径的功能。例如，断路器的机械部件中的一个或多个机械部件可以转换到断路器处于off状态的位置，在off状态，这些部件定位成锁定断路器的一个或多个部件以防止重建导电路径。
63.本公开设想了各种类型的电路中断装置。概括来说，断路器用作可复位分支电路保护装置，其能够断开在配电系统(或子系统)中的线路端子和负载端子之间供应电力的导电路径。例如，如果检测到故障或超过断路器的电流额定值，导电路径便会从闭合构造(例如，on)转换到断开构造(例如，off)。可以通过机械部件和/或电气部件来执行故障检测。一旦检测到的故障被解除，断路器便可以复位以使得能够重建导电路径。
64.断路器可以为各种类型的故障或这些故障的组合提供故障保护。故障可以包括由于出现异常电流和/或电压而使电路不安全的状况。设想的故障示例包括但不限于接地故障、电弧故障、浸没检测故障、器具漏电故障和设备漏电故障。尽管设想了各种类型的故障
保护断路器，但为了清楚起见，下面将参考gfci断路器和afci断路器进行描述。
65.现在将描述结合有复位锁定机构的gfci断路器的示例性实施例。概括来说，每个gfci断路器具有电路中断器、复位部分、用于选择性地防止断路器从off状态转换成on状态的复位锁定机构。每个gfci断路器还可以包括独立于电路中断器操作的跳闸部分。跳闸部分可以选择性地将断路器转换成mid-trip状态。
66.在gfci断路器中，电路中断部分和复位部分可以包括机电部件，所述机电部件配置成选择性地断开或切断和/或闭合或重建线路相端子和负载相端子之间的导电路径。附加地或可替代地，诸如固态开关或支持电路之类的部件可用于断开或重建导电路径。在检测到接地故障、过电流或电弧故障或其任何组合时，电路中断器自动断开沿着线路相端子和负载相端子之间的导电路径的电连续性(例如，断开导电路径)。复位部分使得能够重建沿着线路相端子和负载相端子之间的导电路径的电连续性。复位部分还使得能够重建沿着线路中性端子和负载中性端子之间的导电路径的电连续性。在实施例中，复位部分可以使复位锁定机构转换到与断路器的mid-trip状态相对应的mid-trip位置。复位部分和复位锁定机构的操作可以与电路中断器的操作一起发生，使得如果电路中断器不工作或如果检测到故障，就不能重建线路相端子和负载相端子之间的导电路径。
67.这里参照附图描述了本公开的特定实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例性实施例并且可以以各种形式实施。为了避免在不必要的细节上模糊本公开，没有详细描述公知的功能或结构。因此，本文公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制，而是仅仅作为权利要求的基础和作为教导本领域技术人员以实际上任何适当详细的结构不同地使用本公开的代表性基础。
68.为了促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参照附图中示出的特定实施例，并且将使用特定语言来描述这些特定实施例。然而，应理解的是，不意图由此限制本公开的范围。对于相关领域中的和知晓了本公开的技术人员而言将容易想到的本文所示的发明特征的任何变形和进一步修改以及本文所示的本公开的原理的任何附加应用都将被认为落入本公开的精神和范围之内。
69.参照图1和图2，本公开的断路器100大体上包括壳体101和设置在壳体101内的复位锁定机构10。复位锁定机构10配置成机械地防止断路器100当发生故障状况时被切换到on状态或者当没有出现在故障状况时机械地使得断路器100能够切换到on状态(例如，从off状态切换)。壳体101限定了彼此垂直的轴线“x”和轴线“y”。
70.复位锁定机构10大体上包括摇臂300、衔铁(armature)400、螺线管197、柱塞208、制动弹簧204和连杆206。复位锁定机构10的摇臂300部分地设置在断路器100的壳体101内并且定位成在与断路器100的off状态相对应的off位置(参见图15)和与断路器100的on状态相对应的on位置(参见图25)之间转换。当断路器100处于off状态时，线路相端子“line-p”和线路中性端子“line-n”分别不与负载相端子“load-p”和负载中性端子“load-n”(未示出负载中性端子)电气连通。为了清楚起见，除非明确说明，线路相端子“line-p”和线路中性端子“line-n”将被统称为线路端子“line-t”，并且类似地，负载相端子“load-p”和负载中性端子“load-n”将被统称为负载端子“load-t”。因此，当断路器100处于off状态时，线路端子“line-t”和负载端子“load-t”不电气连通。可替代地，当断路器100处于on状态时，线路端子“line-t”和负载端子“load-t”经由导电路径机械联接，使得能够在它们之间传输电
力。
71.摇臂300穿过断路器100的壳体101部分地向外延伸并且配置成供用户接近以手动操作断路器100。摇臂300围绕枢轴销311可枢转地联接至壳体101。
72.参照图3，摇臂300具有主体306，所述主体包括第一侧部303和第二侧部305。第一侧部303与摇臂300的off位置相关联(当摇臂300在图3中朝向壳体101逆时针旋转时)，并且更一般地与断路器100的off状态相关联。第二侧部305与摇臂300的on位置相关联(当摇臂300在图3中朝向壳体101顺时针旋转时)，并且更一般地与断路器100的on状态相关联。摇臂300的第二侧部305包括指状件309，该指状件配置成机械地接合开关弹簧211(图2)，以使得断路器100的控制器“c”能够确定何时发生故障状况。指状件309定位成朝向摇臂300的第二侧部305的底部。指状件309的外表面包括开关接合面309a，该开关接合面配置成机械地接合开关弹簧211。开关接合面309a从指状件309向外突出并且具有弯曲构造，但是也可以提供任何合适的几何构造。
73.摇臂300的主体306包括撞击臂308、锁块304和限定孔307a的底部延伸部307。撞击臂308配置成在故障状况期间机械地接合衔铁400。撞击臂308的外表面包括第一筒308b、第二筒308c、顶面308d、衔铁接合面308a和侧面308e。衔铁接合面308a配置成在故障状况期间机械地接合衔铁400。
74.锁块304配置成机械地接合衔铁400以防止摇臂300在确定断路器可正常工作之前沿方向“a”移动。锁块304的外表面包括具有弯曲接合面304a的外表面，但是弯曲接合面304a可以具有任何合适的几何构造。
75.在摇臂300的部分行进期间，指状件309可操作地联接至开关弹簧211(图2)。开关弹簧211配置成与导电构件212电接触以使得断路器100的控制器“c”能够确定故障状况何时发生。如图2所示，摇臂的底部延伸部307可操作地联接至连杆206的第一端206b，该连杆具有所述第一端206b和第二端206a。连杆206设置在壳体101中并且配置成使得导电路径能够在断开构造和闭合构造之间移动，以在断开状态和闭合状态之间转换断路器100。
76.当断路器100处于off状态时(图40)，摇臂300的开关接合面309a推压开关弹簧211的远端211a并防止开关弹簧211与导电构件212电接触。当断路器100未处于off状态(例如，处于on状态或mid-trip状态)，开关接合面309a释放开关弹簧211的远端211a并使得开关弹簧211能够与导电构件212电接触。当断路器100处于off状态时，接触臂180的第一和第二触头190、192处于断开位置(例如，没有物理接触)，使得复位锁定机构10被接合并且防止重建线路端子“line-t”和负载端子“load-t”之间的导电路径。在摇臂300从off位置运动到其on位置期间，复位锁定机构10变得被接合，使得复位锁定机构10在摇臂300行进期间需要间隙(例如，其脱离接合)，以便使得摇臂300能够设置在其on位置。更特别地，当复位锁定机构10被接合时，防止断路器100返回到on状态，直到断路器100的控制器“c”确定包括螺线管197在内的断路器的各部件可正常工作。基于控制器“c”确定不存在故障状况，复位锁定机构10应该在摇臂300行进(例如，沿“a”方向)期间变得脱离接合(例如，被解除(cleared))，以进入断路器100的on状态。
77.螺线管197配置成由控制器“c”通电。当通电时，螺线管197产生足以将柱塞208从第一位置(参见图12)移动到第二位置(参见图19)的磁场。柱塞208延伸穿过螺线管197并且相对于螺线管197的两侧部分地向外延伸。柱塞208限定轴线“y1”。柱塞208包括具有远侧部
分210和近侧部分209的细长轴。柱塞208的远侧部分210包括唇部208a，该唇部配置成与限定在衔铁400中的狭槽406相互作用(参见图5-7)。柱塞208的近侧部分209配置成用作掣子(catch)150的止动件。
78.继续参照图2和图4，接触臂180包括接触支撑区段181和枢转支撑区段183。接触臂180被弹簧188偏压在第一位置。枢转支撑区段183具有外周部，所述外周部的一部分具有圆形或基本尚圆形的构造，但是可以包括任何合适的几何构造。枢轴支撑区段183进一步限定穿过其的狭槽(未示出)，该狭槽用于接收枢轴销185。接触臂180包括第一触头190，该第一触头配置成与第二触头192机械联接，该第二触头附接到壳体101的壳体部分(例如，第一触头190可相对于壳体101移动，而第二触头192相对于壳体是固定的)。当第一触头190和第二触头192机械联接时，可以在它们之间传导电力。当摇臂300处于off位置或mid-trip位置之一(其对应于断路器100的off状态或mid-trip状态)时，第一和第二触头190、192不机械联接或机械分离。
79.第二触头192与线路端子“line-t”相邻并电气连通。当第一触头190和第二触头192机械联接时，可以在它们之间传导电力。当摇臂300处于off位置(其对应于断路器100的off状态)时，第一和第二触头190、192不机械联接并且不进行电气连通。
80.断路器100还包括配置成与连杆206和接触臂180机械接合的掣子150。掣子150包括近侧部分151、远侧部分153和板152。远侧部分153包括第一连杆部分155和掣子部分157。掣子部分157可以包括从掣子150的表面向外突出的弯曲部分。掣子150被弹簧158偏压在第一位置。
81.为了在使断路器100返回其on状态之前解除复位锁定机构10和/或为了验证断路器可正常工作(例如，电路能够感测到故障、螺线管197正在起作用、和/或衔铁400正在起作用)，电力需要对于断路器100的控制电路或控制器“c”是可利用的。这通过从线路端子“line-t”向控制器“c”供应电力来实现。从线路侧向dc电力供应电路供应电力，然后向控制器“c”供应电力。
82.还可以包括额外的电路保护部件，所述电路保护部件包括但不限于金属氧化物压敏电阻(mov)和保险丝。通过用由线路端子“line-t”供应的电力为控制器“c”提供电力，在复位断路器100之前(例如，在使复位锁定机构10脱离接合以允许断路器100返回到on状态之前)可以测试电路中断器，包括螺线管197和与螺线管197相关联的部件(因为可经由控制器电源利用电力)。结果，负载端子“load-t”以及联接至负载侧触头250的断路器100的各部件在电路中断器测试期间不接收电力。
83.在各个实施例中，断路器100的电路可以包括gfci集成电路(ic)(未示出)和控制器“c”。gfci集成电路用于检测接地故障和g/n故障并电气联接至差动变压器(未示出)和g/n变压器(未示出)。微处理器或控制器“c”可以执行附加功能，例如事件记录和自测试。事件记录可以包括记录跳闸(转换到off状态)、复位(转换到on状态)、手动off、部件故障和任何其他合适的事件的历史。由控制器“c”执行的自测试使得能够自动或选择性地测试断路器100的各部件，无需用户干预。在实施例中，通过在控制器“c”的输出端施加信号，控制器“c”可以在自检期间暂时禁用螺线管197的激发。
84.另外，控制器“c”可以使螺线管197通电以允许断路器100从其off状态转换成on状态。为了在断路器100从off状态转换成其on状态时使螺线管197通电，控制器“c”向可控硅
整流器(scr)(未示出)发送信号。随后，螺线管197通电，从而使柱塞208向左位移(相对于附图)。对于scr的进一步描述，可以参考2019年1月30日提交的美国申请号16/322,039，其公开内容通过引用整体并入本文。
85.状态、位置和/或状况信息被以电子方式传送到控制器“c”。控制器“c”将该信息用于事件记录(例如，断路器100的跳闸和/或复位的事件记录)。控制器“c”还可以监测电路的其他部分以检测电路的各个部分(例如，机械和/或电气部件故障)是否已经发生故障、正在发生故障或将在某个预定的预测故障参数(例如，时间、用途等)发生故障。另外，控制器“c”与指示器(例如，led灯组件；参见图36)电气联接，以警告使用者任何数量的状况，例如断路器100和/或其部件的失灵、劣化、故障和/或寿命终止、由控制器“c”检测到故障存在和/或故障类型、和/或可能危害与断路器100或其部件的导电路径或状况相关联的完整性和/或安全标准的任何其他情况。
86.图5-7示出了衔铁400的各种视图。当发生故障状况时，衔铁400能够选择性地与摇臂300接合以触发线路相端子“line-p”和负载相端子“load-p”之间的导电路径的断开。衔铁400包括枢轴构件402、第一臂403和第二臂405。枢轴构件402配置成使衔铁400能够在第一位置(图12)和第二位置(图13)之间绕枢轴构件402枢转。第一臂403的外表面限定了凹部408。凹部408配置成在从摇臂300的off位置朝向on位置的部分运动期间机械地接合摇臂300的弯曲接合面304a，以防止摇臂300沿方向“a”旋转。第二臂405配置成与柱塞208机械接合。第二臂405的外表面包括接合面404并在其中限定了狭槽406。狭槽406配置成用于接纳柱塞208。接合面404配置成由柱塞208位移，使得如果断路器100可正常工作(参见图10)，则衔铁400枢转到第二位置。
87.图8-14示出了根据本公开的复位锁定机构10的操作。参照图9所示，当用户将摇臂300从off位置压向其on位置时，开关弹簧211(图2)和导电构件212(图2)电接触，控制器“c”感测到该电接触，从而导致控制器“c”运行故障测试(例如，模拟故障)并确定是否检测到故障。如果断路器100不工作，则螺线管197保持断电并且衔铁400留在第一位置(参见图9)。当衔铁400处于第一位置时，衔铁凹部408和弯曲接合面304a相互作用以提供机械止动件并防止摇臂300的运动将断路器100转换成其on状态。
88.参照图10和图11，在控制器“c”没有检测到故障存在(例如，断路器不工作)的情况下，螺线管197配置成使柱塞208在第一位置和第二位置之间移动。柱塞208包括唇部208a。唇部208a与衔铁400的接合面404相互作用并将衔铁400枢转到第二位置，并且摇臂300路径没有障碍物(例如，衔铁凹部408和弯曲接合面304a脱离接合)。然后断路器100可以完全转换成on状态。
89.参照图12和13，制动弹簧204(可以是扭转弹簧)配置成充当制动器并通过在柱塞208处于第二位置时向衔铁400的第二臂405提供阻力来将衔铁400保持在适当位置。制动弹簧204进一步配置成通过在柱塞208处于第一位置时向衔铁400的第二臂405提供阻力来将衔铁400保持在适当位置。制动弹簧204包括腿部204a。腿部204a可以弯曲以提供对衔铁400的第二臂405的枢转的阻力。例如，如图12所示，衔铁400处于第一位置，使得摇臂300的运动被衔铁400阻挡，断路器100不能复位到其on状态。如图13所示，在衔铁400的第二位置，摇臂300的运动是自由的，断路器100可以复位到其on状态。
90.参照图14，在摇臂300逆时针旋转到其off位置期间，衔铁接合面308a撞击衔铁400
的第一臂403，衔铁400被迫回到第一位置。
91.图15-34是根据本公开的复位锁定机构10的渐进图。复位锁定机构10配置成大体上在接合位置和脱离位置之间转换。进一步地，在接合位置，断路器100可以处于从其off状态到on状态的转换中。当复位锁定机构10处于其接合位置时，接触臂180的第一和第二触头190、192保持在断开位置(例如，不相互接触)。同样地，当复位锁定机构10处于接合位置时(断路器100正在从off状态转换到on状态)，断路器100不能复位，例如，导电路径不能闭合，除非电路中断器是可正常工作的。
92.最初，在图15中，摇臂300处于off位置，柱塞208处于第一位置。摇臂300的开关接合面309a推压开关弹簧211的远端211a并防止开关弹簧211与导电构件212电接触。断路器100显示为在沿着方向“a”向摇臂300的第二侧部305施加力之前。作用在摇臂300的第二侧部305上的力由用户施加以将断路器100从off状态转换成on状态。所施加的力导致连杆206移动，使得连杆206将所施加的力向下(并且在图中向左)传递到掣子150和接触臂180。当向下的力施加到连杆206时，连杆206使掣子150和接触臂180顺时针旋转。
93.参照图16-17，用户继续沿方向“a”向摇臂300的第二侧部105施加力，以便将断路器100转换到其on状态。施加到摇臂300的第二侧部105的力使连杆206继续旋转掣子150和接触臂180。
94.当摇臂300朝向其on位置旋转时(参见图16-18)，摇臂300的开关接合面309a释放开关弹簧211的远端211a并且使得开关弹簧211能够与导电构件212进行电接触。控制器“c”执行自测试并确定不存在故障状况(例如，断路器100不工作)，因此螺线管197通电并将柱塞208移动到第二位置(参见图18和图19)。
95.连杆206的第一端206b联接至摇臂300的底部延伸部307并由该底部延伸部机械接合。掣子150可枢转地联接至壳体101并与接触臂180机械协作。在与掣子150相同的位置处，接触臂180可枢转地连接至壳体101。接触臂180和掣子150配置成机械协作以使得接触臂180的第一和第二触头190、192能够在断路器100的on状态期间进行电接触。接触臂180和掣子150在接触臂180的第一位置和掣子150的第一位置限定了狭槽184。连杆206的第二端206a可滑动地接合狭槽184并使得接触臂180和掣子150顺时针旋转。
96.继续参照图18和19，柱塞208的唇部208a与衔铁400中的狭槽406相互作用并将衔铁400枢转到第二位置，锁块304和衔铁凹部408脱离接合，并且摇臂300的路径不受阻碍。然后可以将断路器100转换到其on状态。制动弹簧204配置成用作制动器并且通过在衔铁400处于第二位置时向接合面404的衔铁400提供阻力来将衔铁400保持在适当位置。
97.参照图20-25，当摇臂300继续旋转到其on位置时，摇臂300继续顺时针旋转接触臂180和掣子150，从而使得在线路相端子“line-p”和负载相端子“load-p”之间形成导电路径。在摇臂300可以去到其on位置之前，摇臂300必须从其mid-trip位置去到off位置，然后再去到其on位置以解除复位锁定机构10。如果用户试图将摇臂300旋转到其on位置，在复位该复位锁定机构10之前，摇臂300被阻止将断路器100转换到其on状态(由于连杆206从掣子150和接触臂180脱离接合)。
98.参照图26-34，控制器“c”检测到存在故障并使螺线管197断电。例如，当负载中性导体和接地导体之间存在连接时发生g/n故障。在中性导体和接地导体两者连接在差动变压器(未示出)和g/n变压器(未示出)的线路侧和负载侧时，g/n故障的存在发生。这形成了
接着将差动变压器(未示出)和g/n变压器(未示出)磁性联接在一起的导电回路。当这种情况发生时，差动变压器(未示出)和g/n变压器(未示出)产生正反馈，这导致联接至感测电路的gfci集成电路(ic)(未示出)的放大器振荡。当放大器振荡时，感测电路将此解释为高频接地故障并接合电路中断部分。螺线管197将柱塞208从第一位置轴向/线性移动到第二位置。柱塞208撞到板152，使掣子150逆时针旋转，这导致掣子150和接触臂180脱离连杆206。随着掣子150和接触臂180继续逆时针旋转，接触臂180的第一和第二触头190、192机械分离。
99.随着摇臂300继续朝向其off位置旋转，摇臂300的衔铁接合面308a机械地接合衔铁400。衔铁400旋转到其第一位置。柱塞208的近侧部分209推靠在掣子150的板152上并用作止动件。
100.现在参照图35，提供了说明断路器100的操作的流程图。更特别地，图35示出了由控制器“c”执行的过程700。最初，控制器“c”经由整流器和电压调节器电路从线路端子“line-t”接收电力(步骤750)。控制器“c”接收与断路器100的各部件相关联的信息，这些信息由控制器“c”监测(步骤752)。由控制器“c”接收的信息可以包括在线路端子“line-t”和负载端子“load-t”处获取的电压测量值以及在变压器“t”处获取的电流测量值，所述电流测量值用于确定是否存在电流不平衡、低电流、高电流等等。更特别地，在变压器“t”处获得的电流测量值使得控制器“c”能够确定是否存在一种或多种预定状况或故障，例如但不限于接地故障、电弧故障、共享中性状况、过电流状况等等。控制器“c”可以用所接收的信息以及任何预定状况或故障的存在或发生来更新事件日志。另外，控制器“c”可以基于在线路端子“line-t”和负载端子“load-t”处测量的电压来确定断路器100是处于其mid-trip状态还是其on状态。
101.如果线路端子“line-t”和负载端子“load-t”之间的电流测量值指示电流不平衡或变化超过预定阈值，则控制器“c”可以确定存在接地故障或g/n故障状况。另外，控制器“c”可以接收指示电弧故障的传感器信号。例如，高频变压器和/或变压器组件的其他部件/电路可以提供指示电弧故障的传感器信号。
102.在确定存在贯穿本公开描述的任何故障时(步骤754)，控制器“c”进一步确定断路器100的状态(例如，on或off)(步骤758)。在控制器“c”确定存在故障并且断路器100处于off状态的情况下(步骤758)，电路中断部分被接合或变成被接合(步骤762)。可替代地，如果没有检测到故障，并且控制器“c”确定断路器100处于on状态(步骤756)，则控制器“c”可以进一步确定是否存在需要断路器100转换到off状态的预定状况。一旦检测到故障(或预定状况)，断路器100就可以向用户显示指示断路器处于off状态时的状况或故障的存在或类型(参见图36)的指示。
103.如果检测到故障(或预定状况)(步骤754)并且确定断路器100不处于off状态，则控制器“c”发送控制信号以使电路中断器通电，所述电路中断器可以是螺线管197(步骤762)。一旦螺线管197接收到来自控制器“c”的控制信号，螺线管197就产生磁场，从而将柱塞208从第一位置拉到第二位置。将柱塞208拉到第二位置使断路器100从其on状态转换到其off状态。因此，当用户试图将断路器100转换到on状态时，控制器“c”必须在一旦不再检测到故障时(步骤754)使螺线管197重新通电以将断路器100转换到on状态。
104.如果没有检测到故障(或预定状况)(步骤754)，则控制器“c”确定断路器100的状
态(例如，off或on状态)(步骤756)。如果控制器“c”确定断路器处于off状态，则控制器“c”向螺线管发送控制信号以将柱塞208拉到第一位置，从而将断路器100转换到mid-trip状态(760)。一旦断路器100处于mid-trip状态，施加于第一侧部303的力就将断路器100转换到off状态。当在断路器处于off状态时沿方向“a”(图2)向摇臂300的第二侧部105施加力时，复位锁定机构10随着断路器100转换成on状态而被解除。如图34所示，当控制器“c”确定是否存在故障(步骤754)并且使断路器100转换到off状态、转换到mid-trip状态、或保持闭合状态时，重复过程700以提供对断路器100的状态的分析。值得注意的是，当断路器100转换到mid-trip状态时，断路器100不能转换回on状态，直到首先转换到off状态。
105.参照图36，示出了断路器500的正视图，其包括一个或多个指示器503，例如第一指示器503a和第二指示器503b。第一和第二指示器503a、503b以及摇臂窗口502配置成输出指示断路器500可能所处的各种操作状态的颜色信号。根据断路器500的复位锁定机构10(图1)是处于其on位置还是off位置，摇臂窗口502显示与复位锁定机构10的位置相对应的二进制信号。另外，第一和第二指示器503a、503b可以显示指示由控制器检测到的相关故障的各种颜色信号。
106.更特别地，图36示出了具有两个led指示器503的gfci断路器形式的断路器。通过电子元件(例如，led)和/或机械元件的组合视觉地指示其各种操作状态。对于由机械元件指示的状态，这可以通过其摇臂的位置和/或使得通过限定在摇臂的中心部分中的窗口502可见的颜色标志来指示。更特别地，在机械指示的情况下，可能存在多个颜色标记，根据摇臂510的位置，这些颜色标记中的一个对用户来说是可见的。例如，当处于off位置时，摇臂510将布置成通过窗口502暴露与整个壳体相同的颜色(例如，白色或黑色)。可替代地，可以使用不同的颜色来指示摇臂的off位置。当处于其on位置时，摇臂510将被布置成使得可以通过窗口502暴露绿色。当处于mid-trip位置时，摇臂510将被布置成使得通过窗口502暴露红色。
107.除了摇臂510提供的机械指示之外附加地，还可以包括一个或多个指示器503。例如，gfci断路器可以具有第一指示器503a，其可以是布置在第一位置的第一led的形式；afci断路器可以具有第二指示器503b，其可以是处于第二位置的第二led的形式；以及其组合，afci/gfci断路器可以包括分别在第一和第二位置两者中的第一和第二指示器503a、503b(例如，led)。通过基于断路器(分别为gfci、afci和afci/gfci)提供的保护类型将指示器503定位在第一位置、第二位置或第一和第二位置两者，提供更直观的用户界面500。该用户界面500可以帮助用户在查看沿断路器面板(未示出)布置的多个断路器时区分不同电路，这是因为指示器将被对准。
108.在gfci断路器的情况下，各种状态可以如下表指示。
109.[0110][0111]
在afci断路器的情况下，各种状态可以如下表指示。
[0112][0113]
在afci/gfci断路器的情况下，各种状态可以如下表指示。
[0114]
[0115][0116]
预期由窗口502和/或gfci和afci指示器503产生的信号指示的各种状态可以根据断路器能够识别的故障类型、用于识别特定故障的显示层次等等而变化。
[0117]
断路器可以采用跳闸机构，包括但不限于螺线管、双金属部件和/或液压部件。在包括双金属部件的跳闸机构的情况下，由于过电流产生的热量，其跳闸的速度与流过其中的过电流量成正比。这通常被称为断路器的跳闸时间曲线。诸如美国保险商实验室(ul)之类的监管机构对断路器在给定电流水平下跳闸所花费的时间量进行了限制。然而，跳闸时间曲线在不同的断路器之间是不同的，这取决于与特定安装相关联的应用和要求。只要不超过适用监管部门规定的限定限值，跳闸时间曲线的这种变化是可接受的。
[0118]
一旦达到给定的电流阈值，其他跳闸机构(例如，螺线管)可以近乎瞬间跳闸。利用这种机构，基于电流水平在跳闸中引入延迟以重复跳闸时间曲线可能是有益的。
[0119]
在某些实施例中，断路器可以包括基于检测到的电流水平在跳闸中引入延迟以重复跳闸时间曲线的机构。这些实施例类似于上述其他实施例，不同在于它们包括附加的电流传感器以测量流过分支电路(未示出)的电流。断路器的控制器监测由电流传感器检测到的电流水平，并且当控制器检测到故障或过电流时，控制器可以设置延迟时间，在此之前，它将基于电流传感器感测的电流水平使断路器跳闸。可以由控制器基于期望的断路器操作来修改跳闸时间曲线。例如，断路器可以被编程使多个跳闸时间曲线中的一个或多个适合任何给定应用。另外，可以根据特定使用者的要求为使用者定制或修改跳闸时间曲线，同时仍然满足由适用监管部门规定的限定限制。
[0120]
参照图37和图38，示出了根据本公开的各方面的双极断路器。在各个实施例中，双极断路器3600可以包括来自图2的单个复位锁定机构10，以在故障状况期间锁定双极断路器3600的两个断路器。
[0121]
参照图37-39，示出了用于双极断路器3600(参见例如图37和图38)的摇臂组件300a。摇臂组件300a包括摇臂300和摇臂连杆3920，摇臂连杆从摇臂300侧向延伸并经由销3928联接至摇臂300，使得当摇臂300在其on和off位置之间移动时，摇臂连杆3920能够与摇臂300一起移动。摇臂连杆3920配置成将摇臂300的机械运动传递到双极断路器3600的第二连杆3206，以选择性地将双极断路器3600定位在其on状态和off状态之间。摇臂连杆3920包括具有第一端部分3922、中间部分3924和第二端部分3930的臂3921。第一端部分3922限定
了第一孔3922a，该第一孔接收由双极断路器3600支撑的第一销3923，以使得摇臂连杆3920能够相对于双极断路器3600的壳体3601枢转。中间部分3924限定了凹陷部3924a，该凹陷部可以具有狭槽形状并且包括限定开口3924b的部分。开口3924b配置成接收从摇臂300延伸的销3928。第二端部分3930限定了端孔3930a，该端孔配置成联接至双极断路器3600的第二连杆3206。
[0122]
本领域技术人员将理解，本文具体描述和附图中所示的结构和方法是非限制性的示例性实施例，并且该描述、公开和附图应被解释为仅是特定实施例的示例。本公开不限于所描述的精确实施例，本领域技术人员可以在不偏离本公开的范围或精神的情况下进行各种其他变化和修改。此外，在不偏离本公开的范围的情况下，结合某些实施例示出或描述的元件和特征可以与某些其他实施例的元件和特征组合，并且这样的修改和变型也包含在本公开的范围内。因此，本公开的主题不受已经具体示出和描述的内容的限制。