专利名称：一种接地故障断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种本实用新型涉及一种接地故障保护的装置，尤其是一种具有反接线保护功能且反接线时面板插孔不带电的接地故障断路器插座。
技术背景由于接地故障断路器能有效防止人身触电以及接地故障造成设备及火灾事故，因而受到广泛应用。接地故障断路器插座不仅可以通过面板的插孔来连接负载，又可以通过负载接线螺钉来连接负载，因而在安装和使用中往往会因错误接线把输入电源接线端(Line)与负载接线端(Load)反接，这样，假如接地故障断路器不具有反接线保护的功能，就相当于一只不带漏电保护功能的普通插座，影响到使用者的安全性。随着科学技术的发展，接地故障断路器向高性能、智能化、多功能方向发展，以往的接地故障断路器在结构上都存在一定的局限性，从而影响产品的性能或造成成本高昂。如专利号为ZL.03243045.的中国实用新型专利里所述的接地故障断路器采用电磁式脱扣器，结构复杂，成本高，并且利用永磁式的脱扣机构，在抗干扰方面会受到很大的影响。如专利号为US6,813,126B2的美国专利里所述的具有反接线保护的断路器装置虽然在结构上相对简单点，但其复位键两侧的挂钩制造要求相当高，稍有偏差就会造成钩不住不能复位或者是复位后稍作振动就会造成脱扣，还有当制成面板插孔不带电时，其一端定另一端可弹性偏移的动触片上的两个动触点很难同时与其所述的静触片上的静触点同时接触，这样就会造成通断时产生较大的电弧影响寿命，或复位后接触不良而影响到产品的性能，甚至造成危险。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种具有反接线保护且反接线时面板的插孔也不带电的一种接地故障断路器。
本实用新型的技术方案是一种接地故障断路器，包括基座、脱扣机构、一对被固定在基座上的静触片、一对被固定在基座上的负载接线端静触片，它还包括一对滑动架、一对被分别固定在滑动架上的可弹性偏移的动触片，所述的脱扣机构包括脱扣线圈、设置于脱扣线圈中的衔铁、顶在衔铁上的脱扣弹簧、平衡架、锁片、滑动地设置于平衡架内的复位拉杆，所述的衔铁上开有环形凹槽，衔铁通过环形凹槽滑动地与锁片相连接，锁片上开有弧形口并滑动地装在平衡架上，所述的平衡架的两侧具有楔形面，该楔形面与所述的滑动架相接触；所述的复位拉杆与锁片相连接的状态下，所述的静触片、动触片相接触，所述的复位拉杆与锁片相分离的状态下，所述的静触片、动触片相分离。
本实用新型接地故障断路器，它具有反接线保护、反接线时断路器的面板插孔不带电、动作灵敏、组装方便、成本低、抗干扰性强等特点；它使整个接地故障断路器的性能更加完善。
复位拉杆底端面制成平端面并使其大于所述的脱扣机构中的锁片的弧型口，当此接地故障断路器不通电时，复位拉杆就无法穿过锁片来实现复位的目的；而又通过一个复位控制电路，当接地故障断路器正常通电时，下按复位键，在与复位键相连的复位拉杆底端即将触用锁片时，设置在复位键一侧的一弹簧导通所述的复位控制电路，使其人为地加一个触发信号来导通控制脱扣线圈通电的可控硅，让脱扣线圈通电并产生一个电磁作用力作用于衔铁，衔铁受力后克服脱扣弹簧的弹力而移动并带动与其相连的锁片，使复位拉杆的底端穿过锁片，这样当锁片上的弧型卡口卡进复位拉杆上的卡槽里时，利用复位弹簧的弹力来带动复位拉杆与锁片一起移动，锁片又带动平衡架与其同一方向移动，利用平衡架上的楔型面来带动置于其两侧的且装有动触片的滑动架克服弹簧的弹力弹性地向闭合位置移动，实现复位的目的。
通过静触片与负载接线端静触片相断开，利用各自其上的触点来导通，实现反接线时接地故障断路器的面板插孔也不带电的目的。
当本实用新型的接地故障断路器通电时，如果所带的负载端出现漏电故障或人为地加一个故障电流测试，控制电路就会触发可控硅使之导通，这样就会使一端与可控硅相连的脱扣线圈通电，利用脱扣线圈所产生的电磁力来作用于衔铁，实现迅速脱扣断开电路的目的。
图1是本实用新型接地故障断路器的立体外观图；图2是本实用新型接地故障断路器处于脱扣状态时的纵向剖视图；图3是本实用新型的局部俯视图；图4是本实用新型接地故障断路器的内部结构图；图5是本实用新型接地故障断路器的部分装配分解图；图6是本实用新型接地故障断路器的分解图；
图7是本实用新型脱扣机构装配位置分解图；图8是本实用新型接地故障断路器脱扣状态时的横截面图；图9是本实用新型接地故障断路器脱扣状态时局部剖视图；图10是本实用新型接地故障断路器闭合状态时的横截面图；图11是本实新型接地故障断路器闭合状态时的局部剖视图；图12是本实用新型接地故障断路器的电路原理图；其中10、基座；11、卡槽；12、弧形口；13、滑动架；14、滑动架；15、静触片；16、静触片；17、负载接线端静触片；18、负载接线端静触片；19、电源端子；20、中间隔板；21、电源端子；22、动触片；23、动触片；24、导电带；25、导电带；26、导电片；27、导电片；28、楔形面；29、楔形面；30、上盖；31、负载电源插孔；32、负载接地插孔；33、复位键滑孔；34、测试键滑孔；35、环形凹槽；40、安装片；41、接地座；42、接地螺钉；50、测试键；51、测试弹簧；52、测试片；53、测试电阻；60、复位键；61、复位拉杆；62、复位弹簧；63、小弹簧；64、引线；70、屏蔽罩；71、线圈骨架；72、脱扣线圈；73、脱扣弹簧；74、衔铁；75、锁片；76、平衡架；78、小弹簧；79接线针；80、磁环骨架；81、中性误接地保护线圈；82、绝缘层；83、检测线圈；90、电路板；101、静触点；103、压线板；110、电源接线螺钉；111、负载接线螺钉；113、指示灯罩；114、指示杆；115、紧固螺钉；701、动触点；具体实施方式
参见各附图，接地故障断路器，包括基座10、脱扣机构、控制电路，在这里，由于基座10、中间隔板20、上盖30固定为一体，因此用基座10统一表示。它还包括一对被固定在基座10上的静触片15、16、一对被固定在基座10上的负载接线端静触片17、18、一对滑动架13、14、一对被分别固定在滑动架13、14上的可弹性偏移的动触片22、23，所述的动触片22、23一端分别通过导电带24、25与穿过检测线圈83和中性误接地保护线圈81的导电片26、27连接在一起，所述的导电片26、27分别被焊固在电路板90上，所述的一对滑动架13，14可弹性滑动地被安置在线圈骨架71上；在所述的静触片15、16、动触片22、23相接触时，所述的静触片15、16和负载接线端静触片17、18分别相电导通，在所述的静触片15、16、动触片22、23相分离时，所述的静触片15、16和负载接线端静触片17、18分别相断开。
所述的脱扣机构包括脱扣线圈72、设置于脱扣线圈72中的衔铁74、顶在衔铁74上的脱扣弹簧73、平衡架76、锁片75、滑动地设置于平衡架76内的复位拉杆61，所述的衔铁74上开有环形凹槽35，衔铁74通过环形凹槽35滑动地与锁片75相连接，锁片75上开有弧形口12并滑动地装在平衡架76上，所述的平衡架76的两侧具有楔形面28、29，该楔形面28、29与所述的滑动架13、14相接触；所述的复位拉杆61与锁片75相连接的状态下，所述的静触片15、16、动触片22、23相接触，所述的复位拉杆61与锁片75相分离的状态下，所述的静触片15、16、动触片22、23相分离。所述的复位拉杆61上开有卡槽11，所述的复位拉杆61与锁片75相连接是所述的锁片75插在所述的卡槽11内。
图1是本实用新型接地故障断路器的外观图；其中40为安装片、31为负载电源插孔、32为负载接地插孔、60为复位键、50为测试键、30为上盖、42为接地螺钉、110为电源接线螺钉、10为基座、111为负载接线螺钉、113为指示灯罩。此接地故障断路器既可以通过上盖30上的负载插孔31来连接负载又可以通过负载接线螺钉111来连接负载。此外观图是额定电流15A的接地故障断路器的外观图，本实用新型也包括其他类型的接地故障断路器，并且这些类型的接地故障断路器有带指示灯和不带指示灯的两种结构，其工作原理都是一样的，这里主要按电流15A带指示灯的接地故障断路器说明，其它的就不另作说明。
由图2、图3可以看出整个接地故障断路器在脱扣状态时各零部件的位置关系。各零部件主要是由基座10、中间隔板20、上盖30来定位。本实用新型的接地故障断路器所提供的脱扣机构，屏蔽罩70的一端紧靠在基座10一端侧壁的凸台上，另一端紧靠在线圈骨架71的一端面上，线圈骨架71是通过两个接线针定位在电路板90上；脱扣弹簧73一端紧靠在线圈骨架71的一端面上，另一端紧压在衔铁74的一端而上；而衔铁74另一端通过其上的环形凹槽35可滑动地与锁片75连接；锁片75的另一端制有弧形口12并可滑动地装在平衡架76上的相应卡槽里；复位拉杆61的底端被制成平面并大于锁片75上的弧形口12，当此断路器不正常通电时，此复位拉杆61的底端面就不能穿过锁片75上的弧形口12，起到反接线保护的作用，只有当正常通电时，下按复位键60人为地让脱扣线圈72通电并产生一个瞬间作用力作用于衔铁74，使衔铁74克服脱扣弹簧73的弹力拖着锁片75向远离平衡架76的方向移动，让复位拉杆61的底端面穿过锁片75上的弧形口12并使其弧形12卡在复位拉杆61上的卡槽11里，利用复位弹簧62的回复力来带动锁片75与平衡架76一起上移，实现复位的目的；下按测试键50克服测试弹簧51的弹力使测试片52与测试电阻53接触来导通测试电路，人为地给断路器一个故障电流，来实现脱扣机构的脱扣；利用测试片52的弹力顶起测试键50，使其刚好与上盖30的上表面相平。磁环骨架80是通过四个接线针定位在电路板90上的，装在其上的检测线圈83和中性误接地保护线圈81中间隔有绝缘层82。检测线圈83是由高初导磁率软磁冲片叠层组成，每片间由硅脂粘结，外有塑料保护盒，用漆包线绕制而成。中性误接地保护线圈81由宽温度系数、高μ值、外涂塑料保护层的铁氧体，绕漆包线构成。为了使反接线时，上盖30上的负载插孔也不带电，将静触片15、16分别与负载接线端静触片17、18断开，使其不能直接电气连接，各自只能通过其上的静触点101与动触片22、23上的动触点701电气连接来导电。电源通过接线端子接入的电，通过导电片26、27到导电带24、25再到动触片22、23，其中导电片26、27分别一端穿过磁环中心被焊接在电路板90上，而另一端分别与导电带24、25焊接在一起，导电带24、25的另一端分别与动触片22、23焊接在一起，动触片22、23分别被安置在滑动架13、14上，利用安置在线圈骨架71上且一端紧压在滑动架13、14上的小弹簧78的弹力，使滑动架13、14带着附有动触点701的动触片22、23保持在脱扣位置。
如图4、图5所示，一对带有静触点101的静触片15、16被固定在中间隔板20上；带有接地座41和接线螺钉42的安装片40被安置在中间隔板20上，利用上盖30来压紧它；利用安置在复位键60上的复位弹簧62与复位控制电路中的开关引线64弹性接触来导通复位控制电路，人为地给脱扣线圈一个瞬间电流，来实现复位。
图6是整个接地故障断路器的分解图；由图我们可以看出，整个接地故障断路器主要是由基座10、中间隔板20、上盖30、带有接地座41和接地螺钉42的安装片40、一对带有动触点701的动触片22、23、一对带有静触点101的静触片15、16、一对带有静触点101的负载接线端静触片17、18、脱扣机构、测试机构和控制电路组成；19、21为电源端子、103为压线板、110为电源接线螺钉、111为负载接线螺钉、90为电路板；所有的零部件按图示方式和位置组装后，利用四个紧固螺钉115来紧固。利用上盖的复位键滑孔33和复位键60的配合来作周向定位，同样测试键也通过测试键50与测试键滑孔34的配合来定位的。利用涂有特殊标志的指示杆114来作复位指示作用，此指示杆被安置在滑动架14上，当断路器复位时，由滑动架14带动其停留在复位位置，实现复位指示的目的。
图7是本实用新型的部分脱扣机构的分解图；此处的脱扣机构主要包括屏蔽罩70、线圈骨架71、脱扣线圈72、脱扣弹簧73、衔铁74、锁片75、平衡架76、滑动架13、14、小弹簧78、接线针79、安置在滑动架上的动触片22、23、铆接在动触片的动触点701；利用小弹簧78的弹力使动触点保持在脱扣状态，利用屏蔽罩来提高本实用新型的抗干扰性；整个脱扣器的装配位置如图所示。
图8、图10所表示的是本实用新型的接地故障断路器处于脱扣和闭合状态时的横截面图，图9、图11所示的是本实用新型接地故障断路器处于脱扣和闭合时的局部剖视图；通过脱扣线圈72通电时产生电磁力对衔铁74的作用，可以使衔铁74弹性地带动锁片75来回移动；当下按复位键60到复位拉杆61即将接触到锁片75时，小弹簧63电气连接复位控制电路的开关的两条引线64，使复位控制电路导通，人为地给脱扣线圈72一个瞬间电流产生一个瞬间电磁力作用于衔铁，使衔铁74拖开锁片75让复位拉杆61底端通过，通过脱扣弹簧73的弹力使锁75片一端的弧形口12紧紧地卡在复位拉杆61上的卡槽11里，并利用复位弹簧62的回复力，带动锁片75和平衡架76一起上移，利用平衡架76两侧的楔形面28、29推动滑动架13、14分别向两侧方向移动，直至动触点701与静触点101接触，即断路器闭合；测试片52的一端插在中间隔板20相应的卡槽里，并且其内侧紧靠在静触片16的外侧，另一端能弹性地与安装在对应位置上的测试电阻53相接触；当下按测试键50，使测试片52与测试电阻53接触时，人为地给本实用新型的接地故障断路器的一个故障电流，或者负载端出现接地故障并且故障电流达到设达阈值时，控制电路就会让脱扣线圈72瞬间通电产生一个电磁力作用于衔铁74，让衔铁74迅速拖动锁片75，使锁片75上的弧形口12脱离复位拉杆61的卡槽11，利用小弹簧78的弹力迅速推开动触点701，实现迅速脱扣的目的。
图12是本实用新型典型的接地故障断路器控制电路原理图；二极管D1～D4构成整流电路，把输入的交流电变成输出的直流电，因而常常也称之为直流电路。直流电源正端与滤波电阻R2连接，R2另一端与滤波电容C5一端连接，C5另一端与地连接，电容器C5两端26V左右的直流电压为电子线路的直流电源。
复位开关RESET、断路开关K、电阻R4、电容C6、电阻R5、电容C7、可控硅SCR1、脱扣线圈J等构成一个复位控制电路；其中断路开关K与R2相连，断路开关K另一端与R4、C6相连，R4、C6另一端与可控硅SCR1控制极、R5和C7相连，在可控硅SCR1控制极串接一个与R5并联的电容C7，此电容起抗干扰作用；可控硅SCR1阳极与脱扣线圈J的一端相连，脱扣线圈J的另一端与接地故障断路器电源端相连。复位开关RESET一端与电源端Line连接，另一端与负载端Load连接，此复位开关RESET与电源端相连接的触点即为接地故障断路器动触点701，与负载端相连接的触点即为接地故障断路器静触点101；控制电路的电源与接地故障断路器的电源端相连，当接地故障断路器带电时，接地故障断路器控制电路同时带电。当断路开关K被接通时，直流电源通过电容C6充电在R4产生一个触发信号，此信号使可控硅SCR1导通，脱扣线圈J被人为地通电，产生一个瞬间的电磁力作用于衔铁74。致使复位开关RESET闭合，即接地故障断路器处于复位状态。
集成IC放大电路是接地故障断路器专用的集成电路(此处以RV4145来说明)。
同时穿过两根电源线的检测线圈N1的输出端并联电容C0，一端串联电容C1，C1另一端与电阻R3串接，R3的另一端与IC的一个输入端1脚连接，检测线圈N1的另一端与IC的另一个输入端3脚连接构成变压器耦合差动输入电路。其中，R1为反馈电阻一端与IC脚1连接，另一端与IC输出端7脚连接，R1阻值大小决定IC放大倍数，即决定接地故障断路器脱扣动作故障电流值的大小。
同时穿过两根电源线的中性误接地保护线圈N2、电容C2、电容C3构成一个中性误接地保护电路；中性线圈N2两端与电容C2并联，其一端与电容C3连接，另一端接地，电容C3另一端与IC输出端7脚连接。中性误接地保护由N1、N2构成变压器耦合和相应振荡频率的正弦波振荡器，当有中性误接地现象发生时，此振荡器起振，当振幅达到IC阀值时，IC的5脚输出触发信号，脱扣器动作，接地故障断路器断开。
脱扣线圈J、可控硅SCR2、电容C4等构成一个脱扣控制电路；其中，脱扣线圈J的一端与接地故障断路器的电源(Line)端连接，另一端与可控硅SCR1、SCR2的阳极连接，可控硅SCR2的触发极与IC触发信号输出端5脚连接，可控硅SCR2阴极接地，在可控硅SCR2触发极与地之间并联抗干扰电容C4。检测线圈N1检测两根穿过其中心的电源线通过电流的矢量和，平时无故障电流时此矢量和为零，当有故障电流时，此矢量和不为零，当故障电流增大到5mA左右时，检测线圈二次会感应出约10mV左右的电压信号，此信号经IC放大，当此信号达到设定阈值时(此阈值由电阻R1确定)，IC的5脚输出触发信号，使可控硅SCR2导通，脱扣线圈J带电，使脱扣器在规定时间内脱扣，接地故障断路器断开。
测试键(TEST)、测试电阻R0构成一个测试电路；其中，测试电阻R0与电源端连接，R0另一端与测试键(TEST)连接，测试键另一端与负载(Load)的另一端连接。测试电路是给接地故障断路器提供8mA左右的故障电流，定期检查接地故障断路器工作状态。
电源端并联压敏电阻Mov，当电源中突然有高电压时，可瞬间吸收高电压，起到保护作用。
当反接线时，电源与负载(Load)端相连，这样在复位开关RESET没有闭合之前，控制电路是不带电的，又因为此接地故障断路器中的复位拉杆底端面制成平面的，而控制电路不带电时，就不能穿过锁片通电，断路开关就不能闭合。也就是说在这种情况下，脱扣线圈不能产生一个相应的电磁力来作用于衔铁，因此接地故障断路器就不会通电，从而达到了反接线保护功能。
综上所述，本实用新型所提供接地故障断路器具有反接线保护功能、反接线时面板插孔不带电、脱扣迅速、抗干扰性强、操作方便、结构合理、成本低等优点。
以上所述的仅是本实用新型的基本特征，在此领域的技术人员可以对所述的实施例作出多种修改和/或变更应视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种接地故障断路器，包括基座(10)、脱扣机构、一对被固定在基座(10)上的静触片(15、16)、一对被固定在基座(10)上的负载接线端静触片(17、18)，其特征在于它还包括一对滑动架(13、14)、一对被分别固定在滑动架(13、14)上的可弹性偏移的动触片(22、23)，所述的脱扣机构包括脱扣线圈(72)、设置于脱扣线圈(72)中的衔铁(74)、顶在衔铁(74)上的脱扣弹簧(73)、平衡架(76)、锁片(75)、滑动地设置于平衡架(76)内的复位拉杆(61)，所述的衔铁(74)上开有环形凹槽(35)，衔铁(74)通过环形凹槽(35)滑动地与锁片(75)相连接，锁片(75)上开有弧形口(12)并滑动地装在平衡架(76)上，所述的平衡架(76)的两侧具有楔形面(28、29)，该楔形面(28、29)与所述的滑动架(13、14)相接触；所述的复位拉杆(61)与锁片(75)相连接的状态下，所述的静触片(15、16)、动触片(22、23)相接触，所述的复位拉杆(61)与锁片(75)相分离的状态下，所述的静触片(15、16)、动触片(22、23)相分离。
2.根据权利要求1所述的一种接地故障断路器，其特征在于所述的复位拉杆(61)上开有卡槽(11)，所述的复位拉杆(61)与锁片(75)相连接是所述的锁片(75)插在所述的卡槽(11)内。
3.根据权利要求1所述的一种接地故障断路器，其特征在于所述的动触片(22、23)一端连接有导电带(24、25)，所述的导电带(24、25)上连接有导电片(26、27)，所述的导电片(26、27)分别与电路板(90)焊固，所述的一对滑动架(13，14)相对于基座(10)可弹性滑动地安置，在所述的静触片(15、16)、动触片(22、23)相接触时，所述的静触片(15、16)和负载接线端静触片(17、18)相电导通，在所述的静触片(15、16)、动触片(22、23)相分离时，所述的静触片(15、16)和负载接线端静触片(17、18)相断开。
专利摘要一种接地故障断路器，包括基座、脱扣机构、一对被固定在基座上的静触片、一对被固定在基座上的负载接线端静触片、一对滑动架、一对被分别固定在滑动架上的可弹性偏移的动触片，脱扣机构包括脱扣线圈、设置于脱扣线圈中的衔铁、顶在衔铁上的脱扣弹簧、平衡架、锁片、滑动地设置于平衡架内的复位拉杆，衔铁上开有环形凹槽，衔铁通过环形凹槽滑动地与锁片相连接，锁片上开有弧形口并滑动地装在平衡架上，平衡架的两侧具有楔形面，该楔形面与所述的滑动架相接触；本实用新型具有反接线保护、反接线时断路器的面板插孔不带电的特点。
文档编号H01H83/00GK2783530SQ20052006892
公开日2006年5月24日 申请日期2005年2月1日 优先权日2005年2月1日
发明者张魁杨 申请人:苏州松宝电器有限公司