专利名称：智能型具有反接线保护的接地故障断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接地故障保护，特别是涉及一种智能型具有反接线保护的接地故障断路器。
背景技术：
由于接地故障断路器能有效防止人身触电、电气设备及火灾事故。因而得到广泛应用。
接地故障断路器是通过动作机构实施接地故障短路保护的，即，在正常状态下，通过电磁线圈通电后的磁力作用保持通电触点接通，而在发生接地故障时，通过切断电磁线圈的工作电源，断开通电触点。由此可见，目前的接地故障断路器需要消耗可观的电能来维持断路器的正常工作。
此外，在需要反接线保护时，GFCI(接地故障断路器)面板插孔不带电，故GFCI必需有四对银接点，但是，在实际操作时，这四对银接点由于公差等原因，往往不能全部可靠接触，以致造成不能正常工作。
另一方面，压敏电阻(MOV)是GFCI(接地故障断路器)内部重要元件，通常并联在电力线输入端，其作用吸收浪涌电压，但因压敏电阻本身质量问题，老化和温度，湿度变化，都会引起压敏电阻性能变化，在某些情况下，甚至还会发生爆炸，引起火灾。目前，解决上述问题的各种技术方案，主要集中于压敏电阻的性能方面，即提高压敏电阻的寿命和性能，但是仍然不能解决压敏电阻老化而失效的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决上述问题的智能型具有反接线保护的接地故障断路器。
本实用新型的上述目的是这样实现的，一种智能型具有反接线保护的接地故障断路器，包括一个接地故障断路器的动作机构，包括一个永磁体(202)，位于与一个软磁体(312)邻近的位置；一个软磁体(312)，位于一个套筒内，该软磁体(312)在磁力的作用下带动动触点(305)上下移动；一个接通线圈(310)，缠绕在套筒的近永磁体(202)的一端；一个分断线圈(311)，缠绕在套筒的远永磁体(202)的一端；一个触点静压均衡调整装置(308)，与软磁体形成一体，通过设置在其内的调整块(309)，调整动触点与静触点的可靠接触；以及一个压敏电阻失效保护装置，通过检测压敏电阻的失效漏电流，切断压敏电阻的电力线回路。
其中，当接通线圈(310)短时间通电时，产生一个上拉磁力，使软磁体上移，与永磁体吸合，由此使软磁体(312)带动动触点(305)与静触点(203)接触；当分断线圈(311)短时间通电时，产生一个下拉磁力，使软磁体(312)下移，与永磁体(202)分离，由此使软磁体(312)带动动触点(305)与静触点(203)脱离接触。
其中，所述套筒内设有一个定位弹簧(307)，其一端固定连接套筒，其另一端固定连接软磁体(312)，这样在分断线圈(311)通电时，利用分断线圈(311)和定位弹簧(307)的恢复弹力，使软磁体(307)脱离永磁体(202)。
其中，所述软磁体(312)是软磁棒。
由此可见，本发明的接地故障断路器的动作机构的两个线圈仅仅在短时间内消耗电能，并且在接通期间是零功耗接通，因此可以节约大量能源。
此外，本发明的触点静压均衡调整装置(308)包括四个静触点，两两分置在套筒的两侧；四个动触点，两两分置在套筒的两侧，并与四个静触点相对；一个平衡调整架，套接在软磁体上，该平衡调整架的两端分别设置容置槽，其内放置调整块，当平衡架随软磁体上移带动动触点与静触点接触时，该调整块在一个静触点对一个动触点的下压力作用下，调整另一个动触点与另一个静触点的接触力。
其中，所述调整块(309)的底部设有一个凸起的中心支点。
其中，所述平衡调整架(308)的容置槽具有一个与调整块(309)的中心支点相适应的凹陷。
其中，所述调整块的大小足以使其可以在容置槽内左右摆动。
本发明通过静压力均衡的原理实现动触点与静触点的可靠接触，也就是，平衡架(308)的容置槽内的平衡调整块309的一端在一个静触点的静压力的下压作用下，使另一端翘起，从而强迫另一个动触点与另一个静触点可靠接触，这类似于跷跷板的原理，一端下压而使另一端翘起。因此本发明可以实现全部动触点与全部静触点的可靠接触。
此外，本发明的压敏电阻失效保护装置包括一个压敏电阻，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过断路装置的断路开关连接另一条电力线；一个压敏电阻的失效检测装置，包括一个检测压敏电阻漏电流的检测器，当所述检测器所检测的压敏电阻漏电流达到预定值时，输出一个触发信号；一个断路装置，连接所述压敏电阻的失效检测装置的触发端，在所述触发信号的激励下，断开所述断路开关；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述断路装置控制的指示灯开关和指示灯。
其中，所述压敏电阻的失效检测装置还包括一个比较器，将所检测的压敏电阻漏电流值与一个阈值进行比较。
其中，所述检测器是检测线圈。
其中，所述检测器是与压敏电阻串联的电阻。
其中，所述断路装置是串联连接的可控硅和分断线圈。
本发明利用敏电阻的失效检测装置，检测压敏电阻失效时所产生的漏电流。当漏电流到达一定值时，该失效检测装置触发断路装置工作，以切断电力线对压敏电阻所形成的电回路，从而实现对压敏电阻的保护，同时通过压敏电阻失效显示装置，发出压敏电阻失效的警告。
另一个方面，本发明的压敏电阻失效保护装置包括一个压敏电阻MOV1，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过所述动触点与静触点的接触连接另一条穿过接地检测装置的电力线；接地检测装置N1，通过不平衡电流检测，检测接地故障电流和压敏电阻漏电流，并输出故障检测信号；故障触发模块IC，接收接地检测装置N1所输出的故障检测信号，当所述故障检测信号大于阈值时，输出触发信号；接地故障断路执行装置，包括分断线圈J2和可控硅VD7，可控硅VD7由故障触发模块所输出的触发信号导通，使分断线圈J2通电产生分断磁场，由此使断路器的动触点与通电的静触点断开；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述分断线圈控制的开关K4和指示灯，如发光二极管。
从上述可知，本发明的接地故障断路器的动作机构的两个线圈仅仅在短时间内消耗电能，并且在接通期间是零功耗接通，因此可以节约大量能源。
此外，本发明通过静压力均衡的原理实现动触点与静触点的可靠接触，也就是，平衡架(308)的容置槽内的平衡调整块309的一端在一个静触点的静压力的下压作用下，使另一端翘起，从而强迫另一个动触点与另一个静触点可靠接触，这类似于跷跷板的原理，一端下压而使另一端翘起。因此本发明可以实现全部动触点与全部静触点的可靠接触。
此外，本发明利用敏电阻的失效检测装置，检测压敏电阻失效时所产生的漏电流。当漏电流到达一定值时，该失效检测装置触发断路装置工作，以切断电力线对压敏电阻所形成的电回路，从而实现对压敏电阻的保护，同时通过压敏电阻失效显示装置，发出压敏电阻失效的警告。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明GFCI插座的外观立体图；图2是本发明GFCI的安装分解视图；图3是本发明GFCI动作机构分断状态时关系视图；图4是本发明GFCI动作机构接通状态时关系视图；图5是本发明GFCI动作机构主要部件平衡架和平衡架调整块关系视图；
其中其中图5a显示了平衡架的结构；图5b显示了平衡架未上移时，动触点与静触点的关系；图5c显示了当平衡架上移时，调整块未作调整时的动触点与静触点的关系；图5d显示了调整块调整后的动触点与静触点的关系；图6是本发明GFCI电路图。
具体实施例方式
以下对照附图详细说明本发明机构配合关系，动作过程和电工作原理。
图1为本发明GFCI插座的外观立体图，其中104为复位键(RESET)，105为测试键(TEST)，102为电源插孔，103为接地插孔，106为指示灯，107为接地安装铁片，101为顶盖，403为电源(LINE)接线螺钉，(另一只在GFCI对面未显示)，402为负载接线螺钉(另一只在GFCI对面未显示)，401为基座。
图2为本发明GFCI插座的分解立体图，从图可看出GFCI基本由101顶盖部件，201隔板部件，301电路板部件，401基座部件组成。
以下说明GFCI四部件组件的构成，装配和功能。
顶盖部件由塑料顶盖101，电源插孔102，复位键(RESET)104，测试键(TEST)105，和指示灯106构成。
测试键是设8mA故障电流定期测试GFCI性能，因故障电流或其他原因使GFCI分断，当其接地故障排除后，用复位键使GFCI恢复正常工作。
隔板部件201包括GFCI动作机构的主要部件带屏蔽罩的永磁体202，放入相对应圆孔内与301部件的平衡架组件304机构GFCI动作机构，静触片203卡入固定槽205内，204为导光柱，206为测试片。
电路板部件301包括301电路板部件为GFCI的重要组成部件，由磁环总成302、动触片305、电源接线端子303、电路板301和动作机构部件304构成。
下面参照图3和图4详细说明动作机构部件304的构成，各部件之间位置和动作过程。
本发明的接地故障断路器的动作机构，包括一个永磁体202，位于与一个软磁体312邻近的位置；
一个软磁体312，位于一个套筒内，该软磁体312在磁力的作用下带动动触点305上下移动；一个接通线圈310，缠绕在套筒的近永磁体202的一端；一个分断线圈311，缠绕在套筒的远永磁体202的一端；其中，当接通线圈310短时间通电时，产生一个上拉磁力，使软磁体上移，与永磁体吸合，由此使软磁体312带动动触点305与静触点203接触；当分断线圈311短时间通电时，产生一个下拉磁力，使软磁体312下移，与永磁体202分离，由此使软磁体312带动动触点305与静触点203脱离接触。
其中，所述套筒内设有一个定位弹簧307，其一端固定连接套筒，其另一端固定连接软磁体312。这样在分断线圈311通电时，可以利用分断线圈311和定位弹簧307的恢复弹力，使软磁体307脱离永磁体202。
其中，所述软磁体312与平衡架308形成一体。
其中，所述平衡架308的两侧分别设有绝缘的平衡调整块309，所述软磁体312通过平衡调整块309带动动触点305移动。
其中，所述软磁体312是软磁棒。
由于本实用新型的接地故障断路器的动作机构的两个线圈仅仅在短时间内消耗电能，在接通期间是零功耗接通，因此可以节约大量能源。
由于本实用新型在复位期间和故障保护期间，仅仅在短时间内消耗电能，因此可以节约大量能源。
初始状态时，在定位弹簧307作用下，如图3所述GFCI处分断状态，当按下复位键(RESET)时(相对于附图6中K3)接通线圈310(相对于附图6中线圈J1)带电，形成上拉磁场，在该磁场的磁力作用下，软磁棒312迅速上移，使软磁棒312与永磁体202吸合，因平衡架308与软磁棒312为一体，因而平衡同时上移带动动触片305上移。与静触片203接通完成GFCI接通过程，其接通状态如图4所示。
反之，当因故障电流及其他原因，使分断线圈312带电，形成下拉磁场，此时软磁体312下拉电磁力和定位弹簧307合为大于永磁体和软磁体吸合力，使平衡架迅速下移，至使GFCI分断。
从上面分析可看出正要动作机构特点为1、GFCI接通和保持依靠永磁体和软磁体的电磁吸合力，不需要接通线圈通电因而没有功耗。2、GFCI不同其他GFCI用机械力接通，而用电磁力接通分断适合于远程控制。
本发明的触点静压均衡调整装置包括(参见图5)一个平衡调整架308，套接在软磁体312(参见图5a)上，该平衡调整架308的两端分别设置容置槽，其内放置调整块309，当平衡架308随软磁体上移带动动触点305与静触点203接触时，该调整块309在一个静触点(例如图5c的右端静触点203)对一个动触点的下压力作用下，调整另一个动触点与另一个静触点(例如图5c的左端静触点203)的接触力。
其中，所述调整块306的底部设有一个凸起的中心支点；其中，所述平衡调整架308的容置槽具有一个与调整块的中心支点相适应的凹陷。
其中，所述调整块的大小足以使其可以在容置槽内左右摆动。
图5显示了利用本发明的静压力均衡原理实现本发明的动触点和静触点可靠接触的关系图。
参见图5a，平衡调整架308，套接在软磁体312上，该平衡调整架308的两端分别设置容置槽，其内放置调整块309.
参见图5b，当平衡架308未上移时，动触点305与静触点203不接触。
参见图5c，当平衡架308随软磁体上移带动动触点305与静触点203接触时，该调整块309带动一个动触点与一个静触点接触，而另一个动触点则等待与另一个静触点接触。
在一个静触点(例如图3c的右端静触点203)对一个动触点的下压力作用下，调整块309另一端翘起。使另一个动触点与另一个静触点(例如图3c的左端静触点203)可靠接触。从而形成参见图5d所示的两对接点可靠接触的状态，由此可见，本发明通过静压力均衡的原理实现动触点与静触点的可靠接触，也就是，平衡架308的容置槽内的平衡调整块309的一端在一个静触点的静压力的下压作用下，使另一端翘起，从而强迫另一个动触点与另一个静触点可靠接触，这类似于跷跷板的原理，一端下压而使另一端翘起。因此本发明可以实现全部动触点与全部静触点的可靠接触。
本发明通过实时检测压敏电阻正常漏电流，来判断压敏电阻的当前性能，以便及时更换老化或失效的压敏电阻，从而避免接地故障断路器中压敏电阻的失效问题。
本发明的避免压敏电阻失效的装置，包括一个压敏电阻(如图6中的压敏电阻MOV1)，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过短路装置的断路开关(即，动触点和静触点)连接另一条电力线；一个压敏电阻的失效检测装置，包括一个检测压敏电阻漏电流的检测器(如图6中的检测线圈N1)，当所述检测器所检测的压敏电阻漏电流达到预定值时，输出一个触发信号(如图6所述的IC第7脚输出的触发信号)；一个断路装置(如图6的可控硅DV7和分断线圈J2)，连接所述压敏电阻的失效检测装置的触发端(如图6所述的IC第7脚)，在所述触发信号的作用下，断开所述断路开关(即，动触点和静触点)；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述断路装置控制的指示开关(如图1中的开关K4)和指示灯((如图6中的发光二极管)。
所述压敏电阻的失效检测装置还包括一个比较器(内建于IC之内)，将所检测的压敏电阻漏电流值与一个阈值进行比较。
所述检测压敏电阻漏电流的检测器既可以是检测线圈，也可以是与压敏电阻串联的电阻(未示出)。
所述断路装置是串联连接的可控硅DV7和分断线圈J2。
本发明利用敏电阻的失效检测装置，检测压敏电阻失效时所产生的漏电流。当漏电流到达一定值时，该失效检测装置触发断路装置工作，以切断电力线对压敏电阻所形成的电回路，从而实现对压敏电阻的保护，同时通过压敏电阻失效显示装置，发出压敏电阻失效的警告。
在本发明的接地故障断路器的一个具体实施例中，避免压敏电阻失效的装置，包括一个压敏电阻MOV1，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过所述动触点与静触点的接触连接另一条穿过接地检测装置的电力线；
接地检测装置N1，通过不平衡电流检测，检测接地故障电流和压敏电阻漏电流，并输出故障检测信号；故障触发模块IC，接收接地检测装置N1所输出的故障检测信号，当所述故障检测信号大于阈值时，输出触发信号；接地故障断路执行装置，包括分断线圈J2和可控硅VD7，可控硅VD7由故障触发模块所输出的触发信号导通，使分断线圈J2通电产生分断磁场，由此使断路器的动触点与通电的静触点断开；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述分断线圈控制的开关K4和指示灯，如发光二极管。
其中，本发明还包括一个中性误接地保护装置N2，当发生误接地现象时，向故障触发模块IC输出故障检测信号。
其中，所述接地故障检测装置是零序电流互感器N1，所述中性误接地保护装置是中性误接地保护线圈N2，其中线圈N1N2构成变压器耦合振荡器，当有中性误接地现象发生时，此振荡器起振，当振幅达到故障触发模块IC阀值时，故障触发模块脚IC 7输出信号，使GFCI分断。
本发明把接地检测装置N1利用为压敏电阻的失效检测装置。当检测的压敏电阻漏电流到达一定值时，故障触发模块IC触发执行装置(VD7、J2)工作，以切断电力线对压敏电阻所形成的电回路，从而实现对压敏电阻的保护，同时通过压敏电阻失效显示装置，发出压敏电阻失效的警告。
下面结合图6对本发明的GFCI的电路原理进行详细说明GFCI电路由传感器，电子线路，接地故障检测电路和动作控制机构组成。
传感器由检测磁环(零序电流互感器)N1和中性误接地保护线圈N2组成。
电子电路由直流电源，IC放大电路，中性误接地保护电路，GFCI接通电路，分断控制电路组成。
线圈J2一端与LINE连接，另一端与二极管D1正极相连。D1另一端IC 5脚连接，电源经二极管D1整流供IC约27V工作直流电源。
复位(RESET)按钮K3一端与D1负端连接，另一端与电容C7和电阻R4连接，电容C7和电阻R4另一端与电容C8和电阻R3连接，电容C8和电阻R3另一端接地，当K3按下时，接通电路产生一个脉冲信号使SCR VD5导通，接通线圈J1带电，GFCI接通。
检测磁环N1一端与IC 3脚连接另一端经过电阻R1与IC 2脚连接，电阻R2一端与IC 1脚连接，R2另一端与IC 2脚连接。分断线圈J2一端与电源连接，J2另一端与可控硅VD7一端连接，可控硅VD7另一端接地，可控硅VD7触发极与IC 7脚连接。当有接地故障电流时，检测磁环二次感应信号经IC放大，其达到设定值(一般为5mA)，IC 7脚输出触发信号，可控硅VD7导通，分断线圈带电，使GFCI分断。
R2值确定GFCI分断故障电流大小。
线圈N1N2构成变压器耦合振荡器，当有中性误接地现象发生时，此振荡器超振，当振幅达到IC阀值时，IC 7脚输出信号，使GFCI分断。
压敏电阻(MOV)是GFCI内部重要元件，其作用吸收浪涌电压，但因压敏电阻本身质量问题，老化和温度，湿度变化，都会引起压敏电阻性能变化，由此会引起GFCI失效，甚至烧毁现象的发生，为此改变传统压敏电阻(MOV)的接法，压每敏电阻(MOV)一端接电源端，而另一端接GFCI输出端，因压敏电阻(MOV)正常漏电流为μA量级不会影响GFCI正常工作。因各种原因压敏电阻漏电流增加达到5mA时GFCI分断，同时压敏电阻(MOV)同时断开，这样使GFCI分断，又保护压敏电阻不被击穿烧毁。
权利要求
1.一种智能型具有反接线保护的接地故障断路器，包括一个接地故障断路器的动作机构，包括一个永磁体(202)，位于与一个软磁体(312)邻近的位置；一个软磁体(312)，位于一个套筒内，该软磁体(312)在磁力的作用下带动动触点(305)上下移动；一个接通线圈(310)，缠绕在套筒的近永磁体(202)的一端；一个分断线圈(311)，缠绕在套筒的远永磁体(202)的一端；一个触点静压均衡调整装置，其平衡调整架(308)与软磁体形成一体，通过设置在其内的调整块(309)，调整动触点与静触点的可靠接触；以及一个压敏电阻失效保护装置，通过检测压敏电阻的失效漏电流，切断压敏电阻的电力线回路。
2.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，当接通线圈(310)短时间通电时，产生一个上拉磁力，使软磁体上移，与永磁体吸合，由此使软磁体(312)带动动触点(305)与静触点(203)接触；当分断线圈(311)短时间通电时，产生一个下拉磁力，使软磁体(312)下移，与永磁体(202)分离，由此使软磁体(312)带动动触点(305)与静触点(203)脱离接触。
3.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，所述套筒内设有一个定位弹簧(307)，其一端固定连接套筒，其另一端固定连接软磁体(312)。
4.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，所述软磁体(312)是软磁棒。
5.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，所述的触点静压均衡调整装置包括四个静触点(202)，两两分置在套筒的两侧；3四个动触点(305)，两两分置在套筒的两侧，并与四个静触点(203)相对；一个平衡调整架(308)，套接在软磁体(312)上，该平衡调整架(308)的两端分别设置容置槽，其内放置调整块(309)，当平衡架(308)随软磁体上移带动动触点(305)与静触点(203)接触时，该调整块(309)在一个静触点(203)对一个动触点(305)的下压力作用另一端翘起，由此迫使另一个动触点(305)与另一个静触点(203)可靠接触。
6.根据权利要求5所述的接地故障断路器，其中，所述调整块(309)的底部设有一个凸起的中心支点。
7.根据权利要求5所述的接地故障断路器，其中，所述平衡调整架(308)的容置槽具有一个与调整块(309)的中心支点相适应的凹陷。
8.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，所述调整块的大小足以使其可以在容置槽内左右摆动。
9.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中所述压敏电阻失效保护装置，包括一个压敏电阻，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过断路装置的断路开关连接另一条电力线；一个压敏电阻的失效检测装置，包括一个检测压敏电阻漏电流的检测器，当所述检测器所检测的压敏电阻漏电流达到预定值时，输出一个触发信号；一个断路装置，连接所述压敏电阻的失效检测装置的触发端，在所述触发信号的激励下，断开所述断路开关；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述断路装置控制的指示灯开关和指示灯。
10.根据权利要求9所述的接地故障断路器，其中，所述压敏电阻的失效检测装置还包括一个比较器，将所检测的压敏电阻漏电流值与一个阈值进行比较。
11.根据权利要求9所述的接地故障断路器，其中，所述检测器是检测线圈。
12.根据权利要求9所述的接地故障断路器，其中，所述检测器是与压敏电阻串联的电阻。
13.根据权利要求9所述的接地故障断路器，其中，所述断路装置是串联连接的可控硅和分断线圈。
14.根据权利要求1所述的接地故障断路器，其中，所述压敏电阻失效保护装置，包括一个压敏电阻(MOV1)，一端连接一条电力线的输入端，另一端通过所述动触点与静触点的接触连接另一条穿过接地检测装置的电力线；接地检测装置(N1)，通过不平衡电流检测，检测接地故障电流和压敏电阻漏电流，并输出故障检测信号；故障触发模块(IC)，接收接地检测装置(N1)所输出的故障检测信号，当所述故障检测信号大于阈值时，输出触发信号；接地故障断路执行装置，包括分断线圈(J2)和可控硅(VD7)，可控硅(VD7)由故障触发模块所输出的触发信号导通，使分断线圈(J2)通电产生分断磁场，由此使断路器的动触点与通电的静触点断开；一个压敏电阻失效显示装置，包括由所述分断线圈控制的开关(K4)和指示灯。
全文摘要
本发明公开了一种智能型具有反接线保护的接地故障断路器，包括一个接地故障断路器的动作机构，包括一个永磁体，位于与一个软磁体邻近的位置；一个软磁体，位于一个套筒内，该软磁体在磁力的作用下带动动触点上下移动；一个接通线圈，缠绕在套筒的近永磁体的一端；一个分断线圈，缠绕在套筒的远永磁体的一端；一个触点静压均衡调整装置，其平衡调整架与软磁体形成一体，通过设置在其内的调整块，调整动触点与静触点的可靠接触；以及一个压敏电阻失效保护装置，通过检测压敏电阻的失效漏电流，切断压敏电阻的电力线回路。
文档编号H02H3/32GK1815664SQ20051000723
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月5日 优先权日2005年2月5日
发明者陈伍胜, 王富, 宋怀印 申请人:希珂尔电气有限公司