CN2743962Y - 具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种插座式的插座式接地故障线路断路器，简称为GFCI。包括复位键(130)、一对动触片(330、340)、一对静触片(200、210)、漏电信号检测电路及受其控制而动作的电磁脱扣机构，其特征在于：所述GFCI还设有反向接线保护装置，反向接线保护装置包括复位杆(550)、复位弹簧(240)、复位支架(430)、反向弹力支撑机构及电磁脱扣机构和锁扣片(540)、接触开关。该反向接线保护装置在接线错误的情况下时，当按下复位键(130)时，输入电源被分离的动触点(390、400、410、420)和静触点(290、260)隔离，不能产生漏电模拟信号，电磁脱扣机构不动作，GFCI不能复位，对安装者起到一个提醒的作用，从而引导正确接线，起到安全保护的作用。

Description

具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器

技术领域：本实用新型涉及一种插座式的接地故障线路断路器，简称为GFCI。

背景技术：经过二十多年的发展，在GFCI生产厂家中从事相关研究、开发和试验等人员的共同努力奋斗和技术攻关下，GFCI无论是在产品质量上，还是在技术要求及满足使用的要求上，都已达到了较高的水平，但在实际使用中，仍存在有一些不足，以待改进。现有普通的GFCI通常都包括基座、设有插孔的上盖，脱扣机构、复位键、测试键、接地组件、电源输入连接组件、负载连接组件，不仅可以通过上盖的插孔为负载提供电源，还可以通过负载连接组件对连接在其上的负载供电，而两组连接组件非常相似，因此在安装使用过程中经常会出现将电源线与负载连接接反的情况，此时，GFCI就不是备漏电保护功能而仅相当于一只普通插座，存在着因触电而造成人身及财产损害的隐患。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种结构简单可靠，易于生产加工的具有反向接线保护功能的接地故障线路断路器，并且在出现接线错误时能提示并引导使用者改正接线，保障安全。

本实用新型为达到上述目的所采用的技术解决方案如下：具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，包括复位键、一对动触片、一对带有静触片的插座极片、漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构，动触片和静触片上分别铆固有动触点和静触点，其特征在于：所述接地故障线路断路器还设有反向接线保护装置，所述反向接线保护装置包括复位杆、复位弹簧、复位支架、反向弹力支撑机构及电磁脱扣机构和锁扣片、接触开关，所述复位杆尾端与复位键固定连接，靠近另一端设有环状锁扣卡槽，复位弹簧套设在复位杆上，复位弹簧两端分别抵在复位键和中框上，所述的复位支架为管状构件，两侧对称横向伸出托臂，所述动触片自由端分别设置在托臂上方，所述插座式接地故障线路断路器还设有左、右输出片，左、右输出片与左、右负载接线机构电气连接，所述左、右动触片各设有成对触点，左、右输出片与插座极片电气隔离，所述左、右输出片各设置有一个触点，所述左插座极片静触片和左输出片上的触点对应设置在左动触片一对触点的上方，所述右插座极片静触片和右输出片上的触点对应设置在右动触片一对触点的上方，动触点和静触点及左、右输出片触点相对，复位杆与复位支架中心通孔动配合并插在其中，所述反向弹力支撑机构与复位杆、复位支架同轴设置，弹力方向与复位杆相对构成弹性复位机构对复位支架构成弹性浮动支撑；所述锁扣片一端折成“U”型，所述电磁脱扣机构包括脱扣线圈支架、脱扣线圈及脱扣铁芯和铁芯弹簧，轴线与弹性复位机构轴线相垂直，所述脱扣铁芯外侧端设有凸台，凸台根部设有环状凹槽，所述锁扣片“U”形端设有与所述环状凹槽相配的缺口，所述缺口卡在环状凹槽上与脱扣铁芯构成联动；所述复位支架上设有宽度略大于锁扣片、与复位支架中心轴垂直的槽口，与“U”型端相对的另一端侧上设有直径略大于复位杆的圆孔构成卡口且穿入所述槽口中，并可在脱扣铁芯的牵引下在槽口中前后滑动，前后滑动的位移应能使卡口在与复位杆端部对齐和错开之间转换，所述卡口与锁扣卡槽形成锁扣结构；所述接触开关与测试电阻的串联支路跨接在两输入端上构成的漏电信号模拟支路，接触开关在复位键下按状态闭合。

所述接触开关的触点由分离的接触动片和接触静片组成，所述接触动片固定设置在复位支架的托臂或托臂上，所述接触静片相对设置在接触动片下方。

所述复位杆上还套设有中间弹簧，中间弹簧两端分别抵在中框和复位支架上。

所述复位支架下端固定嵌设金属支撑片，支撑片上固定设有轴线与复位支架轴线重合的、垂直向下的柱状反向铁芯，在反向铁芯正下方对应位置的设置有直径与反向铁芯动配合的通孔构成的导孔，所述反向铁芯外套设反向弹簧后端头***所述导孔中构成反向弹力支撑机构。

所述托臂上表面正对动触片的位置设有盲孔构成的型腔，型腔中设有螺旋弹簧对动触片进行弹性支撑。

本实用新型的插座式接地故障线路断路器在初始脱扣状态下首次使用时，如果不慎将电源输入端和负载接线端接反，当下按复位键带动复位支架下行接触动片随托臂下移，使接触动片和接触静片接触时，由于输入电源被分离的动触点和静触点隔离，不能产生漏电模拟信号，电磁脱扣机构不动作，接地故障线路断路器不能复位，对安装者起到一个提醒的作用，并且还由于动触片触点与左、右输出片及插座极片触点分离，左、右输出片与插座极片在电气上是相互隔离的，不能经动触片触点构成电气连通，将外部电源引到插座，因此此时插座中也没有电，从而进一步引导正确接线，起到安全保护的作用。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明：

附图1为本实用新型具体实施例外观示意图；

附图2为附图1中移去上盖后的内部结构示意图；

附图3为附图2中移去中间座及以上部分后的立体结构示意图；

附图4为附图1中沿A-A方向处于复位状态剖示图

附图5为附图1中沿A-A方向处于脱扣状态剖示图；

附图6为附图1中沿B-B方向且处于脱扣状态的剖示图；

附图7为附图1中沿B-B方向且复位键被按下，复位铁芯接触锁扣片上表面状态剖视示意图；

附图8为附图1中沿B-B反方向且处于复位状态剖视图；

附图9为附图1中沿B-B方向且处于复位状态的剖示图；

附图10为附图1中沿C-C方向测试键未被压下状态剖视图；

附图11为附图1中沿C-C方向测试键被压下状态剖视图；

附图12为附图3移走底座后的视图；

附图13为附图12左视图；

附图14为附图12的立体分解图；

附图15为本实用新型具体实施例立体分解图；

附图16为本实用新型具体实施例的电子线路原理图。

具体实施方式：

如图1～4所示，GFCI插座的整体呈矩形体，壳体分成基座150和上盖120两部份，在基座150和上盖120设有中框190，上盖120上设置有两组插座孔160和一个复位键130一个测试键140，测试键140下方设有的L形的铜制接触片230，在基座150内腔中，设置一块由印刷线路制成的基板440，电磁脱扣机构沿插座的长度方向布置固定安装在基板440背面上，电磁脱扣机构中的脱扣线圈架绕上脱扣线圈520后水平固定在基板440上，脱扣线圈架朝向基板440边缘一端设有U形纯铁片530，U形纯铁片530夹在脱扣线圈架外，脱扣铁芯500套设上铁芯弹簧510后从另一端可滑动地插在脱扣线圈架中心轴孔中，铁芯弹簧510也可以设置在脱扣线圈架中心轴孔中脱扣铁芯500的内侧端，脱扣铁芯500的内侧端设有凸台，铁芯弹簧510定位套设在该凸台上，这样更有利于脱扣铁芯500可靠工作，脱扣铁芯500外侧端设有凸台，并在凸台根部设有环状凹槽，锁扣片540由条状不锈钢片制成，一端开设有与所述环状凹槽相配的缺口，并弯折成“U”形使其具有更好的弹性，所述缺口卡在所述环状凹槽上构成联动，所述缺口可以是任何与环状凹槽相配的形状，但以“U”形为佳，脱扣铁芯500外侧段上还可设有环状凸缘以对脱扣铁芯500动作距离作合理限位；漏电检测电路中的测试线圈450和中性线圈460叠置于圆筒状磁环座中，测试线圈450和中性线圈460之间设有环形垫片，漏电检测电路中其它电子元件和磁环座同样固定安装在基板440上并由其上的印制线路相应连接，电磁脱扣线圈520与磁环座之间的位置上设置有复位装置座，正对上方的复位键130，复位杆550尾端与复位键130固定连接，靠近另一端设有环状锁扣卡槽，复位支架430为管状构件，本具体实施中为方形，复位支架430置于复位装置座中心，复位支架430两相对侧对称横向伸出一对托臂282、284，复位杆550上套设复位弹簧240和中间弹簧220，复位弹簧240两端分别抵在复位键130和中框190上，中间弹簧220两端分别抵在中框190和复位支架430上，中间弹簧220的设置是为了对开关机构触点接触力平衡状态作调整，复位杆550与复位支架430中心通孔动配合并插在其中，复位支架430下端固定嵌设金属支撑片490，支撑片490上固定设有垂直向下的柱状反向铁芯480，在反向铁芯480正下方对应位置的基板440上设置有直径与反向铁芯480动配合的通孔构成的导孔，所述反向铁芯480外套设反向弹簧470后端头***所述导孔中构成反向弹力支撑机构，所述反向弹力支撑机构与复位杆550、复位支架430同轴设置，弹力方向与复位杆550相对构成弹性复位机构对复位支架430构成弹性浮动支撑，使得复位支架430在所述导孔和复位杆550的导向下可在一定的范围内作轴向移动，插座极片201、211嵌设在基座150两侧的插槽中固定，并延伸至插座孔160下，其中部向中间伸出静触片200、210至托臂282、284的侧上方，静触片200、210上分别铆固有静触点290、260，动触片330、340折成“L”形，一端穿入磁环中心固插在基座150腔底上，另一自由端成“T”形，分别铆固有一对动触点400、390、420、410，自由端分别置于托臂282、284与静触片200、210之间，还可以在托臂282、284上表面正对动触片330、340的位置设置盲孔构成的型腔，型腔中设有螺旋弹簧620、630，对动触片330、340进行弹性支撑，在螺旋弹簧620、630的端部还可以加设端帽，更有利于可靠支撑，插座式接地故障线路断路器还设有左、右输出片350、360，左、右输出片350、360与左、右负载接线机构电气连接，左、右输出片350、360与插座极片201、211电气隔离，所述左、右输出片350、360各设置有一个触点280、270，所述左插座极片201静触片和左输出片350上的触点290、280对应设置在左动触片330一对触点400、390的上方，所述右插座极片211静触片和右输出片360上的触点260、270对应设置在右动触片340一对触点420、410的上方，动触点390、400、410、420和静触点290、260及左、右输出片350、360触点280、270相对，触点280、270及静触点290、260应同步与动触点390、410、400、420接触或分离；接触开关的触点由分离的接触动片570和接触静片600组成，所述接触动片570固定设置在复位支架430的托臂282或托臂284上，可采用卡槽卡接或铆接，所述接触静片600相对设置在接触动片570下方，本实施例中设置在左侧托臂282上，当然也可以设置在右侧，所述接触动片570与测试电阻电气连接，使测试电阻、接触开关组成的串联支路两端接点分别跨接在动触片的电源输入端LINE侧的两电源线间构成漏电信号模拟支路；安装轭铁110固定夹在基座150与上盖120之间，上盖120与基座150间由设置在四角的螺钉连接成一体。

下面对本实用新型漏电信号检测电路进行说明：

如图16所示，二极管D1-D4和电阻R3，电容C3构成整流及滤波电路为控制电路提供直流电源，其交流端与电源输入端LINE连接，电磁脱扣线圈520一端与输入电源线之一连接，另一端接至可控硅SCR正极并经可控硅SCR和整流桥与另一条输入电源线连接，可控硅SCR负极与直流负极连接，漏电信号放大电路选用RV4145集成电路，二条电源线均穿过测试磁环线圈和中性磁环线圈，测试磁环线圈和中性磁环线圈的输出端均接至漏电信号放大集成RV4145上，漏电信号放大集成RV4145的控制输出端经过电阻R5接至可控硅SCR的触发极，为提高抗干扰性能、防止误触发，在可控硅SCR的触发极与负极间并联上抗干扰电容C5。

下面将对本实用新型的工作过程作进一步详细说明：

如图5～8所示，插座式GFCI在脱扣状态下，处于压缩状态的反向弹簧470因弹力的回复作用，从而推动复位支架430向上运动，导致放在复位支架430上面带有触点的左动触片330、右动触片340一起运动，使接触动片570与接触静片600相分离，也就是说，GFCI在脱扣状态下，反向弹簧470恢复自由状态的弹力与左、右动触片330、340向下弯曲的弹力达到相同时，接触动片570与接触静片600处于断开状态。

在接线正确的情况下时，按下复位键130，使下按力克服复位弹簧240的弹力，由于复位杆550是在复位键130加工时注塑于一体的，所以复位杆550也会跟着向下运动。由于复位支架430的中心孔与锁扣片540的卡口545完全错开，所以复位杆550的端头顶在锁扣片540的上表面上，带动了复位支架430与锁扣片540一起向下运动，继而压缩反向弹簧470，此时，接触动片570也随之向下运动，直至接触动片570与接触静片600接触，而由于接触动片570是与测试电阻的一端导线的引线相接触，在此种情况下，就相当于按了一次测试键140，产生了一个漏电模拟信号，引起脱扣线圈520带电工作，使脱扣线圈520内的脱扣铁芯500动作。脱扣铁芯500的动作力就克服复位杆550顶端与锁扣片540表面间的摩擦力及铁芯弹簧510的弹力，由于脱扣铁芯500的颈部是卡于锁扣片540的卡口545内，于是脱扣铁芯500就拉动锁扣片540而运动，直至复位支架430的中心孔与锁扣片540的卡口545处于同心位置；此时，复位键130推动复位杆550穿过锁扣片540的卡口545，同时，反向弹簧470充分伸展，克服左、右动触片330、340自身弯曲产生的弹性回复力和中间弹簧220的弹力，推动复位支架430和左、右动触片330、340与接触静片600及接触动片570一起向上运动，使接触动片570与接触静片600相分离，于是，漏电信号随之消失，脱扣线圈520不带电，脱扣铁芯500也停止运动，铁芯弹簧510在弹性回复力的作用下，推动锁扣片540一起运动，使复位支架430中心孔和锁扣片540的卡口545错位，导致锁扣片540上的卡口545卡住复位杆550的环状锁扣卡槽处。当复位键130的外加下按力消除后，复位弹簧240克服左、右动触片的自身弯曲的弹性回复力及中间弹簧220被压缩后而产生的弹性回复力带动复位支架430一起向上运动，由于左、右动触片330、340的臂分别置于复位支架430左、右二端的托臂282、284上，于是，左、右动触片330、340也一起向上运动，直至左、右动触片330、340臂上的触点与左、右输出片350、360的触点280、270及静触片210、200上的静触点290、260同步与动触点390、410、400、420相接触，输入电源经左、右动触片330、340、静触片210、200为插座提供电源，同时经左、右输出片350、360为负载接线机构提供电源，实现了GFCI的复位。

如图9、10所示，当按下测试键140后，使其下的L形接触片230与测试电阻320一端导线引线相接触，或GFCI所在线路中有漏电流的存在，此漏电信号将通过GFCI内部的漏电信号检测电路放大，触发可控硅SCR使脱扣线圈520带电且处于工作状态，脱扣铁芯500动作，使复位支架430中心孔与锁扣片540的卡口545处于同心位置，锁住的复位杆550被释放，复位键130和复位杆550在复位弹簧240的弹性回复力作用下向上运动，回到脱扣状态下的初始位置。复位杆550被释放后，复位支架430在中间弹簧220的弹力和左、右动触片330、340弹性回复力的共同作用下，向下运动，直至与反向弹簧470的弹力汇合并处于平衡状态，而此时，左、右动触片330、340上的触点390、400、410、420与左、右输出片350、360的触点280、270及静触片210、200上的静触点290、260处于相分离状态，从而实现了GFCI的脱扣。

在接线错误的情况下时，按下复位键130后，左、右动触片和复位支架430随着锁扣片540一起向下运动，接触动片570也随之向下运动，直至接触动片570与接触静片600相接触，但此时由于输入电源被分离的动触点390、400、410、420和静触点290、260隔离，漏电信号模拟支路不能产生漏电模拟信号，电磁脱扣机构不动作，反向接线保护装置使GFCI不能复位。由于复位支架430的中心孔与锁扣片540的卡口545仍处于错位状态，所以复位杆550不能被锁扣片540卡住，当施加给复位键130的外在力去除后，复位键130及复位杆550在复位弹簧240的弹性回复力作用下向上运动，回到脱扣状态下的初始位置。反向弹簧470的弹力克服中间弹簧220的弹力及左、右动触片弯曲产生的弹性回复力，来推动复位支架430并拉动锁扣片540一起向上运动，也推动左、右动触片330、340一起向上运动，直至达到上、下力量的平衡，但此时动触片330、340上的触点390、400、410、420并不能和静触片200、210上的触点290、260相接触，复位键130仍处于脱扣状态下的情形。

本实用新型的虽以20A的GFCI为例来说明，但对于15A的GFCI的插座部分，以及带有指示灯结构的，其工作原理都是一样的，对于15A，仅插片形状有在差别，对于带有指示灯结构的，仅电子线路中多一个LED、电阻、二极管等电子元件形成的闭合回路。故在此不再重复说明。

Claims (7)

1、一种具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，包括复位键(130)、一对动触片(330、340)、一对带有静触片(200、210)的插座极片(201、211)、漏电信号检测电路及受所述漏电信号检测电路控制而动作的电磁脱扣机构，动触片(330、340)和静触片(210、200)上分别铆固有动触点(390、400、410、420)和静触点(290、260)，其特征在于：所述接地故障线路断路器还设有反向接线保护装置，所述反向接线保护装置包括复位杆(550)、复位弹簧(240)、复位支架(430)、反向弹力支撑机构及电磁脱扣机构和锁扣片(540)、接触开关，所述复位杆(550)尾端与复位键(130)固定连接，靠近另一端设有环状锁扣卡槽，复位弹簧(240)套设在复位杆(550)上，复位弹簧(240)两端分别抵在复位键(130)和中框(190)上，所述的复位支架(430)为管状构件，两侧对称横向伸出托臂(282、284)，所述动触片(330、340)自由端分别设置在托臂(282、284)上方，所述插座式接地故障线路断路器还设有左、右输出片(350、360)，左、右输出片(350、360)与左、右负载接线机构电气连接，所述左、右动触片(330、340)各设有成对触点(390、400、410、420)，左、右输出片(350、360)与插座极片(201、211)电气隔离，所述左、右输出片(350、360)各设置有一个触点(280、270)，所述左插座极片(201)静触片和左输出片(350)上的触点(290、280)对应设置在左动触片(330)一对触点(400、390)的上方，所述右插座极片(211)静触片和右输出片(360)上的触点(260、270)对应设置在右动触片(340)一对触点(420、410)的上方，动触点(400、390、420、410)和静触点(290、260)及左、右输出片(350、360)触点(280、270)相对，复位杆(550)与复位支架(430)中心通孔动配合并插在其中，所述反向弹力支撑机构与复位杆(550)、复位支架(430)同轴设置，弹力方向与复位杆(550)相对构成弹性复位机构对复位支架(430)构成弹性浮动支撑；所述锁扣片(540)一端折成“U”型，所述电磁脱扣机构包括脱扣线圈支架、脱扣线圈(520)及脱扣铁芯(500)和铁芯弹簧(510)，轴线与弹性复位机构轴线相垂直，所述脱扣铁芯(500)外侧端设有凸台，凸台根部设有环状凹槽，所述锁扣片(540)“U”形端设有与所述环状凹槽相配的缺口，所述缺口卡在环状凹槽上与脱扣铁芯(500)构成联动；所述复位支架(430)上设有宽度略大于锁扣片(540)、与复位支架(430)中心轴垂直的槽口，与“U”型端相对的另一端侧上设有直径略大于复位杆(550)的圆孔构成卡口(545)且穿入所述槽口中，并可在脱扣铁芯(500)的牵引下在槽口中前后滑动，前后滑动的位移应能使卡口(545)在与复位杆(550)端部对齐和错开之间转换，所述卡口(545)与锁扣卡槽形成锁扣结构；所述接触开关与测试电阻的串联支路跨接在两输入端上构成的漏电信号模拟支路，接触开关在复位键(130)下按状态闭合。

2、根据权利要求1所述的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述接触开关的触点由分离的接触动片(570)和接触静片(600)组成，所述接触动片(570)固定设置在复位支架(430)的托臂(282)或托臂(284)上，所述接触静片(600)相对设置在接触动片(570)下方。

3、根据权利要求1所述的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述复位杆(550)上还套设有中间弹簧(220)，中间弹簧220两端分别抵在中框190和复位支架430上。

4、根据权利要求1或2或3的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述复位支架(430)下端固定嵌设金属支撑片(490)，支撑片(490)上固定设有轴线与复位支架(430)轴线重合的、垂直向下的柱状反向铁芯(480)，在反向铁芯(480)正下方对应位置的设置有直径与反向铁芯(480)动配合的通孔构成的导孔，所述反向铁芯(480)外套设反向弹簧(470)后端头***所述导孔中构成反向弹力支撑机构。

5、根据权利要求1或2或3所述的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述托臂(282、284)上表面正对动触片(330、340)的位置设有盲孔构成的型腔，型腔中设有螺旋弹簧(620、630)对动触片(330、340)进行弹性支撑。

6、根据权利要求4述的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述托臂(282、284)上表面正对动触片(330、340)的位置设有盲孔构成的型腔，型腔中设有螺旋弹簧(620、630)对动触片(330、340)进行弹性支撑。

7、根据权利要求5述的具有反向接线保护功能的插座式接地故障线路断路器，其特征在于：所述托臂(282、284)上表面正对动触片(330、340)的位置设有盲孔构成的型腔，型腔中设有螺旋弹簧(620、630)对动触片(330、340)进行弹性支撑。

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