專利名稱：用于配電系統(tǒng)的保護布線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電布線裝置，并且更具體而言涉及具有保護特征的電布線裝置。
背景技術(shù)：
電路保護裝置的示例包括接地故障電路斷路器(GFCIs)、電弧故障電路斷路器 (AFCIs)、或者在一個保護裝置中既包括GFCIs又包括AFCIs的裝置。電路通常包括被設置在電路斷路器箱、雙相插座、電插頭等等中的至少一個保護裝置。最常見的故障狀態(tài)是接地故障和電弧故障。保護裝置的作用就是檢測故障，然后對負載電路斷電以基本上消除電擊或著火的可能性。電弧故障是兩個或更多個導體之間的電氣放電。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知兩種類型的電弧故障；它們包括并聯(lián)電弧故障和串聯(lián)電弧故障。另一方面，接地故障是當載流(火線) 導體接地從而生成非期望的電流路徑時發(fā)生的狀態(tài)。所述非期望的電流路徑意味著電擊危險。接地中性狀態(tài)是當負載中線端子、或連接到所述負載中線端子的導體接地時發(fā)生的另一種故障狀態(tài)。雖然這種狀態(tài)并不代表立即電擊危險，但是隱藏的雙故障狀態(tài)可能導致嚴重的傷害或意外。通常地，保護裝置包括退化和發(fā)生故障的電子和機械部件，使得所述部件經(jīng)歷壽命終止(EOL)狀態(tài)。部件故障可能因為多種原因而發(fā)生。故障可能由于電子部件的正常老化而發(fā)生。機械部件可能變得銹蝕、經(jīng)歷機械磨損、或者由于機械濫用產(chǎn)生故障。當安裝時過載，裝置也可能發(fā)生故障。諸如閃電的電功率浪涌也可能導致故障。如果傳感器、檢測器、 開關(guān)、螺線管和/或電源中的任意一個發(fā)生故障，即，存在EOL狀態(tài)，則GFCI可能不會跳閘， 使用戶暴露為經(jīng)歷嚴重的傷害或死亡。因此，在EOL狀態(tài)下中止向負載電路供電的保護裝置是期望的。因此，需要一種保護裝置，其具有用于檢測電氣部件和電氣-機械部件二者的故障的測試特征。此外，需要一種具有單獨的測試機構(gòu)的裝置，其被配置成響應于前述EOL狀態(tài)而中止向負載電路供電。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了上述需求。因此，本發(fā)明涉及一種保護裝置，其具有用于檢測電氣部件和電氣機械部件二者的故障的測試特征。本發(fā)明的保護裝置還包括單獨的測試機構(gòu)，其被配置成響應于上述EOL狀態(tài)而中止向負載電路供電。本發(fā)明的一個方面涉及一種用于配電系統(tǒng)的保護布線裝置，所述裝置包括多個線路端子，其包括火線端子和中線端子；多個負載端子，其包括多個饋通負載端子和多個插座負載端子；故障檢測電路，其耦合到所述多個線路端子，所述故障檢測電路被配置成響應于檢測到所述配電系統(tǒng)中的至少一個預定擾動而提供故障檢測信號；致動器組件，其耦合到所述故障檢測電路，所述致動器裝置被配置成響應于所述故障檢測信號或響應于實現(xiàn)的電子測試故障狀態(tài)而提供致動器激勵；復位機構(gòu)，其包括被耦合到機械連接的用戶可觸及按鈕；電路斷路器，其耦合到所述致動器裝置和所述復位機構(gòu)，所述電路斷路器包括四組中斷觸點，所述四組中斷觸點被配置成在復位狀態(tài)下在所述多個線路端子和所述多個負載端子之間提供電氣連接性，并且被配置成在跳閘狀態(tài)下中斷所述電氣連接性，當響應于所述用戶可觸及按鈕的用戶致動而通過機械連接嚙合所述電路斷路器時，實現(xiàn)所述復位狀態(tài)， 當響應于所述致動器激勵而將所述電路斷路器從所述機械連接斷開時，實現(xiàn)所述跳閘狀態(tài)；測試設備，其包括測試電路，所述測試電路被配置成周期性產(chǎn)生不執(zhí)行軟件指令的至少一個第一測試信號，所述至少一個第一測試信號被配置成引起對應于所述至少一個預定擾動的模擬故障，所述測試設備還包括被配置成產(chǎn)生第二測試信號的手動測試電路；測試監(jiān)測電路，其在不執(zhí)行軟件指令的情況下操作并且被耦合到所述故障檢測電路和所述致動器組件，所述測試監(jiān)測電路被配置成響應于接收到對應于所述第一測試信號的所述故障檢測信號而實現(xiàn)電子測試驗證狀態(tài)，并且響應于在第一預定時間段內(nèi)沒有檢測到對應于所述第一測試信號的所述故障檢測信號而實現(xiàn)所述電子測試驗證狀態(tài)，所述測試監(jiān)測電路被配置成如果所述電路斷路器未能響應于所述電子測試故障狀態(tài)或未能響應于檢測到所述致動器裝置中的故障而實現(xiàn)跳閘狀態(tài)，則實現(xiàn)壽命終止檢測狀態(tài)；以及壽命終止電路組件，其耦合到所述測試監(jiān)測電路，所述壽命終止電路組件被配置成響應于所述壽命終止檢測狀態(tài)而將所述多個線路端子與所述多個負載端子去耦合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述致動器組件包括耦合到跳閘螺線管的第一硅控整流器，并且所述壽命終止電路組件包括耦合到所述跳閘螺線管的第二硅控整流器。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在下面被詳細闡述，從通過在這里描述地包括以下的詳細說明、權(quán)利要求和附圖來實踐本發(fā)明而得到的說明和認識中，一部分對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是容易理解的。應該理解地是，前述一般性的說明以及以下的詳細說明僅僅是本發(fā)明的示例，旨在為理解所要求保護的本發(fā)明的本質(zhì)和特征來提供概述或框架。附圖用于提供對于本發(fā)明的進一步理解，被并入并且構(gòu)成說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各種實施例，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原則和實施。

圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的電氣裝置的示意圖；圖2是圖I所示電氣裝置中采用的壽命終止機構(gòu)的具體透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電氣裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的閉鎖機構(gòu)的細節(jié)圖；圖5是圖4的閉鎖機構(gòu)的另一視圖；圖6是圖4的閉鎖機構(gòu)的再一視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在具體參考本發(fā)明的示范性實施例，在附圖中示出了所述實施例的示例。盡可能地，在整個附圖中相同的附圖標記指代相同或類似的部件。本發(fā)明的保護裝置的示范性實施例示出在圖I中，并且一般通篇由附圖標記10表示。[0018]如這里所體現(xiàn)以及圖I所描述地，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電氣裝置10。 雖然圖I的示意圖涉及GFCI，但是可以本發(fā)明等同應用于AFCI和/或其它這樣的保護裝置。裝置10包括耦合到接地故障傳感器100和接地中性傳感器102的火線觸點200 以及中線觸點20。如圖I所示，傳感器100和傳感器102的輸出耦合到檢測器104。檢測器104輸出端(引腳7)連接到硅控整流器(SCR)SCR 106的控制輸入端。布線裝置10包括跳閘機構(gòu)，其包括耦合到檢測器104的接地故障傳感器100和接地中性傳感器102。檢測器104耦合到硅控整流器(SCR) 106，其通過檢測器104根據(jù)傳感器(100，102)輸出來控制。SCR 106耦合到螺線管52。當SCR 106由檢測器104導通時，螺線管52通電。位于螺線管52中的柱塞使閉鎖機構(gòu)80嚙合，從而打開觸點組件15中的觸點。觸點組件15設置在線路端子(20，200)、負載端子(30,300)以及插座負載端子(42,48)之間。觸點組件15 被配置為在閉鎖機構(gòu)80處于復位狀態(tài)時，在線路端子(20，200)、負載端子(30，300)以及插座負載端子(42，48)之間建立電氣連接性。觸點組件15被配置為當閉鎖機構(gòu)80處于跳閘狀態(tài)時，使線路端子(20，200)斷開與負載端子(30，300)和插座負載端子(42，48)的連接。關(guān)于觸點機構(gòu)15，中線端子20連接到觸點構(gòu)件24和觸點構(gòu)件28。觸點構(gòu)件24 和28可操作地稱合到閉鎖機構(gòu)80。換句話說，當閉鎖機構(gòu)80置于復位狀態(tài)時,觸點構(gòu)件 24將中線端子20連接到中線負載饋通端子30并且觸點構(gòu)件28將中線端子20連接到中線插座觸點42。當觸點構(gòu)件24與觸點32電連接并且觸點構(gòu)件28與觸點構(gòu)件46電連接時， 連接性被建立。另外，當螺線管52驅(qū)動閉鎖機構(gòu)80到跳閘狀態(tài)時，觸點構(gòu)件24和28被偏轉(zhuǎn)成分別中斷與觸點32和46的電氣連接性?；鹁€導電路徑中的可移動觸點組件是相同的?？梢苿佑|點構(gòu)件240和280分別與固定觸點320和460配合。在這樣做時，根據(jù)閉鎖機構(gòu)80是處于復位狀態(tài)還是跳閘狀態(tài)，它們使該熱線路端子200與火線負載饋通端子300和中線插座觸點48電氣耦合/去耦合。圖I所示的觸點組件15表示通常所說的四極觸點機構(gòu)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)裝置的機械實現(xiàn)的特性，本發(fā)明的觸點組件15可以是任何合適的型號。 例如，觸點組件15可以采用懸臂式觸點組件、橋結(jié)構(gòu)、匯流排設置、固態(tài)器件或任何合適的觸點機構(gòu)。在四極設置中，插座負載端子和饋通端子在跳閘狀態(tài)下彼此電隔離，并且斷開與線路端子的連接。本發(fā)明的觸點組件15還可以實施為通常所說的兩極機構(gòu)。在兩極實施例中，觸點組件15與上述類似，除了觸點對28和46、280和460中的每一個被不間斷導電路徑所代替。 因此，插座端子42直接且不間斷地連接到負載端子30。該連接由虛線43表示。同樣地，插座端子48直接且不間斷連接到負載端子300。該連接由虛線49表示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所意識到的，在兩極設置中，雖然插座負載端子和饋通端子與跳閘狀態(tài)下的線路斷開連接， 但是它們在跳閘狀態(tài)下彼此未電隔離。本發(fā)明的觸點組件15還可以實施為通常所說的三極機構(gòu)。在三極實施例中，觸點組件15與上述類似，除了觸點對28和46、或者280和460被不間斷導電路徑所代替。因此，插座端子42直接且不間斷連接到負載端子30，由虛線43表示，或者插座端子48直接且不間斷連接到負載端子300，由虛線49表示。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所意識到的，雖然插座負載端子和饋通端子與跳閘狀態(tài)下的線路斷開連接，但是在三極設置中，在跳閘狀態(tài)下，不會從負載端子向饋通負載端子供電。裝置10還包括耦合到閉鎖機構(gòu)80的復位機構(gòu)60。像上面簡要說明的那樣，通過螺線管52將閉鎖80驅(qū)動到跳閘狀態(tài)。一旦故障被清除并且用戶意識到裝置10已經(jīng)跳閘， 則用戶按下復位按鈕60以恢復服務。當復位按鈕60被啟動時，閉鎖機構(gòu)80關(guān)閉，或者允許位于觸點組件15中的觸點關(guān)閉，以為插座負載和饋通負載重啟AC電源。裝置10包括電子測試(TEST)按鈕50。如果裝置10正確運行，則當測試按鈕50 被用戶按下時，閉鎖機構(gòu)80被驅(qū)動至跳閘位置。具體而言，如圖I所建議的示意圖，當電氣測試按鈕50由用戶致動時產(chǎn)生模擬接地故障的差分電流。當傳感器100和檢測器104檢測到故障狀態(tài)時，跳閘螺線管52被點火(fired)。響應于此，觸點32、46、320和460打開， 斷開線路、負載和插座觸點的連接。本發(fā)明還包括跳閘指示電路130。當裝置10跳閘時，激活跳閘指示器130。跳閘指示器130包括與開關(guān)35并聯(lián)的部件1 9、1 13、1 14和01(1^)。當裝置10跳閘時，LED Dl 發(fā)光。然而，當觸點復位時，LED兩端沒有電勢差且Dl不發(fā)光。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到， 指示器130可以包括聲音報警器和照明裝置。本發(fā)明的一個特征涉及設置在壽命終止(EOL)電路120中單獨的EOL功能。EOL 電路120包括電阻器R19-R25、測試按鈕50、SCR Q4和二極管D5。電阻器R20-R22和SCR Q4形成閉鎖電路。R21和R22設置在被配置成控制Q4操作的分壓器中。R23和R24耦合到 Q4。R23和R24是表面安裝的可熔電阻器，其控制EOL機構(gòu)的激活。當GFCI復位以產(chǎn)生通過R25的模擬故障時，用戶按下測試按鈕50。同時，120VAC 電源被施加到可熔電阻器R21。如果GFCI被正確操作，傳感器100、檢測器104和其它GFCI 電路將響應該模擬故障并且使閉鎖機構(gòu)80在大約25微秒內(nèi)跳閘。即使測試按鈕50仍舊被按下，流經(jīng)R25的模擬故障電流被終止。同時，從R21去除電力。如果GFCI電路未被正確操作，則不能以上述方式跳閘。響應于AC電源的連續(xù)施加，可熔電阻器R21的電阻顯著增加，從而改變R21/R22分壓器的值。反過來，R20和R19兩端的電壓變得足以導通Q4，并且電流開始流經(jīng)R23和R24。當電力持續(xù)施加足夠長的時間段時，電阻器R23和R24的電阻值增加。該值將從數(shù)千歐姆增加到超過10兆歐姆。結(jié)果， R23和R24開始變得過熱并且使得將R23和R24固定到印刷電路板12上的焊料失效。焊料熔化后，電阻器R23和R24被置換，激活EOL觸點120。當電阻器R23、R24的溫度大于閾值時，線路端子(20，200)與饋通負載端子(30，300)以及插座負載端子(42，48)去耦合，而與電路中斷觸點15的狀態(tài)無關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，由于電阻器R23、R24并聯(lián)設置，所以它們分別發(fā)熱。電阻器R23被配置成打開EOL觸點121之一，同時電阻器R24被配置成單獨打開另一個。在本發(fā)明的替代實施例中，將單個可熔電阻器配置成加熱并且打開兩個EOL觸點121。在替代實施例中，裝置10可以包括設置在電源和SCR 106的控制輸入端之間的測試按鈕50’。當按鈕50’被按下時，SCR 106導通并且裝置10跳閘。這樣，測試按鈕50’ 檢查SCR 106和螺線管52的可操作性，但是不檢查傳感器100、102或檢測器104的可操作性。由測試按鈕50’產(chǎn)生的測試信號不是外部故障狀態(tài)的模擬。開關(guān)50’簡單地啟動電流以導通SCR 106。如果SCR 106導通并且使得跳閘機構(gòu)操作，EOL 120機構(gòu)未被激活。如果
7跳閘機構(gòu)未運行，則EOL 120將操作。如圖I所示，測試按鈕50和復位按鈕60是單獨的用戶可觸及按鈕。在替代實施例中，測試功能可以并入到復位按鈕60，以建立組合復位/測試按鈕。下面詳細說明的圖
4-6提供了組合復位/測試按鈕的機械實現(xiàn)方式。在圖4-6中，測試觸點5”耦合到復位按鈕，并且由此不能由用戶直接觸及。然而，當組合按鈕被激活時關(guān)閉測試觸點50”。一方面， 如果裝置10處于跳閘狀態(tài)，則組合按鈕60被按下且釋放以前述方式復位電路中斷觸點15。 在裝置復位之前，關(guān)閉測試觸點50”以激活測試周期。如果保護裝置可操作，不會激活常規(guī)的電路功能和EOL機構(gòu)120。然而，如果裝置10經(jīng)歷EOL狀態(tài)，該EOL機構(gòu)120被激活，并且負載端子與線路端子永久去耦合。每次組合按鈕被激活時進行EOL確定，是否復位該裝置或者測試處于復位狀態(tài)的裝置。該裝置的周期性測試通常要求按月進行或者在每次使用該裝置之前進行。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應意識到，測試按鈕50’ (圖I中所示)也可以被并入到所述組合結(jié)構(gòu)。如這里所體現(xiàn)以及圖2所描述的，公開了圖I所示的EOL機構(gòu)120的透視圖。將電阻器R23和R24焊接到印刷電路板(PCB) 12的下側(cè)。開口與電阻器R23和R24對準地設置在PCB 12中。電阻器R23和R24防止彈簧加載柱塞122延伸穿過板12中的開口 126。 每個柱塞122被配置成支撐電連接匯流排構(gòu)件124。每個匯流排124將線路端子(20，200) 耦合到觸點組件15。如上所述，當支持R23和R24的焊料熔化時，彈簧加載柱塞122被驅(qū)動通過孔，中斷線路端子和負載端子之間的連接。一旦發(fā)生這種情況，沒有機構(gòu)來復位該裝置。因此，必須更換裝置。在替代實施例中，電阻器R23、R24被配置成熔化并“燒毀”打開。 結(jié)果是類似的。彈簧加載柱塞122被驅(qū)動通過孔，中斷線路端子和負載端子之間的連接。在替代實施例中，EOL機構(gòu)是單極機構(gòu)，其中斷到線路端子20或線路端子200 (未示出)的電氣連接性。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，在單極設置中，單極的開口用于中止從線路向負載傳輸功率。在再一替代實施例中，壽命終止機構(gòu)設置于負載端子和電路斷路器之間，作為雙極機構(gòu)。響應于壽命終止狀態(tài)，一極中斷線路端子和相應的饋通端子之間的電氣連接性。響應于壽命終止狀態(tài)，另一極中斷線路端子和相應的插座端子之間的電氣連接性。參見圖3，公開了本發(fā)明的電氣裝置的替代示意圖。該實施例將自動測試電路與壽命終止電路結(jié)合。這種設計可以結(jié)合本發(fā)明的任何一個實施例來實施。該電路與圖I描述的電路類似，并且壽命終止電路/機構(gòu)與上述所顯示的類似。裝置10包括耦合到接地故障傳感器100和接地中性傳感器102的火線觸點200 和中線觸點20。接地故障傳感器100和接地中性傳感器102耦合到檢測器104。接地中性傳感器102包括分別耦合到火線端子200和中線端子20的飽和磁芯150和繞組152。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，典型的做法是故意使接地中線端子20位于配電系統(tǒng)的服務面板。在實際的接地中性狀態(tài)下，中線負載端子30不經(jīng)意地接地。接地中性故障狀態(tài)以及通過經(jīng)端子20和30接地的最終路徑，可以通過電氣回路 154來模擬。當電氣回路154關(guān)閉時，飽和磁芯150在電氣回路154中感應電流尖峰。芯 150中磁場的逆轉(zhuǎn)相對于AC電源中的過零。磁場的逆轉(zhuǎn)產(chǎn)生了電流尖峰。在AC電源的負半周期部分期間，在負過零點過度期間產(chǎn)生的電流尖峰產(chǎn)生一信號。該信號通過接地故障傳感器100被感測為差分信號，并且由接地故障檢測器104檢測到。作為響應，SCR 106使得螺線管52能夠使閉鎖機構(gòu)80跳閘。當開關(guān)156導通時，實現(xiàn)模擬接地中性狀態(tài)，從而閉合電氣回路154。在負半周期， 控制電路158導通開關(guān)156。因此，在AC電源信號的負半周期部分而不是在正半周期部分產(chǎn)生電流尖峰。注意到，雖然接地故障檢測器104的輸出162嘗試激活SCR 106，但是它做不到，因為SCR 106在負半周期反向偏置。結(jié)果，模擬故障測試不能導通SCR 106。然而， EOL檢查電路160使用來自接地故障檢測器104的輸出信號162來判斷壽命終止狀態(tài)是否已經(jīng)產(chǎn)生。響應于真實的接地故障或接地中性狀態(tài)，接地故障檢測器104向SCR 106發(fā)送信號，以激活螺線管52，使得閉鎖機構(gòu)80在AC電源的正半周期部分跳閘。在替代實施例中，裝置10包括開關(guān)156’，作為自動模擬接地故障的部件。裝置10 可以結(jié)合這些測試功能的一個或兩個。接地故障測試同樣發(fā)生在AC電源的負半周期。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉任意數(shù)量的模擬信號，其可以被EOL電路使用以確定裝置的操作狀態(tài)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，任何合適的裝置都可以用于實施開關(guān) 156 (156’)。例如，開關(guān)機構(gòu)156 (156，)可以使用MOSFET器件來實現(xiàn)，例如，被設計為MPF930 并且由ON半導體所制造的器件。在另一實施例中，開關(guān)156(156’)可以單片集成在接地故障檢測器104中。當以上述方式引入模擬接地中性狀態(tài)時，在AC電源的負半周期部分為延時器164 提供測試接受信號。延時器164包括在接收到測試接受信號時使電容器168放電的晶體管 166。在AC線路循環(huán)的剩余部分，由電源170通過電阻器172為電容器168充電。此外，如果在GFCI 10中存在內(nèi)部故障，則不產(chǎn)生測試接受信號并且晶體管166不導通。結(jié)果，電容器168繼續(xù)充電直到達到預定電壓為止。在預定電壓處，在AC電源信號的正半周期部分激活SCR 174。作為響應，螺線管52將閉鎖機構(gòu)80驅(qū)動至跳閘狀態(tài)。注意到，接地故障檢測器104和檢查電路160從電源170獲得電力?？梢栽黾尤哂嗖考?，使得如果一個部件到達壽命終止，則其它部件還能保持接地故障檢測器104的操作，從而提高了可靠性，或者至少確保了檢查電路160的連續(xù)操作。例如，電源中的電阻器 172可以裝置有并聯(lián)電阻器。作為另一示例，可以包括電阻器176，以防止在接地故障檢測器104短路時電源電壓崩潰。顯然，如果電源電壓崩潰，則可以防止延時器168發(fā)送壽命終止狀態(tài)的信號。本發(fā)明不應該被理解為限于前述示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，多個冗余部件可以包括在裝置10中。如果閉鎖機構(gòu)80和/或螺線管52經(jīng)歷壽命終止狀態(tài)，則檢查電路160是無效的。 例如，螺線管52可以具有電氣不連續(xù)性。通過本發(fā)明通過將SCR174連接到壽命終止端子電阻器R23、R24而不是連接到螺線管52，可以排除該故障模式。該實施例由虛線178示出。 當然，EOL電阻器R23、R24前面已經(jīng)描述過了。在壽命終止時，SCR 174通過R23、R24傳導電流以使它們出故障，導致EOL觸點121永久將線路端子與負載端子斷開連接。電阻器R23、R24的去除導致裝置10的負載側(cè)與AC電源的永久去耦合。因此，重要的是，電阻器的去除(或燒毀)僅在響應真實的EOL狀態(tài)時發(fā)生，不是由于某些干擾環(huán)境， 例如瞬態(tài)電氣噪聲。例如，SCR 174可以響應于瞬態(tài)噪聲事件而導通。然而，可以包括耦合二極管180以在錯誤的EOL狀態(tài)下對電阻器R23、R24去耦合。當SCR 174導通時，耦合二極管180允許SCR 174激活螺線管52。閉鎖機構(gòu)80跳閘，于是電阻器R23、R24從電源斷開連接。如之前實施例那樣，裝置10包括跳閘指示器182，其可以是可聽和/或可視指示器。本發(fā)明可以包括EOL指示器，其在裝置10達到壽命終止時被激活。EOL指示器183 設置在觸點121兩端。當然，在壽命終止狀態(tài)發(fā)生之前，觸點121兩端沒有電勢差。然而， 當觸點121響應于壽命終止狀態(tài)而打開時，激活EOL指示器183。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該意識到，指示器183可以包括聲音報警器和發(fā)光器件。指示器183在壽命終止時發(fā)射穩(wěn)定的輸出，或者非穩(wěn)定輸出，例如蜂鳴聲或閃光。參見圖4，公開了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的閉鎖機構(gòu)80的詳細視圖。在圖4中，設置在中線懸臂21上的觸點24與雙負載懸臂觸點32分離，并且將插座觸點46固定在跳閘狀態(tài)。當然，中線懸臂21耦合到中線端子20。雙負載懸臂觸點32連接到懸臂31，懸臂31 又連接到中線饋通端子30。通過對復位按鈕60施加向下的力來實現(xiàn)復位。復位插腳824 上的肩部1400向下受力。在圖4所述的實施例中，示出了測試觸點50’(50”)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以在沒有結(jié)合測試觸點50’(50”)的情況下實現(xiàn)閉鎖機構(gòu)80和復位機構(gòu)60。然而，在圖4中，插腳824在開關(guān)50’(50”)上向下受力以實現(xiàn)測試循環(huán)。在圖5中，中線觸點24、負載觸點32和固定插座觸點46仍舊是分離的。另一方面，完全閉合開關(guān)50’(50”)以產(chǎn)生模擬故障狀態(tài)。模擬故障信號被感測和檢測，導致螺線管52來激活電樞51。電樞51沿著所示方向移動，允許閉鎖826中的孔828與肩部1400對準。由于不再受肩部1400限制，施加到組合按鈕60的向下的力導致肩部1400繼續(xù)向下移動。參見圖6，由于肩部1400設置閉鎖826之下，不能對閉鎖826施加向下的力。因此，開關(guān)50’(50”)打開導致測試信號停止。結(jié)果，螺線管52去激勵。電樞51響應于彈簧 834和閉鎖826的偏置力被施加于閉鎖擒縱機構(gòu)830而沿著所示方向移動。結(jié)果，裝置10 復位，閉合觸點24、32和46。此外，EOL機構(gòu)120未被激活，因為開關(guān)50’(50”)僅持續(xù)使裝置10跳閘的時間閉合，即大約25微秒。這對于激活EOL機構(gòu)來說時間太短了。另一方面，如果保護裝置10的電路經(jīng)歷EOL狀態(tài)，則電樞51不響應于開關(guān) 50’(50”)的閉合而移動。肩部1400持續(xù)裝置預計的跳閘時間基本更長的時間繼續(xù)保持開關(guān)50’(50”)閉合，即，至少500微秒。因此，EOL機構(gòu)120被配置成以前述方式激活。如果保護裝置10的閉鎖機構(gòu)80經(jīng)歷EOL狀態(tài)，例如，由于污垢或腐蝕，電樞51或閉鎖826不能移動，開關(guān)50’(50”)將持續(xù)比裝置預計的跳閘時間基本更長的時間保持閉合。因此，裝置10響應GFCI電路中的EOL狀態(tài)以及機械EOL狀態(tài)。如果設置了開關(guān)50’(50”)，可以通過耦合到閉鎖826的用戶可觸及按鈕(未示出)使閉鎖機構(gòu)80跳閘。當按鈕被按下時，閉鎖826沿著圖5所示的方向移動，從而導致機構(gòu)跳閘。如上所述，閉鎖機構(gòu)80的復位可以通過按下復位按鈕60來實現(xiàn)。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在覆蓋本發(fā)明所附權(quán)利要求和等價物范圍內(nèi)所提供的修改和變型。
權(quán)利要求1.一種用于配電系統(tǒng)的保護布線裝置，所述裝置包括多個線路端子，其包括火線端子和中線端子；多個負載端子，其包括多個饋通負載端子和多個插座負載端子；故障檢測電路，其耦合到所述多個線路端子，所述故障檢測電路被配置成響應于檢測到所述配電系統(tǒng)中的至少一個預定擾動而提供故障檢測信號；致動器組件，其耦合到所述故障檢測電路，所述致動器裝置被配置成響應于所述故障檢測信號或響應于實現(xiàn)的電子測試故障狀態(tài)而提供致動器激勵；復位機構(gòu)，其包括被耦合到機械連接的用戶可觸及按鈕；電路斷路器，其耦合到所述致動器裝置和所述復位機構(gòu)，所述電路斷路器包括四組中斷觸點，所述四組中斷觸點被配置成在復位狀態(tài)下在所述多個線路端子和所述多個負載端子之間提供電氣連接性，并且被配置成在跳閘狀態(tài)下中斷所述電氣連接性，當響應于所述用戶可觸及按鈕的用戶致動而通過機械連接嚙合所述電路斷路器時，實現(xiàn)所述復位狀態(tài)， 當響應于所述致動器激勵而將所述電路斷路器從所述機械連接斷開時，實現(xiàn)所述跳閘狀態(tài)；測試設備，其包括測試電路，所述測試電路被配置成周期性產(chǎn)生不執(zhí)行軟件指令的至少一個第一測試信號，所述至少一個第一測試信號被配置成引起對應于所述至少一個預定擾動的模擬故障，所述測試設備還包括被配置成產(chǎn)生第二測試信號的手動測試電路；測試監(jiān)測電路，其在不執(zhí)行軟件指令的情況下操作并且被耦合到所述故障檢測電路和所述致動器組件，所述測試監(jiān)測電路被配置成響應于接收到對應于所述第一測試信號的所述故障檢測信號而實現(xiàn)電子測試驗證狀態(tài)，并且響應于在第一預定時間段內(nèi)沒有檢測到對應于所述第一測試信號的所述故障檢測信號而實現(xiàn)所述電子測試驗證狀態(tài)，所述測試監(jiān)測電路被配置成如果所述電路斷路器未能響應于所述電子測試故障狀態(tài)或未能響應于檢測到所述致動器裝置中的故障而實現(xiàn)跳閘狀態(tài)，則實現(xiàn)壽命終止檢測狀態(tài)；以及壽命終止電路組件，其耦合到所述測試監(jiān)測電路，所述壽命終止電路組件被配置成響應于所述壽命終止檢測狀態(tài)而將所述多個線路端子與所述多個負載端子去耦合。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于所述測試監(jiān)測電路包括計時器電路，所述計時器電路被配置成測量過去的時間，當所述第一預定時間段過去時所述計時器電路產(chǎn)生所述電子測試故障狀態(tài)，并且其特征在于，所述電子測試驗證狀態(tài)對由所述計時器電路測量的所述過去的時間進行復位。
3.如權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于所述四組中斷觸點的一部分在所述跳閘狀態(tài)下使所述多個饋通負載端子和所述多個插座負載端子去耦合。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于還包括輔助開關(guān)，所述輔助開關(guān)包括在所述跳閘狀態(tài)下打開并且在所述復位狀態(tài)下閉合的至少一組觸點。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述故障檢測電路通過所述輔助開關(guān)耦合至所述多個線路端子，當所述輔助中斷觸點處于所述打開狀態(tài)時，使得適用于所述故障檢測電路的電力的量基本上減少。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于當所述輔助開關(guān)處于打開狀態(tài)時，所述故障檢測電路通過指示器電路接收來自所述多個線路端子的電力，所述指示器電路包括跳閘指示器。
7.如權(quán)利要求1、2、4或5中的任一項所述的裝置，其特征在于所述故障檢測電路被耦合成從所述多個線路端子接收電力，從而在所述跳閘狀態(tài)下，使得適用于所述故障檢測電路的電力的量基本上減少。
8.如權(quán)利要求1、2、4或5中的任一項所述的裝置，其特征在于所述壽命終止電路組件包括稱合到壽命終止中斷機構(gòu)的壽命終止電路，所述壽命終止中斷機構(gòu)基本上獨立于所述電路斷路器操作。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于還包括耦合接口，其被配置成選擇性將所述壽命終止中斷機構(gòu)稱合到所述壽命終止電路或與所述壽命終止電路去I禹合。
10.如權(quán)利要求1、2、4或5中的任一項所述的裝置，其特征在于所述壽命終止電路組件通過螺線管耦合到所述多個線路端子。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述壽命終止電路組件通過低通濾波器耦合到所述多個線路端子，所述低通濾波器包括所述螺線管的電感和電容器。
12.如權(quán)利要求1、2、4或5中的任一項所述的裝置，其特征在于所述致動器組件包括耦合到跳閘螺線管的第一硅控整流器，并且所述壽命終止電路組件包括耦合到所述跳閘螺線管的第二硅控整流器。
13.如權(quán)利要求1、2、4或5中的任一項所述的裝置，其特征在于所述致動器組件包括螺線管或電子開關(guān)裝置。
14.一種配電系統(tǒng)，其包括如前述權(quán)利要求中的任一項所述的保護布線裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用于配電系統(tǒng)的保護布線裝置。該裝置包括測試設備，該測試設備包括測試電路，所述測試電路被配置成周期性生成不執(zhí)行軟件指令的至少一個第一測試信號。測試監(jiān)測電路，在不執(zhí)行軟件指令的情況下操作并且耦合到該故障檢測電路和該致動器組件，該測試監(jiān)測電路被配置成響應于接收到對應于該第一測試信號的故障檢測信號來實現(xiàn)電子測試驗證狀態(tài)，并且響應于未檢測對應于第一測試信號的故障檢測信號來實現(xiàn)電子測試驗證狀態(tài)。該測試監(jiān)測電路被配置成如果電路斷路器未響應于電子測試故障狀態(tài)或未響應于檢測到致動器裝置中的故障而實現(xiàn)跳閘狀態(tài)，則實現(xiàn)壽命終止檢測狀態(tài)。所述壽命終止電路組件被配置成響應于壽命終止檢測狀態(tài)而將多個線路端子與多個負載端子去耦合。
文檔編號H02H7/22GK202353192SQ20112027107
公開日2012年7月25日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者D·A·老芬利, D·拉多薩夫列維奇, J·C·理查茲, K·R·摩根 申請人:帕西·西姆公司