包括改进的触点配置的断路器和插座 |
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申请号 | CN201080053880.9 | 申请日 | 2010-09-29 | 公开(公告)号 | CN102630329A | 公开(公告)日 | 2012-08-08 |
申请人 | 伊顿公司; | 发明人 | R·T·埃尔姆斯; | ||||
摘要 | 断路器 ,包括第一、第二和第三电导体,具有第一、第二和第三触点的平面导体部件以及操作装置,所述操作装置被构造为向着电导体移动平面导体部件以将第一、第二和第三电导体分别电连接到第一、第二和第三触点,以及一旦发生预定情况,将平面导体部件从电导体移开以将电导体与触点电断开,这样电导体彼此 电隔离 。当电导体中的一个熔接到触点中的一个时,一旦发生预定情况,操作装置和平面导体部件合作以将电导体中的其余两个与触点中的其余两个电断开。 | ||||||
权利要求 | 1.一种断路器(46;70),包括: |
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说明书全文 | 包括改进的触点配置的断路器和插座技术领域背景技术[0002] 已知的接地故障断路器(GFCI)和/或电弧故障断路器(AFCI)插座包括,例如,反向馈电(reverse feeding)和交换接线(swapped wiring)保护。然而,如果在线路径中单个触点熔接(weld),则所有的这种保护都丢失。 [0003] 如图1所示,一些插座包括三个不同的电导体2、4和6。第一电导体2包括具有一对触点10、12的可弯曲/可挠的触点臂8,其可与另外两个电导体4、6电连接。这对触点10、12与另外两个触点臂14、16进行和断开电接触,每个触点臂具有单个触点18、20以分别与可弯曲/可挠的触点臂8的一对触点10、12中的一个配合。第一电导体2电连接到电源(例如,线)(未示出),第二电导体4电连接到负载(例如,下游插座)(未示出),且第三电导体6电连接到用于附接到用户负载(例如,插座表面上的一个或两个三端子母插座(例如端口))(未示出)的电连接(未示出)。触点对10,18以及12、20可通过传统的重置和测试按钮(未示出)或通过本领域熟知的脱扣(trip)装置(未示出)而断开和闭合。如果两个触点对10、18和12、20中的任一对未能断开(例如,熔接),则即使是在插座的脱扣或断开状态,这三个电导体2、4、6中的两个仍然保持电连接。因此,这在两个触点对10、18和12、20中的一个发生故障时,表现出了安全隐患。例如,如果这样的插座带着一组熔接线触点脱扣,则负载端子处仍然存在线电压。而且,如果线和负载端子(未示出)错误地电连接,则反向馈电保护不起作用。此外,如果这样的插座在交换线上脱扣并与一组熔接的中性触点(未示出)保持中性,则在负载端子(未示出)仍然存在线电压。 [0004] 断路器有改善的空间。 [0005] 插座也有改善的空间。发明内容 [0006] 这些和其他的需求是由公开的构思的实施例满足的,这些实施例为断路器或插座提供了触点配置,其在即使一对触点未能断开(例如熔接)时也维持保护。这也提供了一种相对简单和低成本的方式。 [0007] 根据公开的构思的一个方面,断路器包括:第一电导体;第二电导体;第三电导体;包括第一触点、第二触点、第三触点的平面导体部件;操作装置,其被构造为向着电导体移动平面导体部件以将第一电导体、第二电导体和第三电导体分别电连接到第一触点、第二触点和第三触点,并且一旦发生预定情况,将平面传到部件从电导体移开以将第一电导体、第二电导体和第三电导体分别从第一触点、第二触点和第三触点电断开,这样电导体彼此电隔离,其中当第一电导体、第二电导体和第三电导体中的一个分别熔接到第一触点、第二触点和第三触点中的一个时,一旦发生预定情况,操作装置和平面导体部件合作以将第一电导体、第二电导体和第三电导体中的其余两个分别从第一触点、第二触点和第三触点中的其余两个电断开。 [0008] 操作装置可包括纵向部件;且平面导体部件可被正常放置以垂直于(normalto)纵向部件。 [0009] 纵向部件可在与各个触点等距离的位置与平面导体部件接合。 [0010] 平面导体部件可被构造为相对于纵向部件和电导体倾斜。 [0011] 操作装置可包括托架(carriage)部件和耦合到托架部件的重置部件,且平面导体部件可被枢轴地耦合到托架部件,以便当第一触点、第二触点和第三触点中的一个分别熔接到第一电导体、第二电导体和第三电导体中的一个时,一旦发生预定情况,平面导体部件被构造为倾斜以分别从第一触点、第二触点和第三触点中的其余两个电断开第一电导体、第二电导体和第三电导体中的其余两个。 [0012] 托架部件可包括具有多个臂的弹簧部件,其被构造为一旦发生预定情况,将第一触点、第二触点和第三触点中的其余两个分别从第一电导体、第二电导体和第三电导体中的其余两个偏移开。 [0013] 作为公开的构思的另一个方面,断路器包括:包括第一触点的第一电导体;包括第二触点的第二电导体;包括第三触点的第三电导体;导体部件,包括:第四触点、第五触点和第六触点;且操作装置被构造为向着电导体移动导体部件以分别将第一触点、第二触点和第三触点电连接到第四触点、第五触点和第六触点,以及一旦发生预定情况将导体部件从电导体移开,以将第一触点、第二触点和第三触点分别从第四触点、第五触点和第六触点电断开,这样电导体彼此电隔离,其中第四触点、第五触点和第六触点分别向着第一触点、第二触点和第三触点被偏移,或者第一触点、第二触点和第三触点分别向着第四触点、第五触点和第六触点被偏移,且其中第一触点、第二触点和第三触点是共线的或共面的中的至少一个。 [0014] 作为公开的构思的另一个方面,断路器包括:对于线输入和中性输入中的每一个:第一电导体;第二电导体;第三电导体;平面导体部件,包括:第一触点、第二触点和第三触点;以及操作装置,被构造为向着电导体移动平面导体部件,以将第一电导体、第二电导体和第三电导体分别电连接到第一触点、第二触点和第三触点,以及一旦发生预定情况,将平面导体部件从电导体移开,以将第一电导体、第二电导体和第三电导体分别从第一触点、第二触点和第三触点电断开,这样电导体彼此电隔离,其中当第一电导体、第二电导体和第三电导体中的一个分别熔接到第一触点、第二触点和第三触点中的一个时,一旦发生预定情况,操作装置与平面导体部件合作以将第一电导体、第二电导体和第三电导体中的其余两个从第一触点、第二触点和第三触点中的其余两个电断开。 [0015] 平面导体部件可被构造为相对于纵向部件和电导体而倾斜。 [0016] 纵向部件可在与每个触点等距离的位置与平面导体部件接合。 [0017] 作为公开的构思的另一个方面,插座包括:第一电导体;第二电导体;导体部件,包括:第一触点,第二触点;且操作装置被构造为,向着电导体移动导体部件,以将第一电导体和第二电导体分别电连接到第一触点和第二触点,并且一旦发生预定情况,将导体部件从电导体移开,以将第一电导体和第二电导体分别从第一触点和第二触点电断开,这样电导体彼此电隔离,其中当第一电导体和第二电导体中的一个分别熔接到第一触点和第二触点中的一个时,一旦发生预定情况,操作装置与导体部件合作以将第一电导体和第二电导体中的另外一个分别从第一触点和第二触点中的另外一个电断开,且其中第一触点和第二触点是共线的。 [0018] 插座可以是无面的(faceless)插座;第一电导体可以是线导体;且第二电导体可以被构造为电连接到下游负载。 [0020] 通过结合附图阅读关于以下优选实施例的描述,可获得对公开的构思的全面理解,在附图中: [0021] 图1是插座的固定和可移动触点的示意形式的框图。 [0022] 图2是根据公开构思的实施例的固定和可移动触点的示意形式的框图。 [0023] 图3是图2的可移动触点的平面图。 [0024] 图4是根据公开构思的另一个实施例的固定和可移动触点的示意形式的框图。 [0025] 图5是根据公开构思的另一个实施例的固定和可移动触点的示意形式的框图。 [0026] 图6是根据公开构思的其他实施例的插座的平面图。 [0027] 图7是图6的插座的底部分的等角视图。 [0028] 图8是图6的插座的盖部分的等角视图。 [0029] 图9是图7的插座的底部分的平面图。 [0030] 图10是根据公开构思的另一个实施例的插座的底部分的平面图。 [0031] 图11是图7的插座的托架和可移动触点组合的等角视图。 [0032] 图12-14是根据公开构思的另一些实施例的分别示出负载触点熔接、线或馈电触点熔接以及正常断开位置的断开位置中的固定和可移动触点的等角视图。 [0033] 图15是图6的沿着线15-15的横截面视图。 [0034] 图16是被示为在脱扣位置中的图15的一部分的更详细的视图。 [0035] 图17是被示为在准备好的、非脱扣位置中的图15的一部分的更详细的视图。 [0036] 图18和19是根据公开构思的其他实施例的插座的平面图。 [0037] 图20是包括两个共线的触点的、用于图18的插座的线性(linear)导体部件的等角视图。 具体实施方式[0038] 如在此使用的,术语“若干”指一或大于一的整数(即,多个)。 [0039] 如在此使用的,术语“处理器”指可编程模拟和/或数字设备,其可存储、检索并处理数据;计算机;工作站;个人计算机;微处理器;微型计算机;中央处理单元;大型计算机;小型计算机;服务器;联网处理器;或任何合适的处理设备或装置。 [0040] 结合插座一起描述公开的构思,尽管公开的构思适于广泛的断路器。 [0041] 图2示出了包括三个示例性固定触点22、24和26以及三个示例性可移动触点28、30和32的改善的触点配置。在该配置中,有4个示例性电导体34、36、38和40,没一个电导体需要是可弯曲和/或可挠的。第一电导体34电连接到电源(例如线)(未示出),第二电导体36电连接到负载(例如,下游插座)(未示出),且第三电导体38电连接到用于附接到用户负载(例如,插座面上的一个或两个三端子母插座(例如,端口))(未在图2中示出)的电连接。三个电导体34、36和38中的每一个分别包括单个固定触点22、24和26。如图所示,这三个电导体34、36和38在断开位置彼此都不电连接。如图2和3所示,第四电导体 40是可移动的(例如,相对于图2上下移动),并包括三个触点28、30和32。如图2所示,第四电导体40与其他三个电导体34、36、38进行并断开电连接,以便将所有其他三个电导体 34、36、38电连接到一起(如图2的虚线图所示),或是为了将所有其他三个电导体34、36和 38彼此电断开。 [0042] 这种触点配置包括三个示例性触点对:22、28和24、30以及26、32。如将描述的,如果这些触点对22、28和24、30以及26、32中的任一个未能断开(例如,熔接),则所有的前三个电导体34、36和38在脱扣或断开状态中彼此电断开。这为第一个触点故障提供了故障安全方式。这种故障安全特征(即,当一个触点对熔接时,三个电导体34,36和38没有电连接)实现了更为可靠的错误接线(misswiring)(例如,交换线和中性;反向馈电)以及脱扣保护。例如,如果当线和中性(未示出)导体被交换,有单个触点对熔接,则公开的触点配置是有益的。相反,在现有技术的插座中,如果与线导体并联的触点由于触点熔接而未能断开,则所有的接线和负载,不管是在插座面上还是在下游接线上,都将处于线电势(line potential)。公开的故障保护特点保证了单个触点故障不会导致不安全的状况。例如,在自测试时,如果有熔接的触点对以及由此产生的触点故障,则三个示例性触点对22、28和24、30以及26、32的故障是安全的。 [0043] 如图3所示,示例性第四电导体40可以是示例性三触点巴斯条(buss bar)(CBB)42。CBB 42不会旋转且通过放置在所有三个触点28、30、32之间的示例性杆44而移向固定触点22、24、26(图2)或从其移开,这样杆44在与每个触点28、30和32等距离的位置与CBB 42接合。例如,CBB 42不会在杆42上滑动,但其可在杆44上倾斜。如将描述的,如果触点对22、28和24、30以及26、32中的任一个熔接且杆44试图断开触点对,则CBB 42倾斜,这样即使熔接的触点对没有断开电触点,未熔接触点对分开。这保证了即使具有熔接触点,三个电导体34、36和38也是如预期地断开。而且,可在熔接点发生一些弯曲,且这可以多次断开/闭合尝试而最终断开熔接。 [0044] 再次参考图2,断路器46包括电导体34、36、38,诸如图3的示例性CBB 42的平面导体部件,其包括触点28、30和32,以及包括示例性杆44的操作装置48。操作装置48被构造为向着电导体34、36和38移动平面导体部件或CBB 42以将电导体34、36、38(例如,其触点22、24、26)电连接到(如图2的虚线所示)各个触点28、30和32,且一旦发生预定情况(例如,如由操作装置48的脱扣装置(未示出)检测到的),将平面导体部件或CBB 42从电导体34、36和38移开以将电导体34、36和38从各个触点28、30和32电断开(如图2所示),这样电导体34、36和38彼此电隔离。当电导体34、36和38中的一个熔接到各个触点28、30和32中的一个时,一旦发生预定情况(例如,非限制地,过电流状况),操作装置48(例如,杆44)与平面导体部件或CBB 42合作以将电导体34、36、38中的其余两个从各个触点28、 30、32中的其余两个电断开。 [0045] 图4示出了另一种示例性触点配置,其中第四电导体40’可以是示例性三触点巴斯条(CBB)42’,其中三个触点28’、30’和32’可以是共线或共面的。这里,示例性CBB 42’不需要相对于示例性杆44而枢转。反而,每个触点28’、30’和32’分别通过导电弹簧部件50、52和54而向着固定触点22、24和26偏移。 [0046] 图5示出了另一种示例性触点配置,其中第四电导体40”可以是示例性三触点巴斯条(CBB)42”,其中三个触点28”、30”和32”可以是共线或共面的。这里,示例性CBB 42”不需要相对于示例性杆44枢转。反而,每个触点22’、24’和26’分别通过导电弹簧部件56、58和60而向着触点28”、30”和32”偏移。 [0047] 图6示出了断路器,诸如示例性插座70。插座70包括传统的特征,诸如插座面76上的两个母插座(例如端口)72、74、重置按钮78、测试按钮80、线端子82、中性端子84、负载线端子86、负载中性端子88、接地端子90和两个安装耳(mounting ear)92、94。示例性插座70还包括指示器96。如传统的,两个母插座72、74中的每个包括线98、中性100和地101。 [0048] 参考图7-9,示出了图6的示例性插座70的底部分102和盖部分103。为了便于参考,负载线端子86和负载中性端子88未在图7中示出。图6的示例性插座70包括,对于来自线端子82的线输入和来自中性端子84的中性输入中的每一个来说,第一电导体104、105(例如,线;中性),第二电导体106、107(例如,负载;负载中性)(在图9中示出),第三电导体108、109(在图8中示出)(例如,用户负载98;用户负载中性100(图6)),以及示例性平面导体部件(CBB)110、111。每个示例性CBB 110、111(如最佳在图11中示出的)包括第一触点112、第二触点114以及第三触点116。来自中性端子84的中性输入由第二CBB 111开关(switch)。中性触点配置可基本上与由第一CBB 110开关的线触点配置相同或是其镜像。例如,当被脱扣时这实现了反向馈电保护。 [0049] 操作装置118被构造为向着(例如,非限制地,相对于图7、8和11而向上)电导体104、105、106、107、108和109及其触点(通常未示出,但是可见图7的电导体104的触点 120,以及图12-14的触点120、170和172)移动CBB 110、111,以分别将第一电导体104、 105,第二电导体106、107以及第三电导体108、109电连接到第一触点112、第二触点114以及第三触点116,且一旦发生预定情况,将CBB 110、111从电导体104、105、106、107、108和109及其触点移开(例如,非限制地,相对于图7、8和11向下),以分别将第一电导体104、 105,第二电导体106、107以及第三电导体108、109从第一触点112、第二触点114和第三触点116电断开,这样电导体104、105、106、107、108和109彼此电隔离。 [0050] 参考图11,操作装置118包括托架,诸如示例性塑料遮蔽块(shutter block)122,以及用于各个CBB 110、111的弹簧部件124、126。操作装置118也包括纵向部件,诸如重置按钮78(图6)的示例性杆126(图8)。杆126在图17示出的准备好(armed)或闭合位置与脱扣遮蔽物(tip shutter)128接合,并在图16示出的脱扣或断开位置释放脱扣遮蔽物128。当准备好或闭合时,杆126的闩锁部分130与脱扣遮蔽物128的长方形(oblong)孔(未示出)的边缘接合并将塑料遮蔽块122和CBB 110、111相对于图11向上保持,与主弹簧 132的偏置相逆。脱扣遮蔽物128正常地由弹簧131向上偏置(相对于图17)。CBB 110和 111被正常放置,以垂直于杆126。优选地,CBB 110、111通过塑料遮蔽块122与杆122电隔离。 [0051] 操作装置118也包括脱扣装置134(图7、9和10)。一旦发生由脱扣装置134检测到的预定情况,螺线管138(图7、9和10)被脱扣装置134通电,并使得螺线管柱塞136相对于图16向下移动。这使得脱扣遮蔽物128向下移动(相对于图17)到图17示出的位置。结果,杆126的闩锁部分130释放脱扣遮蔽物128的长方形孔(未示出)的边缘。然后,塑料遮蔽块122以及因此脱扣遮蔽物128和CBB 110、111由于主弹簧132的偏置而向右驱动(相对于图6)。因此,塑料遮蔽块122以及CBB 110、111相对于图11而向下移动。这使得一旦发生预定情况,电导体104、105、106、107以及108、109分别从触点112、114和116电断开,这样电导体104、105、106、107、108和109(图7-9)彼此电隔离。因此,在断开或脱扣的情况下,触点112、114、116从所有其他的电导体104、105、106、107、108、109电隔离。根据图 16的脱扣或断开状态,通过按下图6和15的重置按钮78,杆126及其闩锁部分130相对于图11向下并相对于图16向右被驱动。随后,闩锁部分130与脱扣遮蔽物128的长方形孔(未示出)的边缘接合,并相对于图16将其向上移动。在脱扣遮蔽物128被重新锁上并在释放重置按钮78后,弹簧40偏移重置按钮78(例如,相对于图15是左边)。这克服了主弹簧 132的偏移并相对于图17向上移动脱扣遮蔽物128。这使得塑料遮蔽块122和CBB 110、 111相对于图11向上移动,这使得触点112、114和116与其他电导体104、105、106、107以及108、109电连接。 [0052] 杆120和脱扣遮蔽物128用作闩锁装置,且脱扣螺线管138用作解锁装置。重置按钮78被构造为重置闩锁装置,且脱扣按钮80被构造为激活解锁装置。图6和15的脱扣按钮80可被逆着弹簧142的偏置而被按压(相对于图5向右)。脱扣按钮80包括在其末端上具有导体环(conductive loop)146的纵向杆144。被按压时,导体环146电连接一对测试引脚148(图10),这引起了插座70的电测试。电测试的成功完成可通过给螺线管138通电而使得插座70脱扣。电测试的失败不能脱扣插座70,但是这样的失败可通过移除指示器96(图6)的正常照明状态而指示。 [0053] 脱扣装置134可包括处理器(未示出),其优选地被构造为提供从由以下各项所组成的组中选择的若干不同的保护机制:过电流保护、反向馈电保护以及交换线和中性保护。例如,请见美国专利7,518,840,其通过引用而明确地被包含在本文中。脱扣装置134还可包括上述如由测试按钮80提供的自测试装置,以及/或通过线和中性导体104、105中的线圈150、152(图7和15)提供的传统接地故障保护,以及/或通过线导体104中的高频线圈 154(图15)的电弧故障保护和/或过电流保护。 [0054] 当诸如104、106和108的一个电导体被分别熔接到一个触点112、114和116时,图11的弹簧部件124、125的臂156、158、160用于(相对于图11)向下偏移三个触点112、114和116中的其余两个。例如,如果触点112熔接到电导体105,则触点112相对于图11向上保持。这引起了臂156上的(相对于图11)向上力,且其余两个臂158、160提供了向下力,其(相对于图11)向下移动其余两个触点114、116。 [0055] 参考图12-14,示出了另一个插座162,其可与图6的插座70相同或类似,除了使用不同的弹簧部件124’(仅示出了一个弹簧部件124’),每个弹簧部件包括两个弹簧臂164、166。图12示出了位于预期断开位置的各个固定触点120、170、172以及可移动触点 112、114、116的例子,但负载端子触点116、172被熔接。图3示出了位于预期断开位置的各个固定触点120、170、172以及可移动触点112、114、116的例子,但其他负载触点114、170被熔接。图14示出了正常断开位置的例子,其中触点对112、120和114、170以及116、172都没有被熔接。当诸如104、106、108的电导体中的一个被分别熔接到触点11、114、116中的一个时,一旦发生预定情况,操作装置118’和平面导体部件110合作以将电导体104、106、 108中的其余两个分别从触点112、114、116中的其余两个电断开。 [0056] 如图12和13所示,平面导体部件110有利地被构造为相对于杆126和电导体104、106、108而倾斜。例如,在图12中,触点112、114(相对于图12)低于被熔接到固定触点172的触点116;以及在图13中,触点112、116(相对于图13)低于被熔接到固定触点170的触点114。在图12和13中,弹簧部件124’在托架122和平面导体部件110之间被偏移。一旦发生预定情况,弹簧部件124’的两个示例性臂164、166将两个非熔接触点112、114(图 12)或112、116(图13)从电导体104、106、108的对应的固定触点对120、170和172偏移。 例如,在图13中,弹簧臂166向上固定,这使得另一弹簧臂164向下偏移(相对于图13)。将理解,当触点112、120被熔接时(未示出),弹簧部件124’的两个示例性臂164、166类似地偏移两个非熔接触点114、116(未示出)。 [0057] 将理解其余的平面导体部件111(图11)以类似于图12-14示出的平面导体部件110的方式被操作。如图11所示,纵向紧固件174、175将弹簧部件124、125紧固在示例性塑料遮蔽块122上并穿过平面导体部件110、111的部分176。优选地,纵向紧固件174、175在与每个触点112、114、116等距离的位置178(以隐线示出)与平面导体部件110、111接合。 [0058] 如图12-14所示,示例性操作装置118’包括托架部件122,以及如以上结合图17所讨论的、耦合到托架部件122的重置按钮78(图6)的杆126。平面导体部件110在枢轴180处枢轴地耦合到托架部件122。 [0059] 参考图18和19,示出了两个插座182、184。图18的插座182是“无面”插座,其与图6的插座70类似,除了没有提供母插座(例如端口)72、74。代替图6中的面76,可提供空白的插座面76’,其可以可选地包括图6的指示器96(图8的虚线所示)。结果,不需要使用图7的触点116和图8的电导体108、109。图9的电导体106、107和对应端子86、88被构造为电连接到下游负载(例如,非限制地,下游插座)(未示出)。 [0060] 图19的插座184可与图6的插座70类似,除了不需要使用图7的触点113和图9的电导体106、107。使用了电导体108、109(图8)以用于图6的母插座(例如,端口)72、 74(用户负载)。例如,参见图10的底部分102’,其不包括负载线端子86和负载中性端子 88。 [0061] 图18的插座182包括线性导体部件110’(图20),其具有两个共线的触点112’、114’。另外,线性导体部件110’可以与图11的平面导体部件110类似的方式起作用,除了不需要使用触点116。图19的插座184可包括相同或类似的线性导体部件110’,除了,例如且非限制地,图8的电导体108、109可被重新向下定位(相对于图8)以电连接到可移动触点114’和从其断开。 |