CN1835168A - 具有远程检测和复位激活的断路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够从远程检测和复位的可复位断路装置和设备，具体地涉及能够从远程检测和复位的便携式断路装置和设备。
Description
相关申请的交叉参考
本申请涉及并要求2004年10月15日提交的标题为“具有远程检测和复位的接地故障断路器”的美国在先专利申请No.60/619,115的优先权，其全部内容引用在此作为参考。
技术领域
本发明公开涉及可复位的断路装置以及能够从远程检测和复位的组件，并无限制包括接地故障断路器(GFCI，groud fault circuit interrupter)，电弧故障断路器(AFCI，arc fault circuit interrupter)，浸没检测断路器(IDCI，immersiondeection circuit interrupter)，器具漏电断路器(ALCI)，以及装置漏电断路器(ELCI，equipment leakage circuit interrupter)。
背景技术
许多电子有线设备都具有连接到电源的线路端，和连接一个或多个负载的负载端以及在线路端和负载端之间的至少一个导电路径，或在线路端和负载端之间的电缆。电子有线设备工业对设计用来使例如家用或工业用的设备，以及消费类的电子产品的各种负载断电的断路设备或系统的需求日益高涨。具体地，例如，电工规程要求在浴室和厨房中的电路要装配有接地故障断路器(GFCI)。目前有效的GFCI设备，如在共同拥有的美国专利申请4,595，894中所描述的那样，使用电激活的断路机构来机械断开线路端和负载端之间的电连接。这种设备在通过接地故障检测而被断开后可以被复位。在’894专利描述的设备中，用来使得电路(即，在接线端和负载端之间的导电路径)机械断开的断路机构包括螺线管(或断路线圈)。检测按钮用来检测断路机构而电路用来感应故障，复位按钮用来复位线路端和负载端之间的电连接。
自此引入国家电码(NEC)部分422.16(B)(4)的提议，其要求新的以及改装的自动售货机必须在工厂中就安装包括接地故障类型的断路装置的电源线或电缆组件。在自动售货机所处的通常环境中，具有接地故障类型断路设备的电缆组件将位于售货机的后部并插入通常在自动售货机后的壁装电源插座上。为了检测接地故障类型的断路设备，自动售货机必须从墙移开以接入断路设备。由于售货机通常都很重并且壁插的位置和后面的电缆组件使得很难方便地执行接地类型的断路设备的周期性检测。而且，保检商检验器(UL)已经颁布了用于接地故障类型断路设备的周期和方便检测的要求。
发明内容
本发明公开涉及的是能够从远程被检测并复位的可复位的断路装置以及设备，具体地涉及能够从远程被检测并复位的便携式断路设备和装置。在一个实施例中，便携式断路装置包括插头组件，连接器，以及安置在插头组件和连接器之间的断路装置。断路装置能通过一条或多条电缆连接到插头组件和连接器，并被配置根据例如接地故障的预定情况的产生而从复位状态变到跳闸状态。断路装置还可以包括被配置当激活时使断路装置从复位状态变为跳闸状态的检测电路，以及被配置当激活时使断路装置从跳闸状态变为复位状态的复位电路。提供至少一个激活装置来远程地激活检测电路或复位电路。激活装置可以是无线装置，其通过向断路装置发送无线信号来激活检测电路或复位电路，或者该激活装置可以硬连线到断路装置并通过沿硬连线发送信号给断路装置来激活检测电路或复位电路。该激活装置可以包括在连接器中或者也可以是独立的装置。
在可替换实施例中，便携式断路装置包括插头组件，连接到插头组件的断路装置，以及至少一个操作耦合至断路装置的激活装置。断路装置优选地被配置为基于例如接地故障的预定情况的出现而从复位状态变为跳闸状态。断路装置包括被配置在激活时使断路装置从位状态变为跳闸状态的检测电路，和被配置当激活时使断路装置从跳闸状态变为复位状态的复位电路。提供至少一个激活装置来远程地激活检测电路或复位电路。激活装置可以是无线装置，其通过向断路装置发送无线信号来激活检测电路或复位电路，或者该激活装置可以被硬连线到断路装置并通过沿硬连线发送信号给断路装置来激活检测电路或复位电路。
在另一个实施例中，便携式断路装置包括其中具有断路装置的插头组件，以及至少一个能远程激活检测电路或复位电路的激活设备。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的方框图；
图2是根据本发明的另一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的方框图；
图3是根据本发明的另一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的方框图；
图4是根据本发明的另一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的方框图；
图5是根据本发明的另一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的方框图；
图6是用于根据本发明的一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的电缆的横截面视图；
图7是用于根据本发明的一个实施例的具有远程检测和复位功能的GFCI的电缆的横截面视图。
具体实施方式
应当注意的是，本发明涉及的是能够从远程被检测并复位的可复位的断路装置以及组件，具体地涉及能够从远程被检测并复位的便携式断路装置。本发明公开所预期的断路装置的类型包括但不限于接地故障类型的断路装置，电弧故障断路装置，浸没检测断路器，器具漏电断路器，以及装置漏电断路器。然而，为了便于描述而不脱离整个断路装置家族的整个范围，以下的描述将指向接地故障断路装置。参照图1，提供了根据本发明的实施例的具有远程检测和复位功能的便携式断路装置10。该便携式断路装置10可以是电源线组件，电缆组件或任何其他的能够从固定电源给负载，例如商用，工业用，或家用电器供电的便携式结构。
在图1的实施例中，便携式断路装置10包括接地故障类型的断路装置12和激活装置14，16或18。虽然图1图示了多个激活装置，但断路组件10中可以包括激活装置14，16，或18中的一个或多个。断路装置12具有一个包括用于连接例如墙上插座(未示出)的固定电源以给负载供电的插头的电源线或电缆20的线路侧部分。断路装置12具有包括在连接器(例如未示出的，阳或阴插座)中终止的电导体的负载侧电源线或电缆22的负载侧，该连接器连接到例如自动售货机，或其他商用，工业用或家用电器等的电负载(未示出)上。在断路装置的接线端和负载端之间是导电路径。通常，存在相位导电路径和中性导电路径以及接地导电路径。电缆20和插头组件以及连接器都是标准的用于处理相位、中性和接地导线上的电源的标准电子元件。断路装置12还包括用于监测流过电缆20的接线端相位和中性导电路径的电源的故障感应电路，以及用于将断路装置的状态在复位状态和跳闸状态之间变化的跳闸机构。在复位状态下，在断路装置12的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径中存在电连续性。在跳闸状态下，在断路装置12的接线端和负载端之间的相位和中性导通路径中存在电不连续性。当故障感应电路检测到故障状态时，跳闸机构使断路装置从复位状态变为跳闸状态。故障感应电路可检测的故障状态的实例可以包括接地故障，电弧故障，器具漏电故障，浸没检测故障，或设备漏电故障。该跳闸机构可以采用机电或电元件或其二者来改变断路装置12的状态。即，跳闸机构可以使用机电或电元件或其二者来使断路装置的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径断开(跳闸状态)，或者跳闸机构可以使用机电或电元件或其二者来使断路装置的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径电接通(复位状态)。故障感应电路和跳闸机构的实例可以参见共同拥有的美国专利No.4,595,894，其全部内容引用在此作为参考。
断路装置12还包括检测电路和复位电路，其可以由按钮12a，12b来激活也可以通过远程来激活，如以下所描述的。检测电路用来检测故障感应电路，跳闸机构，或断路装置12的故障感应电路和调闸机构的全部或部分。复位电路用来使跳闸机构返回到复位状态，即，在断路装置12已经被检测或故障状态被检测后在相位和中性导电路径中重新建立电连续性。检测电路和复位电路的实例可以参见共同拥有的美国专利No.4,595,894。应当注意的是，如果故障感应电路的全部或部分，跳闸机构的全部或部分，或检测电路的全部或部分失效，则断路装置还可以包括复位封锁功能以防止断路装置改变到复位状态。复位封锁特性的实例可以参见共同拥有的美国专利No.6,282,070，其全部内容引用在此作为参考。
对于检测电路或复位电路的远程激活，断路装置还可以通过在电缆22中的额外导线而被配置来对一个或多个激活装置14，16或18进行硬布线通信。除了硬布线通信，断路装置可以包括连接到检测电路和复位电路的无线通信电路。通信电路能远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分，或检测和复位电路的全部或部分。本发明预测的无线通信电路覆盖了无线通信电路的全部频谱，包括红外通信电路，射频通信电路，或其他任何用于无线通信的技术。通常，通信电路包括用于接收无线信号的接收器和用于适配所接收到的无线信号以适于与检测电路或复位电路通信的形式的适配器电路。
如所注意的，断路装置12的检测和复位电路可以通过激活设备14，16或18中的一个或多个而被远程激活。激活设备14，16或18包括用户接入按钮(例如，检测和/或复位按钮)来远程激活断路装置12的检测电路或复位电路。如所注意的，可以使用各种通信技术。例如，如在图1中所示的，激活装置16通过电缆22而硬布线到断路装置12。激活装置14使用红外(IR)通信而激活装置18使用射频(RF)通信。激活装置14和激活装置18一般都包括用来发送当检测或复位按钮被激活时所产生的检测或复位信号的发送器。
虽然以上显示了三个激活装置的情况，但应当理解的是，激活装置的数量和类型能够根据具体应用而改变。而且，激活装置可以使用各种通信技术来激活断路装置12的检测装置和复位装置，例如电力线载波，双绞线，光缆，光或波导，自然或人工光，磁或电子装置或者其他的技术。
图2显示了具有远程检测和复位功能的便携式断路装置40的另一个实施例。在图2的实施例中，以上描述的断路装置包括在能够连接到例如墙上的插座(未示出)等的固定电源上的插头组件42中，以给负载供电。插头组件42具有结束于用来连接例如自动售货机或其他商用，工业用或家用电器(未示出)的连接器44(例如，阳或阴插座)中的电源线或电缆48。在该实施例中，插头组件42包括具有用来连接固定电源的插脚的接线端和连接电缆48中的电源导线的负载端。在插头组件的接线端和负载端之间提供导电路径。断路装置连接在插头组件42的接线端和负载端之间。
应当注意的是，在插头组件42的接线端和负载端之间是导电路径。通常，存在相位导电路径和中性导电路径以及接地导电路径。断路装置包括用来监测插头组件42的接线端上的相位和中性导电路径中流过的电源的故障感应电路，和用来将断路装置的状态在复位状态和跳闸状态之间变化的跳闸机构。在复位状态下，在插头组件42的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径中存在电连续性。在跳闸状态下，在插头组件42的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径中存在电非连续性。当故障感应电路检测到故障状态时，跳闸机构使断路装置从复位状态变为跳闸状态。故障感应电路检测的故障情况的实例可以包括接地故障，电弧故障，器具漏电故障，浸没检测故障，或设备漏电故障。跳闸机构可以包括机电或电元件或其二者以改变断路装置的状态。即，跳闸机构可以使用机电或电子元件或其二者来引起断路装置的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径中的电不连续性(跳闸状态)，或者跳闸机构可以使用机电或电元件或其二者引起断路装置的接线端和负载端之间的相位和中性导电路径中的电连续性(复位状态)。
断路装置还可以包括能够通过按钮42a，42b手动激活或远程激活的检测电路和复位电路，正如以下所描述的。检测电路用来检测故障感应电路，跳闸机构，或断路装置的故障感应电路和调闸装置的全部或部分。复位电路用来使跳闸机构返回到复位状态，即，在断路装置已经被检测或故障情况检测后在相位和中性导电路径中重新建立电进续性。检测电路和复位电路的实例可以参见共同拥有的美国专利No.4,595,894。应当注意的是，如果故障感应电路的全部或部分，跳闸机构的全部或部分，以及检测电路的全部或部分失效，则断路装置还可以包括复位封锁功能以防止断路装置改变到复位状态。复位封锁特性的实例可以参见共同拥有的美国专利No.6,282,070。
在图2所示的实施例中，连接器44包括具有检测和复位按钮46a，46b的激活装置46，其能用来远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。电缆48包括电源导线和信号导线。电源导线从插头组件42传送电力给连接器44。在插头组件42上，信号导线连接到检测电路和复位电路，以及在连接器44上，信号导线连接到激活装置46上的检测和复位按钮46a，46b。信号导线由激活装置46用于通信以及远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。
图3图示了具有远程检测和复位功能的便携式断路装置50的另一个实施例。在该实例中，插头组件52与插头组件42类似，因此为了简明起见不再累述。断路装置中的检测或复位电路的远程激活由安置在插头52和连接器54之间的内嵌式激活装置56提供。激活装置56包括检测和复位按钮56a，56b，其能用来远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。插头组件52通过电缆58连接到激活装置56，连接器54通过电缆59连接到激活装置。电缆58具有电源导线和信号导线。电缆59具有电源导线。电源导线从插头组件52传送电力给连接器54。电缆58中的信号导线由激活装置56用来通信以及远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。
图4图示了具有远程检测和复位功能的便携式断路装置60的另一个实施例。在该实例中，插头组件62与插头组件42类似，因此为了简明起见不再累述，并且远程检测和复位功能由激活装置66来提供。激活装置66包括检测和复位按钮66a，66b，其能用来远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。激活装置可以是活动的也可以通过孔眼74固定在墙上。在该实施例中，插头组件62通过电缆68连接到分路器76的第一端口。电缆68具有电源导线和信号导线。具有电源导线的电缆70连接在连接器64和分路器76的第二端口之间。分路器76的第三端口通过电缆72连接到激活装置66。电缆72具有信号导线。电源导线从插头62传送电力给连接器64。电缆68和72中的信号导线由激活装置66用来与检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分通信以及远程激活它们。
图5图示了具有远程检测和复位功能的便携式断路装置80的另一个实施例。在该实例中，远程检测和复位功能由通过电缆90连接到断路装置82的负载端的激活装置84提供。断路装置的接线端通过电缆88连接到插头组件86。插头组件86用来将断路组件82连接到例如安装在墙上的插座的固定电源(未示出)，以给例如自动售货机或其他商用，工业用或家用电器等的负载供电。该断路装置与以上所描述的断路装置12类似，因此为了简明起见，不再累述。
激活装置84包括检测和复位按钮84a，84b，其能用来远程激活检测电路的全部或部分，复位电路的全部或部分或者这两者的全部或部分。激活装置84可以构建为能够安装在例如墙或及机器等物体表面上的面板。
应当注意的是，断路装置82的负载端通过电缆90连接到激活装置84。电缆90包括电源导线(相位(L)，中性(N)，接地(G))和信号导线(T1，T2，R1，R2)。电源导线给负载供电，而信号导线T1，T2连接到检测按钮84a，而信号导线R1，R2连接到复位按钮84b。
图6是用于各种便携式断路装置的各实施例的电缆100横截面视图。电缆100包括具有三个电源导线106和三对信号导线104的外壳102。电源导线106用来通过标准的电源线(相位，中性和接地)供电。每对信号导线104用来加载或处理在激活装置(例如，图1的激活装置16，图2的激活装置46，图3的激活装置56，图4的激活装置66，或图5的激活装置84)和断路装置或插头组件之间的信号。
图7是用于根据本发明的各种便携式断路装置的电缆的另一个实施例横截面视图。在该实施例中，电缆120具体两个元件，电源电缆122和信号电缆128。电源电缆122具有用来承载电源的三个电源导线124。信号电缆128具有两对信号导线130。每对信号导线130都用来承载或处理在激活装置和断路装置或插头组件之间的信号。优选地，电源电缆122连接到信号电缆130但与之电气隔离。
以上描述的断路装置，插头组件和激活装置可以包括音频指示器(例如，蜂鸣器)，视频指示器(例如，发光二级管)或这二者作为指示装置，来向用户提供断路装置状态的指示。
虽然已经描述并显示了便携式断路组件的各种特性和实例，但可以理解的是，对本领域的技术人员来说在不背离本发明的精神和主题的情况下可以对本发明在形式和细节上作出各种删节和置换。
Claims (21)
1、一种便携式断路装置，包括：
插头；
连接器；
连接在插头和连接器之间的断路设备，该断路设备被配置用来根据预定情况的发生而从复位状态改变到跳闸状态，该断路设备包括检测电路和复位电路，检测电路被配置用来当激活时使断路设备从复位状态变为跳闸状态，复位电路被配置用来当激活时使断路设备从跳闸状态变为复位状态；和
至少一个能够远程激活检测电路或复位电路的激活设备。
2、如权利要求1的便携式断路装置，其中，所述断路设备通过电缆连接到插头和连接器。
3、如权利要求1的便携式断路装置，其中，至少一个激活设备包括无线激活设备，通过向断路设备发送无线信号而激活检测电路或复位电路。
4、如权利要求1的便携式断路装置，其中，至少一个激活设备包括通过硬布线连接到断路设备并通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路的激活设备。
5、如权利要求1的便携式断路装置，其中，至少一个激活设备包括两个激活设备，其中一个激活设备通过硬布线连接到断路设备并通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路，而另一个激活设备是通过向断路设备发送无线信号来激活检测电路或复位电路的无线激活设备。
6、一种便携式断路装置，包括：
插头；
断路设备，其连接到插头并被配置用来根据预定情况的发生而从复位状态改变到跳闸状态，该断路设备包括检测电路和复位电路，检测电路被配置用来当激活时使断路设备从复位状态变为跳闸状态，复位电路被配置用来当激活时使断路设备从跳闸状态变为复位状态；和
至少一个操作耦合到断路设备并能够远程激活检测电路或复位电路的激活设备。
7、如权利要求6的便携式断路装置，其中所述至少一个激活设备通过无线通信操作耦合到断路设备。
8、如权利要求7的便携式断路装置，其中所述激活设备通过向断路设备发送无线信号而激活检测电路或复位电路。
9、如权利要求6的便携式断路装置，其中所述至少一个激活设备通过硬布线操作耦合到断路设备。
10、如权利要求9的便携式断路装置，其中所述至少一个激活设备通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路。
11、如权利要求6的便携式断路装置，其中所述至少一个激活设备包括两个激活设备，其中一个激活设备通过硬布线连接到断路设备并通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路，而另一个激活设备通过无线通信可操作耦合到断路设备并通过向断路设备发送无线信号而激活检测电路或复位电路。
12、一种便携式断路装置，包括：
插头，其具有断路设备，该断路设备被配置用来根据预定情况的发生而从复位状态改变到跳闸状态，该断路设备包括检测电路和复位电路，检测电路被配置用来当激活时使断路设备从复位状态变为跳闸状态，复位电路被配置用来当激活时使断路设备从跳闸状态变为复位状态；和
至少一个能够远程激活检测电路或复位电路的激活设备。
13、如权利要求12的便携式断路装置，进一步包括通过电缆连接到插头的连接器。
14、如权利要求13的便携式断路装置，其中该至少一个激活设备安置在连接器中。
15、如权利要求12的便携式断路装置，其中该至少一个激活设备包括通过向断路设备发送无线信号而激活检测电路或复位电路的无线激活设备。
16、如权利要求12的便携式断路装置，其中该至少一个激活装置包括通过硬布线连接到断路设备并通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路的激活设备。
17、如权利要求12的便携式断路装置，其中所述至少一个激活设备包括两个激活设备，其中一个激活设备通过硬布线连接到断路设备并通过沿硬布线向断路设备发送信号而激活检测电路或复位电路，而另一个激活设备是通过向断路设备发送无线信号而激活检测电路或复位电路的无线激活设备。
18、一种便携式断路装置，包括：
用来连接电源的插头部件；
用来向负载供电的连接器部件；
连接在插头部件和连接器部件之间的断路部件，该断路部件具有至少两种状态，一种是允许电源从插头部件流向连接器部件的复位状态，另一种是根据预定情况的发生阻止电源从插头部件流向连接器部件的跳闸状态，该断路部件包括检测电路和复位电路，该检测电路被配置用来当激活时使断路部件从复位状态变为跳闸状态，该复位电路被配置用来当激活时使断路部件从跳闸状态变为复位状态；和
用于远程激活检测电路或复位电路的激活部件。
19、如权利要求18的便携式断路装置，其中所述激活部件包括通过向断路部件发送无线信号而激括检测电路或复位电路的无线激活设备。
20、如权利要求18的便携式断路装置，其中所述激活部件包括通过硬布线连接到断路部件并通过沿硬布线向断路部件发送信号而激活检测电路或复位电路的激活设备。
21、如权利要求18的便携式断路装置，其中所述激活部件包括两个激活设备，其中一个激活设备通过硬布线连接到断路部件并通过沿硬布线向断路部件发送信号而激活检测电路或复位电路，而另一个激活设备是通过向断路部件发送无线信号而激活检测电路或复位电路的无线激活设备。
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