專利名稱：具有多種擺脫誤布線方式的電氣布線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電氣布線裝置，尤其涉及保護(hù)性布線裝置。
背景技術(shù)：
通過將一個(gè)或者多個(gè)斷路器面板耦合至配電系統(tǒng)或者另一這種AC功率源，將AC 功率提供給房屋、建筑物或者其它這類設(shè)施。斷路器面板將AC功率分配給一個(gè)或多個(gè)安裝在該結(jié)構(gòu)中的支路電路。電氣電路典型地包括一個(gè)或多個(gè)插座出口，并且還可以將AC功率傳輸至一個(gè)或多個(gè)被供電裝置，在本技術(shù)領(lǐng)域中通常指負(fù)載電路。插座出口向用戶可觸及的負(fù)載提供功率，所述負(fù)載包括電源線和插頭，其中插頭可插入到插座出口中。由于已知在電氣布線系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生某些故障，因此每個(gè)電氣電路典型地采用一個(gè)或多個(gè)電氣電路保護(hù)裝置。電路保護(hù)性裝置設(shè)置在斷路器面板、插座出口、插頭等內(nèi)。插座布線裝置和電氣電路保護(hù)性布線裝置一般被設(shè)置在非導(dǎo)電的外殼內(nèi)。該外殼包括彼此電絕緣的電氣端子。線路端子趨于由安裝者連接到配電系統(tǒng)的電源，并且饋通負(fù)載端子被連接成向下游插座、照明器材、開關(guān)等提供電功率。插座負(fù)載端子電氣連接至饋通負(fù)載端子。插座負(fù)載端子配置成與連接插頭的間刀盒對(duì)準(zhǔn)，以便通過該插頭向用戶可觸及的負(fù)載提供電源。保護(hù)性裝置典型地包括斷路器，其在復(fù)位狀態(tài)下將線路端子連接到負(fù)載端子并且在跳閘狀態(tài)下將線路端子與饋通和插座負(fù)載端子斷開連接。當(dāng)發(fā)生故障情況時(shí)， 電路斷路器跳閘。有各種不同類型的保護(hù)性裝置，包括接地故障斷路器(GFCI)、接地故障裝置保護(hù)器(GFEP)以及電弧故障斷路器(AFCI)。某些保護(hù)性裝置包括GFCI和AFCI 二者。在將負(fù)載端子連接到AC電源的安裝期間，保護(hù)性裝置可能被誤布線。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，斷路器可能不能在存在故障情況時(shí)中斷電流流動(dòng)至插座端子。不幸地是，保護(hù)性裝置典型地不向用戶報(bào)警誤布線情況。因此，直到發(fā)生損壞和損害，誤布線情況才是明顯的。如上所述，插座負(fù)載端子和饋通負(fù)載端子可以通過電導(dǎo)體永久連接。當(dāng)裝置被正確布線時(shí)，斷路器典型地包括單個(gè)斷路器，其斷開線路端子與饋通負(fù)載端和插座負(fù)載端子之間的連接。換句話說，典型的保護(hù)性裝置不配置成在存在危險(xiǎn)故障情況時(shí)從用戶負(fù)載去除功率。因此，當(dāng)插座型裝置被反向布線時(shí)，在斷路器處于跳閘狀態(tài)時(shí)，在插座負(fù)載端子處可能得到未受保護(hù)的AC功率。需要的是在誤布線情況期間拒絕向包括插座端子的受保護(hù)電路供電的保護(hù)性裝置。而且，需要響應(yīng)于每次安裝期間誤布線狀況的保護(hù)性裝置。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了上述需求。具體而言，本發(fā)明涉及一種在誤布線狀況期間拒絕向包括插座端子的受保護(hù)電路供電的保護(hù)性裝置。更重要地，本發(fā)明的保護(hù)性裝置響應(yīng)于每次安裝期間的誤布線狀況。本發(fā)明的一方面涉及一種包括多個(gè)線路端子和多個(gè)負(fù)載端子的電氣布線裝置。在復(fù)位狀態(tài)下，所述多個(gè)線路端耦合至所述多個(gè)負(fù)載端子，在跳間狀態(tài)下，所述多個(gè)線路端子從所述多個(gè)負(fù)載端子去耦合。布線狀態(tài)檢測(cè)電路耦合至所述多個(gè)線路端子或多個(gè)負(fù)載端子。所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成監(jiān)測(cè)在所述多個(gè)線路端子或多個(gè)負(fù)載端子上傳播的電信號(hào)，并且從其中獲得至少一個(gè)信號(hào)特性。在裝置安裝或裝置重新安裝時(shí)，所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成基于所述至少一個(gè)信號(hào)特性自動(dòng)確定所述電氣布線裝置的布線狀態(tài)。如果布線狀態(tài)被確定為處于誤布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成誤布線檢測(cè)信號(hào)，并且如果布線狀態(tài)被確定為處于正確布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成正確布線檢測(cè)信號(hào)。 故障檢測(cè)電路耦合至所述多個(gè)線路端子，所述故障檢測(cè)電路配置成響應(yīng)于檢測(cè)到至少一個(gè)故障狀況而生成故障檢測(cè)信號(hào)。電路斷路器組件響應(yīng)于布線狀態(tài)檢測(cè)電路和故障檢測(cè)電路。所述電路斷路器配置成響應(yīng)于所述故障檢測(cè)信號(hào)或誤布線檢測(cè)信號(hào)而驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)線路端子和多個(gè)負(fù)載端子至跳間狀態(tài)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下述具體實(shí)施方式
中闡述，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言根據(jù)具體實(shí)施方式
部分地將變得顯而易見，或者通過實(shí)踐此處所述發(fā)明而認(rèn)知，所述說明書包括伴隨著權(quán)利要求以及附圖的具體實(shí)施方式
。應(yīng)該理解上述概括說明和下述具體實(shí)施方式
僅是本發(fā)明的示例，并且旨在提供用于理解權(quán)利要求所要求保護(hù)發(fā)明的本質(zhì)和特性的概述或框架。所包括的附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并入且組成該說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的不同實(shí)施例，并同說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理和操作。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的保護(hù)性裝置的示意圖；圖2是圖1所示的保護(hù)性裝置在誤布線狀態(tài)下的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的保護(hù)性裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的保護(hù)性裝置的示意圖；圖5A-5E是示出了本發(fā)明的誤布線保護(hù)功能的時(shí)序圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的誤布線鎖定電路的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)性裝置的前視圖；圖8-9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)性裝置的截面圖；圖10-11是根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的保護(hù)性裝置的截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例，在附圖中示出了其示例。如有可能，在整個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記用來表示相同或相似的部分。從圖1開始示出了本發(fā)明保護(hù)性裝置的示例實(shí)施例，并通篇用附圖標(biāo)記10表示。如下詳述，保護(hù)性裝置10包括通過至少一個(gè)導(dǎo)電路徑耦合至多個(gè)負(fù)載端子的多個(gè)線路端子。當(dāng)所述多個(gè)負(fù)載端子連接到電源電壓時(shí)，裝置10監(jiān)測(cè)所述至少一個(gè)導(dǎo)電路徑上的信號(hào)傳播特性。裝置10配置成使得在每次電源電壓被施加至多個(gè)負(fù)載端子時(shí)監(jiān)測(cè)步驟開始?；陬A(yù)定信號(hào)傳播特性生成誤布線跳閘信號(hào)。響應(yīng)于所述跳閘信號(hào)在至少一個(gè)導(dǎo)電路徑中引入電氣不連續(xù)性。參照?qǐng)D1和圖2，公開了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的保護(hù)性裝置10的示意圖。圖2 是誤布線狀態(tài)下的保護(hù)性裝置示意圖。[0023]裝置10典型地包括火線端子12和中線端子14。線路端子12、14分別經(jīng)由火線導(dǎo)電路徑和中性導(dǎo)電路徑耦合至傳感器沈和傳感器觀。導(dǎo)電路徑連接到電路斷路器對(duì)。當(dāng)電路斷路器M處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，電路斷路器M將線路端子(12、14)耦合至饋通端子(16、 18)和插座端子00、22)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在菊花鏈布置中，負(fù)載端子16、18 可以連接至耦合到一個(gè)或多個(gè)下游插座或開關(guān)的線路。插座端子20、22配置成與由電源線連接到家用電器或類似電氣負(fù)載的家用電器插頭相匹配。當(dāng)然，在跳閘狀態(tài)下，電路斷路器 24與負(fù)載端子16、18和插座負(fù)載端子20、22斷開連接。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，隔離觸點(diǎn)30配置成與相應(yīng)的插座端子20、22斷開一個(gè)或多個(gè)饋通端子16、18。當(dāng)裝置被誤布線時(shí)，這些觸點(diǎn)是打開的。隔離觸點(diǎn)30可操作地耦合至電路斷路器對(duì)，使得當(dāng)電路斷路器M在跳閘狀態(tài)下這些觸點(diǎn)是打開的?；蛘?，隔離觸點(diǎn)30可操作地耦合至附加斷路器(未示出)，使得當(dāng)裝置10被誤布線時(shí)這些觸點(diǎn)是打開的。裝置10操作如下。傳感器沈是配置成感測(cè)負(fù)載側(cè)接地故障的差動(dòng)變壓器。傳感器觀是接地的中性變壓器，其被配置成生成故障信號(hào)并且在接地中性故障狀況下將故障信號(hào)耦合至差動(dòng)變壓器。差動(dòng)變壓器沈和接地中性變壓器觀耦合至檢測(cè)電路32。電源電路34通過向GFCI檢測(cè)電路32提供DC (V+)電壓源而調(diào)節(jié)AC功率。檢測(cè)器32響應(yīng)于來自變壓器06J8)的傳感器輸入提供故障檢測(cè)輸出信號(hào)36。輸出信號(hào)36被引入濾波器電路38。經(jīng)濾波的輸出信號(hào)提供給SCR40的控制輸入。當(dāng)SCR40由濾波輸出信號(hào)導(dǎo)通時(shí)， SCR40導(dǎo)通以激勵(lì)該螺線管42。螺線管42驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)44以打開電路斷路器M中的中斷觸點(diǎn)。跳閘螺線管42保持激勵(lì)直到電路斷路器M中的觸點(diǎn)跳閘。打開的觸點(diǎn)中斷故障電流的流動(dòng)。變壓器沈生成的傳感器輸出信號(hào)也由故障電流的中斷而終止。當(dāng)變壓器信號(hào)停止時(shí)，檢測(cè)器輸出信號(hào)改變狀態(tài)使SCR40截止。一旦SCR40截止，螺線管42就在小于大約25毫秒的時(shí)間內(nèi)去激勵(lì)。在故障狀況消除之后，可以采用復(fù)位按鈕46以復(fù)位電路斷路器對(duì)。裝置10還裝備有測(cè)試裝置。具體而言，當(dāng)用戶按下測(cè)試按鈕48時(shí)，則生成模擬的故障狀況。模擬的故障狀況用于檢查GFCI 10的運(yùn)行狀況。如果裝置正確操作，則電路斷路器M跳間。在成功測(cè)試之后通過按下復(fù)位按鈕46而將功率重新存入至裝置10。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，可以通過按下復(fù)位按鈕46來激活測(cè)試裝置。與復(fù)位按鈕46連通的開關(guān)觸點(diǎn)閉合測(cè)試電路，以便以前述方式來初始化該測(cè)試。裝置10包括誤布線鎖定電路50。誤布線鎖定電路50包括電壓傳感器52，其檢測(cè) AC(或DC)電源電壓的極性。電流變壓器M檢測(cè)從電壓源至負(fù)載60的電流方向(S卩，電流極性)。當(dāng)裝置10如圖1所示正確布線時(shí)，電流變壓器還監(jiān)測(cè)通過用戶可觸及負(fù)載62的電流。如果電流的極性和電壓的極性彼此匹配，則處理器56確定裝置10被正確布線。參照?qǐng)D2，如果電流和電壓極性彼此相反，則處理器56確定裝置10被反布線。響應(yīng)于反布線狀況，處理器56向SCR 40發(fā)送信號(hào)以使其導(dǎo)通，使電路斷路器M跳閘。如果復(fù)位按鈕46工作，則電路斷路器M暫時(shí)復(fù)位，但是之后當(dāng)處理器56再次檢測(cè)到誤布線狀況時(shí)則很快跳閘。電路斷路器持續(xù)跳閘直到反布線狀況被校正。應(yīng)注意地是，裝置跳閘是自動(dòng)的，即，安裝者不需要手動(dòng)操作測(cè)試裝置或手動(dòng)執(zhí)行一些其它操作以初始化鎖定。然而，感測(cè)電流被描述為用于確定正確或反布線的先決條件。因此，即使存在誤布線情況裝置也將不會(huì)鎖定，直到負(fù)載(60,6 連接該裝置而生成電流時(shí)。期望裝置10不必等到連接外部負(fù)載就響應(yīng)于誤布線狀況而鎖定。在替換實(shí)施例中，裝置10可以包括設(shè)置在電流變壓器M和電路斷路器M之間的內(nèi)部負(fù)載64。內(nèi)部負(fù)載64通過生成具有指示正確布線的極性的電流以與外部負(fù)載60類似的方式工作。與負(fù)載60不同，當(dāng)裝置10被反布線時(shí)，負(fù)載64不生成流經(jīng)變壓器M的電流。因此，當(dāng)裝置10包括內(nèi)部負(fù)載時(shí)，鎖定電路50配置成當(dāng)電流極性和電壓極性彼此匹配時(shí)，允許裝置10復(fù)位。另一方面，鎖定電路50配置成當(dāng)電流極性和電壓極性彼此相反時(shí)或變壓器M未感測(cè)到負(fù)載電流時(shí)(即，將裝置連接到外部誤布線負(fù)載60之前)使裝置10跳閘。替換地，可以將內(nèi)部負(fù)載66設(shè)置在電流變壓器M和線路端子12、14之間。負(fù)載 66通過生成表示反布線的流過變壓器M的電流以與負(fù)荷60相似的方式進(jìn)行工作。與負(fù)荷 60不同，當(dāng)裝置10被正確布線時(shí)，負(fù)載66不生成流經(jīng)變壓器M的電流。在該實(shí)施例中，當(dāng)通過負(fù)載66(具有或不具有負(fù)載60)的電流極性與電壓極性相比彼此相反時(shí)，鎖定電路50 配置成使裝置10跳閘。另一方面，當(dāng)電流極性與電壓極性彼此匹配或不存在負(fù)載電流時(shí)， 鎖定電路50配置成允許裝置10復(fù)位。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，包括負(fù)載64和66 二者。 這還避免了為了確定保護(hù)性裝置是否被正確布線而需要的外部負(fù)載。返回參照?qǐng)D1，可以將晶體管58設(shè)置在SCR 40和處理器56之間。處理器56以預(yù)定重復(fù)率脈動(dòng)地調(diào)節(jié)晶體管58導(dǎo)通，以便初始化通過螺線管42的電流。然而，盡管每個(gè)脈沖生成通過螺線管42的電流，但是螺線管中的最終能量不足以激活跳閘機(jī)構(gòu)44。螺線管42用作脈沖負(fù)載。處理器50配置成基于通過螺線管42的脈沖電流相對(duì)于電壓極性的方向(極性)來確定裝置10是否被正確布線。處理器可以基于一個(gè)或多個(gè)脈沖來確定誤布線。在另一實(shí)施例中，螺線管42可以連接在電流變壓器M和電路斷路器M之間。替代地，螺線管42可以連接在饋通負(fù)載端子16、18或插座負(fù)載端子20、22之間。在任一情況下，晶體管58以前述方式脈動(dòng)地調(diào)節(jié)螺線管。螺線管42再次用作脈沖負(fù)載。在再一實(shí)施例中，晶體管58配置成脈動(dòng)地調(diào)節(jié)電阻器64或66至導(dǎo)通(未示出)。 通常，脈動(dòng)地調(diào)節(jié)通過內(nèi)部負(fù)載(64、66、4幻的電流的優(yōu)點(diǎn)在于可以降低負(fù)載的散熱率超過十倍。因此，負(fù)載可以小型化。在圖1所示的實(shí)施例中，指示器62耦合至處理器56。指示器62包括誤布線狀況的可視和/或可聽表示。處理器56可以為指示器62提供重復(fù)信號(hào)，在這種情況下指示器 62提供表示誤布線狀況的閃爍和/或嘟嘟聲。盡管圖1和圖2涉及接地故障檢測(cè)電路，但是，本發(fā)明同樣適用于其它類型的保護(hù)性裝置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到基本上所有類型的保護(hù)性裝置都包括類似的部件， 用于感測(cè)、檢測(cè)和響應(yīng)于特定故障狀況而中斷電路中斷觸點(diǎn)。例如，電弧故障斷路器(AFCI) 中的傳感器類似于變壓器26，但是其通常配置成感測(cè)負(fù)載電流，而不是差動(dòng)電流和/或線電壓。AFCI傳感器可以包括環(huán)形變壓器、旁路或電壓分壓器中的至少一個(gè)。而且，AFCI中的檢測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)為形狀因子類似于檢測(cè)器32的集成電路。AFCI檢測(cè)器還可以配置成基于負(fù)載電流的頻譜來檢測(cè)電弧故障狀況。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到電弧故障可以表現(xiàn)出高頻噪音脈沖模式。一旦檢測(cè)到電弧故障狀況，則信號(hào)就發(fā)送到SCR 40以使裝置跳閘。參照?qǐng)D3，公開了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的示意圖。誤布線鎖定電路300與圖1 和圖2中的鎖定電路50相似。圖3中所示的實(shí)施例包括耦合到處理器304的旁路傳感器 302。傳感器302的功能與變壓器M的相似。處理器304配置成使用旁路傳感器302來確定負(fù)載電流的極性。如這里所體現(xiàn)的和圖4中所示出的，公開了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的示意圖。該實(shí)施例本身不包括單獨(dú)的負(fù)載電流極性傳感器，而是保護(hù)性裝置自身配置成確定負(fù)載電流的極性。具體而言，誤布線鎖定電路400包括通過晶體管406耦合至處理器400的開關(guān)裝置402。開關(guān)裝置402響應(yīng)于來自處理器404的信號(hào)打開或關(guān)閉。具體而言，開關(guān)裝置402 通過晶體管406響應(yīng)于來自處理器404的信號(hào)打開或關(guān)閉。當(dāng)開關(guān)裝置402打開時(shí)，通過火線導(dǎo)體12和中線導(dǎo)體14的電流相同且反向地流經(jīng)差動(dòng)變壓器沈。因此，由變壓器沈生成的差動(dòng)信號(hào)不表示故障(或模擬故障)狀況。然而，當(dāng)開關(guān)裝置42關(guān)閉時(shí)，流經(jīng)一個(gè)或其它導(dǎo)體的負(fù)載電流的一部分通過開關(guān)裝置反向。由于兩個(gè)導(dǎo)體的電流不再相同，所述故障信號(hào)提供給檢測(cè)器32。檢測(cè)器32通過檢測(cè)器輸出線向處理器404提供輸出負(fù)載電流信號(hào)。處理器404使用所述輸出負(fù)載電流信號(hào)以確定負(fù)載電流極性。還應(yīng)注意到晶體管406可以執(zhí)行與圖1所示的實(shí)施例中晶體管58所執(zhí)行的類似的功能。晶體管58向螺線管42提供脈沖信號(hào)。作為響應(yīng)，螺線管42暫時(shí)被驅(qū)動(dòng)至導(dǎo)通狀態(tài)以提供脈沖負(fù)載電流。因此，圖4中的實(shí)施例提供了一些用于檢測(cè)誤布線、或反布線狀況的手段。圖4中所示的裝置10被反布線，當(dāng)AC(或BC)電源電壓在開關(guān)裝置402閉合期間是正的時(shí)，通過差動(dòng)變壓器沈的總電流的方向?qū)е聶z測(cè)器32為處理器404提供負(fù)電流極性信號(hào)。由于電壓和電流極性彼此相反，所述處理器404為SCR 40提供信號(hào)以使電路斷路器對(duì)跳閘。開關(guān)裝置402可以僅在AC電源電壓周期的負(fù)半周期期間由處理器400關(guān)閉。 這避免了由于SCR 40在負(fù)半周期期間不能導(dǎo)通而檢測(cè)器輸出信號(hào)36引起錯(cuò)誤跳閘的可能性。圖5A-5E是示出了本發(fā)明誤布線保護(hù)功能的時(shí)序圖。參考圖1來描述波形，但是同樣適用于本發(fā)明的其它實(shí)施例。波形適用于反布線且處于復(fù)位狀態(tài)下(即，AC電源電壓連接到裝置饋通端子16、18)的保護(hù)性裝置10。圖5A是負(fù)載電流502的示意圖。AC電源電壓在時(shí)刻500施加至裝置10。參考圖 5B，處理器56也在500時(shí)刻開始時(shí)生成預(yù)定時(shí)間延遲間隔501。直到經(jīng)過延遲間隔501，即使存在誤布線狀況，誤布線鎖定電路也被防止跳閘。時(shí)間間隔501基于已知的瞬態(tài)噪聲屬性被預(yù)編程至處理器56。瞬態(tài)噪聲505可由向裝置開始施加AC功率或者在功率斷供之后施加AC功率而生成。因此，時(shí)間間隔501被編程至處理器56以防止瞬時(shí)501初始化裝置 10的錯(cuò)誤鎖定。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解間隔501小于大約1秒。圖5C是電源電壓503的示意圖。注意到AC電源電壓503與如圖5A中所示負(fù)載電流502異相。如之前所述，異相狀況表示保護(hù)性裝置被反布線的事實(shí)。還注意到AC電源電壓503和負(fù)載電流502異相相移量為506。相移506表示負(fù)載64、66或42 (如果存在的話)不能補(bǔ)償?shù)碾姼行载?fù)載相移的可能性。如圖5D所示，處理器56在間隔508期間脈動(dòng)地調(diào)節(jié)負(fù)載至導(dǎo)電狀態(tài)。如上所述，執(zhí)行脈沖調(diào)制以比較負(fù)載電流和電源電壓的極性。在圖5所提供的實(shí)施例中，兩個(gè)信號(hào)是相反極性的。因此，處理器56確定裝置10被誤布線。處理器56可以被編程為使得間隔 508由于上述原因僅僅發(fā)生在電源電壓的負(fù)半周期期間。還應(yīng)注意到不應(yīng)該允許間隔508與間隔506 —致。盡管裝置10確實(shí)被誤布線，但是由于相移506，負(fù)載電流和電源電壓極性在這些時(shí)間間隔內(nèi)仍然匹配。處理器56被編程為從電流過零將間隔508的開始延遲時(shí)間段510，以便避免通過處理器56表示錯(cuò)誤布線狀態(tài)。圖5E中示出的窗口間隔512防止了誤布線檢測(cè)電路發(fā)生誤跳閘。窗口 512在500 時(shí)刻初始化，并在預(yù)定時(shí)間段后結(jié)束。因此，正確布線/誤布線決策過程僅發(fā)生在窗口 512 內(nèi)。一旦誤布線鎖定電路50完成其任務(wù)，則防止經(jīng)過間隔512后引起誤跳閘。如這里所體現(xiàn)的和圖6中所示出的，公開了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的誤布線鎖定電路的示意圖。參考申請(qǐng)?zhí)枮镹o. 10/884, 304的美國專利，在此整體并入用于詳細(xì)解釋包括熔絲的誤布線電路。誤布線鎖定電路600連接到電路斷路器M的線路側(cè)。當(dāng)安裝保護(hù)性裝置10時(shí)，熔絲602閉合。如果裝置在安裝中和電源電壓有效期間被正確布線，則通過電路600的電流生成模擬故障電流以使電路斷路器M跳閘。電流繼續(xù)流過電路600，直到設(shè)置在電路600中的熱元件604打開熔絲602，從而斷開電路中的電氣連接性。電氣連接性一旦斷開，則模擬的故障電流停止，允許裝置10復(fù)位。假設(shè)裝置復(fù)位，如果裝置在安裝和電源電壓有效期間被誤布線，則電流通過電路斷路器對(duì)流經(jīng)電路600。模擬故障電流使電路斷路器M跳間。反過來，故障電流由于跳閘動(dòng)作而停止流動(dòng)。注意到電路斷路器響應(yīng)于模擬故障電流跳閘典型地小于25毫秒。該時(shí)間間隔期間在熱敏元件604中生成的熱量不足以打開熔絲602。因此，直到裝置被正確布線熔絲602都是可工作的。裝置10在每次復(fù)位后持續(xù)跳間，直到裝置被正確布線。在替代實(shí)施例中，熔絲602配置成響應(yīng)于電流而自發(fā)熱，從而不需要熱敏元件 604。其它誤布線電路在性能上類似于電路600，但是被重新配置成生成作為適用于接地故障電路斷路器、電弧故障斷路器、電弧故障和接地故障組合斷路器或其它類型的保護(hù)性裝置(未示出)的信號(hào)或模擬故障信號(hào)。還可以使用可重復(fù)位、可重新閉合的熔絲來實(shí)現(xiàn)熔絲602。在裝置10從安裝移除之后，閉合熔絲602以恢復(fù)誤布線電路600。此時(shí)，在重新安裝期間被誤布線的情況下，保護(hù)性裝置配置成進(jìn)入鎖定狀態(tài)。圖7-11示出了本發(fā)明的典型安裝。參照?qǐng)D7，公開了根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)性裝置的前視圖。裝置10包括包含法蘭752的前外殼750。保護(hù)性裝置配置成通過壁板700覆蓋， 所述壁板700由緊固件702固定到裝置10?；蛘撸梢杂妹姘甯采w裝置10，該面板由緊固件702固定到裝置10。緊固件702使壁板700 (或面板)壓向法蘭752。圖8是圖7所示保護(hù)性裝置的截面圖。裝置10包括配置成與前外殼750匹配的外殼754。印刷電路板(PCB) 758設(shè)置在裝置10內(nèi)。可重復(fù)位熔絲602耦合至PCB758。通過對(duì)臂603施加瞬時(shí)力使可重復(fù)位熔絲602復(fù)位。注意到在圖8中并未示出安裝有壁板700 或面板。因此，由于彈簧760的偏置力，探針756自由延伸至法蘭752上的空置區(qū)域。彈簧 760的偏置力還迫使臂603壓向熔絲602，使熔絲重新閉合。因此，一旦壁板被移除，則就重新建立熔絲誤布線電路600。[0053]圖9示出了重新安裝后的裝置10。通過在朝下方向指向探針756的緊固件702使壁板700(或面板)壓向法蘭752。探針756壓迫彈簧760，從而使得臂603不再施加力。同樣地，熔絲602處于閉合位置直到裝置10被正確地布線。作為副利益(side benefit)，如果裝置10被安裝，但是沒有安裝壁板700，則熔絲602永久閉合。因此無論裝置10被正確布線還是誤布線，電路600防止裝置10復(fù)位。這種安全特性背后的基本原理在于不使用壁板，負(fù)載端子對(duì)于用戶物理上可觸及。因此，這種安全特性防止了用戶暴露于負(fù)載端子上存在的任何電壓。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，根據(jù)PCB 758的形狀因子和臂603的設(shè)置，對(duì)本發(fā)明的可重復(fù)位熔絲602作出各種修改和變型是顯而易見的。通過示例，可以采用由 Thermo-Disc制造的模型X 2296來實(shí)現(xiàn)可重復(fù)位熔絲602。當(dāng)然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到在本發(fā)明中可以采用任何適合的可重復(fù)位熔絲。圖10-11是根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施例的保護(hù)性裝置的截面圖。探針800除了包括撞針802以外，與探針756相似。撞針802配置成當(dāng)安裝壁板700時(shí)偏轉(zhuǎn)懸臂梁804。一旦懸臂梁804偏離了預(yù)定量，則其清除撞針802和暫時(shí)彈起向臂603施加力以重新閉合熔絲。 因此，可以僅通過安裝壁板來再激活誤布線電路600。在替換實(shí)施例中，配置撞針802以使得當(dāng)壁板700被移除時(shí)生成施加給臂603的瞬時(shí)力。對(duì)于該實(shí)施例，誤布線電路600的再激活不需要安裝壁板，僅需要移除壁板。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明所作出各種修改和變型是顯而易見的。因此，本發(fā)明旨在覆蓋所附權(quán)利要求及其等價(jià)物范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變型。
權(quán)利要求1.一種電氣布線裝置，包括多個(gè)線路端子和多個(gè)負(fù)載端子，所述多個(gè)線路端子在復(fù)位狀態(tài)下耦合至所述多個(gè)負(fù)載端子，并且在跳閘狀態(tài)下與所述多個(gè)負(fù)載端子去耦合；布線狀態(tài)檢測(cè)電路，耦合至所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子，所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成監(jiān)測(cè)在所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子上傳播的電信號(hào)，并且從其獲得至少一個(gè)信號(hào)特性，所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成在裝置安裝或裝置重新安裝時(shí)基于所述至少一個(gè)信號(hào)特性來自動(dòng)確定所述電氣布線裝置的布線狀態(tài)，如果確定所述布線狀態(tài)處于誤布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成誤布線檢測(cè)信號(hào)，如果確定所述布線狀態(tài)處于正確布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成正確布線檢測(cè)信號(hào)；故障檢測(cè)電路，耦合至所述多個(gè)線路端子，所述故障檢測(cè)電路配置成響應(yīng)于檢測(cè)到至少一個(gè)故障狀況而生成故障檢測(cè)信號(hào)；以及電路斷路器組件，響應(yīng)于所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路和所述故障檢測(cè)電路，所述電路斷路器配置成響應(yīng)于所述故障檢測(cè)信號(hào)或所述誤布線檢測(cè)信號(hào)而驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)線路端子和所述多個(gè)負(fù)載端子進(jìn)入所述跳間狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路包括配置成響應(yīng)于所述正確布線檢測(cè)信號(hào)而打開的可重復(fù)位的熔絲，所述可重復(fù)位的熔絲配置成在打開之后響應(yīng)于與重新安裝所述裝置相關(guān)的動(dòng)作而閉合。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路包括比較兩個(gè)AC信號(hào)的相位以確定布線狀態(tài)的相位比較電路，所述相位比較電路包括耦合至所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子的負(fù)載阻抗元件，所述負(fù)載阻抗元件傳播具有負(fù)載電流相位的負(fù)載電流，所述相位比較電路配置成對(duì)所述負(fù)載電流相位和電源電壓的電源電壓相位進(jìn)行比較以確定所述布線狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少一個(gè)用戶可觸及按鈕，無需用戶操作所述至少一個(gè)用戶可觸及按鈕就自動(dòng)生成所述布線檢測(cè)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述至少一個(gè)用戶可觸及按鈕包括配置成當(dāng)被按下時(shí)生成模擬故障狀況的測(cè)試按鈕。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述至少一個(gè)用戶可觸及按鈕包括配置成當(dāng)被操作時(shí)影響所述電路斷路器復(fù)位的復(fù)位按鈕。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述至少一個(gè)用戶可觸及按鈕包括配置成執(zhí)行測(cè)試功能和復(fù)位功能這二者的單個(gè)按鈕。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電路斷路器包括四組中斷觸點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)信號(hào)特性包括線電壓極性和負(fù)載電流極性，并且其中所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路包括比較器電路，所述比較器電路配置成對(duì)所述線電壓極性和所述負(fù)載電流極性進(jìn)行比較，如果所述線電壓極性和所述負(fù)載電流極性基本同相，則確定所述布線狀態(tài)為正確布線，如果所述線電壓極性和所述負(fù)載電流極性基本異相， 則確定所述布線狀態(tài)為誤布線。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路還包括自動(dòng)測(cè)試電路，所述自動(dòng)測(cè)試電路配置成在每次所述自動(dòng)測(cè)試電路從去激勵(lì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變至激勵(lì)狀態(tài)時(shí)，在AC周期的預(yù)定部分期間執(zhí)行自動(dòng)測(cè)試周期，所述自動(dòng)測(cè)試電路配置成當(dāng)確定所述布線狀態(tài)為正確布線時(shí)，停止執(zhí)行所述自動(dòng)測(cè)試周期，所述自動(dòng)測(cè)試周期包括將至少一個(gè)詢問脈沖傳送至至少一個(gè)負(fù)載，并且基于監(jiān)測(cè)響應(yīng)信號(hào)特性來確定所述布線狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述自動(dòng)測(cè)試電路還包括電流傳感器，耦合至所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子，所述電流傳感器配置成感測(cè)負(fù)載電流極性；電壓傳感器，耦合至所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子，所述電壓傳感器配置成感測(cè)線電壓極性；處理器，耦合至所述電流傳感器和所述電壓傳感器，所述處理器配置成基于比較所述線電壓極性和所述負(fù)載電流極性來生成所述誤布線檢測(cè)信號(hào)；并且所述至少一個(gè)負(fù)載包括耦合至所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子的內(nèi)部負(fù)載。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述內(nèi)部負(fù)載耦合至所述多個(gè)線路端子，所述處理器配置成當(dāng)所述線電壓極性和所述負(fù)載電流極性相對(duì)于彼此基本異相時(shí)確定所述布線狀態(tài)表示誤布線狀況。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述內(nèi)部負(fù)載設(shè)置在所述電流傳感器和所述電路斷路器之間，所述處理器配置成當(dāng)所述電流傳感器未感測(cè)到流經(jīng)所述內(nèi)部負(fù)載的電流時(shí)確定所述布線狀態(tài)表示誤布線狀況。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述內(nèi)部負(fù)載設(shè)置在所述電流傳感器和所述多個(gè)線路端子之間，所述處理器配置成當(dāng)所述電流傳感器未感測(cè)到流經(jīng)所述內(nèi)部負(fù)載的電流時(shí)確定所述布線狀態(tài)表示正確布線狀況，并且其中所述處理器配置成當(dāng)流經(jīng)所述內(nèi)部負(fù)載的電流的極性和所述線電壓的極性相對(duì)于彼此基本異相時(shí)確定所述布線狀態(tài)表示誤布線狀況。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述至少一個(gè)負(fù)載是外部負(fù)載或內(nèi)部負(fù)載，所述內(nèi)部負(fù)載是電阻性負(fù)載或電感性負(fù)載。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路還包括耦合至開關(guān)復(fù)位致動(dòng)器的可重復(fù)位的開關(guān)元件，僅當(dāng)所述可重復(fù)位的開關(guān)元件處于閉合狀態(tài)時(shí)，使能所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路，所述開關(guān)復(fù)位致動(dòng)器配置成響應(yīng)于與安裝或重裝所述裝置相關(guān)的行為而重復(fù)閉合所述可重復(fù)位的開關(guān)元件，所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成如果AC電源連接至所述多個(gè)負(fù)載端子，則生成所述誤布線檢測(cè)信號(hào)并且不打開所述可重復(fù)位的開關(guān)元件，所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成如果所述AC電源連接至所述多個(gè)線路端子，則生成正確布線狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)并且打開所述可重復(fù)位的開關(guān)元件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電氣布線裝置，所述電氣布線裝置包括多個(gè)線路端子和多個(gè)負(fù)載端子，所述多個(gè)線路端子在復(fù)位狀態(tài)下耦合至所述多個(gè)負(fù)載端子，在跳閘狀態(tài)與所述多個(gè)負(fù)載端子去耦合。布線狀態(tài)檢測(cè)電路配置成監(jiān)測(cè)在所述多個(gè)線路端子或所述多個(gè)負(fù)載端子上傳播的電信號(hào)，并且在裝置安裝或裝置重新安裝時(shí)基于至少一個(gè)信號(hào)特性來自動(dòng)確定所述電氣布線裝置的布線狀態(tài)。如果所述裝置處于誤布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成誤布線檢測(cè)信號(hào)，如果所述裝置處于正確布線狀態(tài)，則所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路生成正確布線檢測(cè)信號(hào)。故障檢測(cè)電路配置成響應(yīng)于檢測(cè)到至少一個(gè)故障狀況而生成故障檢測(cè)信號(hào)。電路斷路器組件響應(yīng)于所述布線狀態(tài)檢測(cè)電路和所述故障檢測(cè)電路。所述電路斷路器配置成響應(yīng)于所述故障檢測(cè)信號(hào)或所述誤布線檢測(cè)信號(hào)而驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)線路端子和多個(gè)負(fù)載端子至跳閘狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H3/32GK202217999SQ20112003750
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者J·C·理查茲, K·R·摩根, T·N·帕卡德 申請(qǐng)人:帕西·西姆公司