CN1700553A - 具有增强浪涌抑制的gfci - Google Patents

Abstract

一种MOV元件物理地并且电气连接到热敏材料上，当MOV元件的温度上升到MOV将进入到其热击穿状态的温度时，该热敏材料从低阻抗路径改变为高阻抗路径，如火花间隙。更具体的是，热敏材料位于MOV表面上并且与MOV串联。在运行过程中，当MOV变热时，其加热热敏材料。当热敏材料变热时，其开始从MOV表面分开以形成火花间隙，其与MOV元件串联以帮助分散过多的电压。MOV元件表面上的热敏材料可为环氧涂层，其在出现高电压暂态浪涌的过程中至少部分从MOV元件表面破裂和/或裂开，或者在出现高电压暂态浪涌的过程中其为溅射以形成电弧路径的焊剂。在运行中，当GFCI经历某个幅值以上的高电压暂态浪涌时，热敏材料形成火花间隙，该火花间隙与MOV串联并且防止GFCI进入到其破坏性热击穿状态。因此，在MOV进入到其热击穿状态之前，其从仅仅一个MOV进入到与火花间隙串联的MOV，该火花间隙可在出现高电压暂态浪涌的过程中用作保护上游的GFCI。

Description

具有增强浪涌抑制的GFCI

技术领域

本发明总的来说涉及金属氧化物变阻器，并且更具体的涉及一种在出现过负载电压浪涌时改变其工作特性以保护接地故障断路器的金属氧化物变阻器。

背景技术

高电压暂态浪涌可能造成家里，工厂和商业建筑中的电气设备例如接地故障断路器(GFCI)全部或者部分损坏。在许多情况下，这种损坏仅仅使得GFCI的保护部件部分或者完全不工作，但元件本身仍然可以导电。例如，对于承受高压暂态浪涌的GFCI的触点来说即使当GFCI的保护部件不再工作时也仍然经常一起熔断并且继续导电。

对于元件来说存在能在短期过电压情形中保护负载的需要。作为金属氧化物变阻器(MOV)的可用于在过电压情形中保护GFCI的一类元件已经公知。在运行中，MOV与将要进行保护的器件如GFCI并联连接。在低压下MOV具有非常高的电阻。在高压下，变阻器具有非常低的电阻，这样使得当高压暂态浪涌出现在电源线路上时，呈现出低电阻的MOV防止暂态电压浪涌到达器件上。当MOV两端的电压到达最大连续工作电压时开始通过MOV导电，这个最大连续工作电压称作变阻器电压。当电压增加时，MOV的电阻快速下降并且可接近为零。由于MOV的电阻随着电压增加而减小，因此MOV通过其本身并且不通过与MOV并联并且在其上游的器件转移暂态电流。在电压暂态浪涌出现之后，MOV返回到其通常的高电阻状态并且为下一次高电压浪涌做准备。

MOV的另一个特点是在运行过程中，当其执行高电压浪涌时MOV的温度将增加。如果电压浪涌的间隔比较合适，那么MOV可以在电压浪涌事件之间冷却。然而，如果电压浪涌事件间隔的很紧密，那么MOV将不具有足够的冷却时间并且MOV的这种发热将使得附加电流流过MOV。该附加电流将进一步提高MOV的温度，并且将持续到MOV本身毁坏为止。这种情形作为热击穿已经公知。当MOV在其热击穿状态时，MOV可爆炸并且可能使得周围元件大量损坏，火灾和/或毁坏。

保护MOV本身的一种方法是具有与MOV元件并联并且位于将要被该MOV元件进行加热的热保护器件。该热保护器件的熔点设定为使得MOV进入其热击穿状态的温度之下。当MOV的温度升高时，将到达一个点，该点上热保护器件将熔化并且将MOV从负载断开。当该负载为GFCI时，其不再由MOV保护并且高电压暂态脉冲的所有影响将施加到GFCI上。此时，当过负载情形出现时，过电压暂态浪涌将肆意毁坏正在受保护的GFCI。

所需要的是能在过负载电压浪涌过程中保护GFCI的MOV。

MOV的峰值浪涌电流率是圆盘(disc)本身的面积函数。为了保护GFCI免于受到破坏性高电压暂态浪涌，测试已经示出需要至少20mm的MOV。不幸的是，不可能将这种大小的MOV连接到GFCI上并且仍可将GFCI和MOV安装到单个引出盒中。

还需要的是这样的一种MOV，当连接到GFCI时MOV足够的小以便安装在单个引出盒中。

发明内容

MOV元件物理地并且电气连接到热敏材料，当MOV元件的温度上升到MOV进入到其热击穿状态的温度之下时，该热敏材料从低阻抗路径改变成高阻抗路径，如火花间隙(spark gap)。更特别的是，热敏材料位于MOV的表面并且与MOV串联电气连接。在运行中，当MOV变热时，其加热该热敏材料。当热敏材料变热时，其开始从MOV的表面分开以形成火花间隙，该火花间隙与MOV元件以串联方式电气连接以帮助分散过多的电压。MOV元件表面上的热敏材料可为环氧涂层，其在出现高电压暂态浪涌的过程中至少部分从MOV元件表面破裂和/或脱离，或者在出现高电压暂态浪涌的过程中其溅射以形成电弧路径(arc path)的焊料。在运行中，当GFCI经历一定幅值之上的高电压暂态浪涌时，热敏材料形成火花间隙，该火花间隙与MOV串联并且防止GFCI进入到其破坏性热击穿状态。因此，在MOV进入到其热击穿状态之前，其从单单一个MOV进入到与火花间隙串联的MOV，该火花间隙可在出现高电压暂态浪涌的过程中用作保护上游的GFCI。

前面已经略述而不是广泛的表述了本发明的优选特征，这样本领域的技术人员可更好的理解随后的本发明的详细描述。本发明的其他特征将在下文进行描述，这形成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应该清楚的是他们很容易用所公开的构思以及特定的实例作为设计或者改变执行本发明的相同目的的其他结构的基础，并且这些其他结构在其最宽广的形式内不脱离本发明的精神和范围。

附图说明

本发明的其他方面、特征和优点将从下面的详细描述，所附权利要求以及附图中更加全面清楚。其中：

图1是根据本发明原理的MOV器件的第一实施例的前视图；

图2是沿线2-2截取的图1的器件的局部剖开的侧视图；

图3是根据本发明原理的另一MOV器件的前视图；

图4是另一MOV器件的前视图；

图5是又一MOV器件的主视图，其去掉了绝缘层以便示出该MOV器件的细成；

图6是沿线6-6截取的图5的器件的顶部平面图；

图7是MOV器件另一实施例的前视图；

图8是图7器件的顶部平面图；

图9是接地故障断路器的一个实施例的透视图，其具有根据本申请的内部安装的MOV浪涌保护器件；

图10是图9所示的GFCI器件的一部分的局部剖开的侧视图，示出了处于置位或者电路接通位置的GFCI器件；

图11是图9的断路器内部元件的分解图；

图12是位于图9的GFCI器件内的导电通路部分的平面图，示出了连接到插头触点的导热性塑料；

图13是图12所示的导电通路部分的局部剖视图；

图14是图12所示的导电通路部分的局部剖视图；

图15是与10类似的侧视图，示出处于电路断开或中断位置的GFCI器件；

图16是与图10类似的侧视图，示出在复位操作过程中的GFCI的元件；

图17-19是复位部分的一个实施例的操作示意代表图，示出了一个锁定部件，用于使线路和负载连接之间形成电气连接并且在断路部分的操作时用于激励(elate)电气连接的复位部分；以及

图20是在此披露的与故障检测电路并联连接并且连接在该故障检测电路上游的MOV的示意图。

具体实施方式

参考图1和图2，示出根据本发明原理所构造的热保护器件10的第一实施例。一层热熔性材料16设置在MOV盘12的一表面14上，该热熔性材料为热敏性并且导电性的。可使用热敏热固性材料，如环氧树脂，可提供为颗粒状或者粉末形式，并且当以正常方式加热和固化时为刚性固体。热熔性材料16可由粘合剂、粘结剂或者其它类似材料附着在MOV元件的表面14上，如盘12所示。热敏材料16随着MOV元件表面温度增加到低于使得MOV12发生故障的温度时从低阻抗导电通路转变为火花间隙。该热敏材料层20是适于在高温下工作的导电材料并且当MOV分流过电压时由MOV对其进行加热。该热敏材料也可为陶瓷或者焊料。热熔性材料层16的连接尾部18在绝缘层20的顶部延伸，在此处其可容易连接到第一导线22上。第二导线24连接在MOV器件12的另一表面26上。

通过MOV的电压浪涌所导致的热能使得MOV的温度增加。如果例如由于电源的切换等所导致的那些电压浪涌很好地隔开，MOV可在电压浪涌事件之间冷却。然而，如果事件紧密隔开，MOV没有足够的冷却时间，并且MOV的加热将使得更多的电流流过，这将进一步增加MOV的温度。可持续到直到MOV由热击穿毁坏为止。

为了防止热击穿，该层热熔性材料16设置为与MOV12的表面14紧密接触并且具有连接尾部18，该连接尾部18上连接有导线22。电流通过导线24正常流到MOV12的表面26，MOV12本身，材料层16到连接尾部18以及导线22。如果流过该电路的电流由于负载切换等增加而使得MOV进行加热，材料16将也加热，至少会形成一个破裂或者将从MOV的表面至少部分地分离出来。如果材料为环氧树脂或者陶瓷，其将破裂，并且如果其是焊料的话其将熔化。在每种情况下，到连接尾部18和导线22的路径将为高阻抗路径如火花间隙。在过电压浪涌的过程中火花间隙的产生将使MOV保持在电路中以给负载提供保护，并且同时保护MOV不会过热，过热可使得其破裂或爆炸。

材料层不必在MOV的整个表面上延伸。其可在该表面的较少部分上延伸，如图3，4，7和8所示。参考图3，MOV32的前表面具有通常为圆形的热敏材料层34，该热敏材料层的直径大体上等于MOV32的半径。连接尾部36在圆形绝缘层38上向外延伸。导体40固定到连接尾部36并且第二导体42固定到MOV的另一侧(图中未示出)。除从MOV32延伸的导体40和42的部分外，整个器件用热敏材料如环氧树脂或者类似的电绝缘材料的涂层进行覆盖。图3的器件30的运行与上述相时图1和2中的器件相同。

参考图4，MOV52在其上设置有大体为矩形形状的一热敏材料层54。连接尾部56在一厚的绝缘层58上延伸并且耦合到导体60上。第二导体62耦合到MOV52的相对面上(图中未示出)。MOV52的表面64的剩余部分用环氧树脂或者其他在工厂所用的类似材料覆盖。图7和图8示出了其中材料78仅占用MOV72表面74的一部分的器件70。该实施例与图1到图4中的区别在于导体80直接耦合到热敏材料层78上而不使用中间连接尾部。导体82直接耦合到MOV72元件的后表面76上，并且除从MOV72延伸的导体80和82部分以外，整个器件用绝缘涂层(未示出)如环氧树脂或类似材料覆盖。器件50和70的运行与上述相对图1和2的器件10相同。

参考图5和图6，示出了器件90的另一实施例。MOV92用两个半部94和100形成，该两个半部由热敏材料106的区域连接和跨接。导体112直接耦合到半部94的后表面98上并且第二导体114直接耦合到半部100的前表面102上。除了从MOV92延伸的导体112和114和缝隙110以外，绝缘层108(图5中未示出以提供对器件90的更好理解)完全包围了器件90，，并且存在于邻接于热敏材料106处。缝隙110使得热敏材料层流失，如前所述并且使得当材料熔化时产生的任何气体逃逸。由于在合适的地方具有热敏材料106，因此存在通过MOV92的完全电气路径存在。该路径从导体112到MOV半部94，通过材料106到MOV半部100以及导体114。当材料带106熔化时，半部94和100之间的路径打开以产生火花间隙。

上面所要披露的是一种新改进的金属氧化物变阻器，其能从仅作为MOV操作的工作模式到作为与火花间隙串联的MOV操作的工作模式，以便在出现电压暂态浪涌的过程中给负载如GFCI提供连续的过电压保护，该电压暂态浪涌具有足够大以毁坏MOV的幅值。

在正常工作情形下，这里所公开的MOV像所有的MOV一样，在通过不超过MOV设计参数的电压峰值时运行。然而，当该MOV受到超过MOV的设计参数并且可毁坏MOV的一个或者多个高电压情况时，可为陶瓷，环氧树脂或者焊料的材料将使得导线与MOV元件分开但是仍然保持没有损伤，以形成高阻抗路径如高压浪涌的火花间隙。当这种情形出现时，MOV从仅为一个MOV变换其本身为与火花间隙串联的MOV，以防止MOV毁坏其本身，从而使MOV继续保留在电路中并且在出现过电压的过程中箝位暂态电压。

值得注意的是MOV的峰值浪涌电流额定值是圆盘本身面积的函数。因此，其中使得满足电路需要的MOV的严格的空间要求太大，以致于使得具有MOV的GFCI不能安装在单个出线盒中，但是，用本发明现在可以使用与GFCI结合的较小直径的MOV固定在单个出线盒中。

接地故障断路器(GFCI)正常连接以在各种故障中保护插座并且它们本身承受在引入电源线上出现的高电压暂态浪涌。另外，GFCI正常位于其中空间非常珍贵的单个出线盒中。为了使用MOV以在破坏性高电压暂态浪涌中保护GFCI，测试表明需要至少20mm的MOV。不幸的是，不可能将这个尺寸的MOV连接到GFCI上并且仍然将GFCI和MOV安装在单个出线盒中。然而，通过采用根据如上所述的根据本发明原理构造的MOV，仅具有7mm直径的MOV可代替当前要求的20mmMOV，并且发现在此披露的7mmMOV可承受三千安培上的六千伏浪涌。现在，第一次采用在此所披露的新型MOV，MOV可与GFCI并联并且连接在GFCI的上游，以防止GFCI经历高电压暂态浪涌并且仍然可安装在单个出线盒中。

下面描述可以与在此所披露的MOV结合使用的GFCI。

上述的MOV可被连接以保护接地故障断路器(GFCI)装置，如通常属于美国专利No.4,595,894中所描述的GFCI插座，其采用电触发跳闸机构以机械断开一个或多个输入和输出导体之间的电气连接。这种装置例如在检测到电路故障而跳闸后可复位。在‘894所公开的装置中，所采用的使电路即线路和负载侧之间的导电通路机械断开的跳闸机构包括螺线管或者跳闸线圈(trip coil)。测试按钮用于测试跳闸机构以及测试用于感应故障的电路，并且复位按钮用于复位线路和负载侧之间的电气连接。

然而，可出现这样的情形，其中由例如电路切换等所引起的异常状态不仅导致电流浪涌和装置的跳闸，而且可能导致用于电路机械中断的跳闸机构无效。这种情况可以发生，而用户并没有了解到。在这种情形下，未知用户面对已经跳闸的GFCI，可按压复位按钮，其依次导致具有不工作的跳闸机构的装置复位，而没有可以使用的接地故障保护。

进一步，中性点开路情形，其在Underwriters实验室(UL)标准PAG943A中限定，可存在于其中中性点开路情形在GFCI装置的线路(与负载相反)侧的地方，以产生一个电流路径，这个电流路径通过装置的负载侧从给GFCI装置提供能源的相位(热)线延伸到个人。

通常属于美国专利No.6,040,967，其全部内容结合到此处，作为参考，其描述了一组可复位断路器件，如果断路部分不工作或者如果存在中性点开路情形，该可复位断路器件可锁住器件的复位部分。

上述的某些断路器除线路和负载侧连接之外还具有用户访问负载侧连接。该用户访问负载侧连接包括一个或多个连接点，该一个或多个连接点上，用户可在外部连接到线路侧提供的电源上。该负载侧连接和用户访问负载侧连接通常电气连接在一起。这种断路器件的一个实例就是GFCI插座，其中线路和负载侧连接采用接线螺钉，用户访问负载侧连接采用插头连接到内部插座。如上所述，这种器件连接到外部线路，使得线路导线连接到线路侧连接点并且负载侧导线连接到负载侧连接点。然而，可能出现这样的情况，其中断路器错误的连接到外部导线，使得负载导线连接到线路侧连接点并且线路导线连接到负载侧连接点。这作为反向接线已经公知。在断路器反向接线的事件中，即使对负载侧连接的故障保护仍然存在，对用户访问负载连接的故障保护将不出现。通常属于2001年3月20日申请的序列号为No.09/812,288的申请，其全部内容结合到本申请中作为参考，其描述了一种可复位断路器，即使在器件反向接线的情况中，仍然维持断路器的故障保护。

尽管上述的器件构造成在接地故障，浸水检测故障，器具漏损故障，仪器漏损故障，反向接线故障等类似故障出现时断开导电通路，但它们不能满足强加在暂态电压浪涌抑制(TVSS)产品上的严格要求。所需要的是具有增强浪涌抑制和仍然可安装在单个出线盒内的接地故障断路器。

本申请设想各种类型的断路器，当出现过负载高电压浪涌时能中断器件线路侧和负载侧上的至少一条导电通路。该导电通路通常在连接到供电电源的线路侧和连接一个或多个负载的负载侧之间被分开。如上所述，该组可复位断路器的各种器件包括：接地故障断路器(GFCI)，浸水检测断路器(IDCI)，器具漏损断路器(ALCI)以及仪器漏损断路器(ELCI)。

为了实现本申请，响应过载电压浪涌情形保护GFCI的结构或者机构可组合到其中，并且形成该组可复位断路器的任一种器件的一部分，如附图中所示并且下面将要描述的GFCI的一部分。

在此所描述的GFCI插座具有线路和负载相(或者电源)连接，线路和负载中性点连接以及用户访问负载相和中性点连接。这些连接使得外部导体或者器具可连接到器件上。这些连接例如是，将外部导体固定或者连接到断路器上及导电的电气固定装置。这种连接的实例可采用包括接线螺钉，接线片，端子和外部插头连接。

在一个实例中，GFCI插座具有断路部分，复位部分和复位闭锁部分。该实施例示于图9-19。在另一个实施例中，除了复位闭锁省略以外，GFCI插座与图9-19的实例类似。因此，在该实施例中，GFCI插座具有断路部分和复位部分，其与图9-20所描述的类似。在另一个实施例中，GFCI插座具有断路部分，复位部分，复位闭锁和单独的跳闸部分(未示出)。

在此所述的断路和复位部分可采用机电元件以在器件的线路侧和负载侧之间中断(打开)以及形成(闭合)一个或多个导电通路。然而，电气元件，如固态开关以及支持电路也可用于打开和闭合这些导电通路。

总的来说，断路部分用于基于故障检测自动中断一个或多个导电通路中的电连续性，即打开在线路侧和负载侧之间的导电通路，该故障检测在上述实施例中为接地故障。复位部分用于闭合所打开的导电通路。

在包括复位闭锁的实施例中，除闭合所打开的导电通路以外，复位部分用于使复位闭锁无效。在这种结构中，复位和复位闭锁部分的操作与断路部分的操作结合，使得如果断路部分未运行，如果出现中性点开路和/或如果器件反向接线的话，所打开的导电通路的电连续性不能复位。

在包括单独的跳闸部分的实施例中，一个或多个导电通路中的电连续性可独立于断路部分的操作而中断。因此，在断路部分不正确运行的故障中，该器件仍然可以跳闸。

上述的特点可结合到任何复位断路器中，但为简便起见，这里只涉及GFCI插座。

现在返回图9，GFCI插座210具有由相对中心本体214细成的壳体212。在该中心本体214上可拆卸地固定有盖子部分216表面以及后部218。表面部分216具有入口220和221，用于接收通常在灯或者器具电线细件(未示出)的端部上见到的那类凸形插头的正常或者极化管脚，还有接地管脚接收开口222以容纳三线插头(three wire plug)。该插座还包括安装带224，用于固定插座到接线盒上。

测试按钮226延伸通过壳体212的表面部分216中的开口228。该测试按钮用于启动测试操作，测试设置在器件中的断路部分(或者断路器)的运行。此后将要更加详细描述的断路部分用于中断器件线路侧和负载侧之间的一个或多个导电通路中的电连续性。形成复位部分的一部分的复位按钮230延伸通过壳体212表面部分216中的开口232。复位按钮用于启动复位操作，重新建立所打开的导电通路中的电连续性。

现有的普通电线中的电气连接通过接线螺钉234和236形成，其中螺钉234作为输入或者线路的相连接，并且螺钉236为输出或者负载的相连接。值得注意的是两个附加的接线螺钉238和240(见图3)位于插座210的相对侧。这些附加的接线螺钉将分别提供线路和负载中性点连接。GFCI的更详细的描述在美国专利No.4,595,894中提供，在此结合其全文作为参考。还应该注意的是接线螺钉234，236，238和240为可用于提供电气连接的导线端子的类型。其他类型的导线端子的实例包括固定螺丝，按压夹子，按压板，推入型连接，引出端和快速连接接头。

参考图10-14，线路相连接234和负载相连接236之间的导电通路包括可在加压位置和未加压位置之间移动的接触臂250，安装到该接触臂250上的可动触头252，固定或者一体成形到负载相连接236的接触臂254，以及安装到接触臂254的固定触头256。该实施例的用户访问负载相连接包括端子组件258，该端子组件258具有两个连接端子260，连接端子可接合插入其间的凸形插头的管脚。线路的相连接234和用户访问负载相连接之间的导电通路包括，接触臂250，安装到接触臂250的可动触头262，固定到或者一体成形到端子组件258中的接触臂264，以及安装到接触臂264上的固定触头266。这些导电通路共同称为相导电通路。

同样，线路中性点连接238和负载中性点连接240之间的导电通路包括，在加压和未加压位置之间移动的接触臂270，安装到接触臂270上的可动触头272，固定或者一体成形到负载中性点240中的接触臂274，以及安装到接触臂274上的固定触头276。该实施例的用户访问负载中性点连接包括具有两个连接端子280的端子组件278，连接端子280能接合插入到其间的凸形插头管脚。线路中性点连接238和用户访问负载中性点连接之间的导电通路包括，接触臂270，安装到接触臂270上的可动触头282，固定或者一体成形到端子组件278中的接触臂284，以及安装到接触臂284上的固定触头286。这些导电通路共同称为中性点导电通路。

参考图10，断路部分具有断路器和一个电子线路，这个电子电路能感应热导体和/或中性点导体上的故障如电流不平衡。在GFCI插座中，断路器包括线圈组件290，响应线圈组件激励以及去掉激励的柱塞292以及连接到柱塞292的冲击件(banger)294。该冲击件294具有一对冲击件擎子296和298，该擎子与用于置位和复位一个或多个导电通路中的电连续性的可动锁定部件100相互作用。响应接地故障的感应如图20所示的感应电路对线圈组件290进行触发。图20示出用于检测接地故障的电路，其包括感应电流不平衡的差动变压器。

该复位部分包括复位按钮230，连接到复位按钮230的可动闭锁部件100锁定指针102以及复位触头104和106，当位于跳闸位置中，按下复位按钮时临时激励断路部分。优选的是，复位触头104和106通常为打开瞬时触头。锁定指针102用于接合每个接触臂250，270的侧边R并且向后移动臂250，270到按压位置，该按压位置上触头252，262分别接触触头256，266，并且触头272，282分别接触触头276，286。

在该实施例中，可动闭锁部件102对每个部分，即断路，复位和复位闭锁部分都是公用的，并且用于便于形成，中断或者闭锁一个或多个导电通路的电连续性。

在图10和11中所示的实施例中，复位闭锁部分包括锁定指针102，在器件跳闸后，锁定指针102接合可动臂250，270的侧边L以便阻断可动臂250，270移动。通过阻断可动臂250，270的移动，防止了触头252和256，触头262和266，触头272和276以及触头282和286接触。另一种情况下，可动臂250或270中仅有一个被阻断使得阻止它们各自的触头接触。此外，在该实施例中，锁定指针102用作主动抑制器(active inhibitor)，其防止触头进行接触。另外，可动臂250和270的自然偏离可用作被动抑制器(passive inhibitor)，防止触头进行接触。

参考图10和15-19，示出各级操作中的断路和复位部分的机械元件。随后的操作描述仅描述相导电通路，然而如果期望打开和闭合两导电通路的话，中性点导电通路的操作类似。在图10中，GFCI示出处于置位位置，其中可动接触臂250处于按压状态，使得可动触头252与接触臂254的固定触头256电气接合。如果GFCI插座的感应电路感应到高热状态或者接地故障，那么线圈组件290将被激励，以吸引柱塞292到线圈组件290中，这样冲击件294向上移动。当冲击件向上移动时，冲击件前擎298撞击闭锁部件100，使得其以逆时针方向C绕顶部边缘112与指针110的内表面114枢转，如图15所示。闭锁部件100的运动将锁定指针102从与可动接触臂250的远端116的侧边R的接合中移走，并且使得接触臂250返回到预按压状态下的打开触头252和256处，见图15。

在跳闸之后，将线圈组件290去掉激励使得弹簧293将柱塞292返回到其初始伸展位置并且冲击件294运动到其初始位置的释放闭锁部件100处。此时，闭锁部件100处于闭锁位置，其中锁定指针102禁止可动触头252接合固定触头256，见图18。如上所述，一个或者两个锁定指针102可用作防止触头接触的主动抑制器。另一种情况下，可动臂250和270的自然偏离可用作防止触头接触的被动抑制器。

为了复位GFCI插座，以使触头252和256闭合并且重新建立相导电通路中的连续性，充分地按压复位按钮230，以克服弹簧120返回的偏压力并且在箭头A的方向移动闭锁部件100，如图16所示。当复位按钮230被按压的同时，锁定指针102接触可动接触臂250的侧边L，并且连续的按压复位按钮230迫使闭锁部件克服由臂250施加的压力，该压力使得臂250上的复位触头104在复位触头106上闭合。例如通过模拟一个故障来进行闭合复位触头以触发断路器的操作，使得柱塞292向上移动冲击件294，撞击枢转锁定指针102的闭锁部件100，同时闭锁部件100继续在箭头A的方向上运动。结果是，锁定指针102提升到可动接触臂的远端116的侧边L上，如图15和19所示。接触臂250返回到其未按压位置，打开触头252和256，以及触头262和266，以便结束断路部分的触发，由此去掉线圈组件290的激励。

在断路器操作触发后，线圈组件290去掉激励使得柱塞292返回到其初始伸展位置，并且冲击件294释放闭锁部件100使得锁定指针102处于复位位置，如图17所示。复位按钮的释放使得闭锁部件100和可动接触臂250在箭头B的方向上运动，如图17所示，直到触头252电接合触头256为止，见图10。

如上所述，如果希望打开和闭合中性点导电通路中的电连续性，上述描述的相导电通路也适用于中性点导电通路。

在另一个实施例中，断路器还可包括跳闸部分，该跳闸部分与断路部分独立运行使得在断路部分不工作的情况中，其仍能进行跳闸。优选的是，该跳闸部分是手动触发的并且采用机械元件中断一个或者多个导电通路。然而，该跳闸部分可采用电路和/或机电元件以中断两个通路中的相或者中性点导电通路。

如可以理解的那样，断路器可设计成提供对各种故障的保护。例如，GFCI通常保护以防止接地电流不平衡。它们通常通过采用两个感应变压器来保护接地中性点，以便当接地中性点故障发生时使设备跳闸。如可以理解的，GFCI可保护开路中性点。另外，GFCI还可提供反向接线的保护。通常属于序列号为No.09/812,288；申请日为2001年3月20日，公开号为No.US2002/0071228A1的申请，在此结合其全部内容作为参考，描述了一组可复位的断路器。

参考图20，图中示出与故障检测电路并联连接并连接在电路上游的MOV1000的示意图，这些在前面已经披露。

在此披露的过电压浪涌保护装置可结合在其中并且形成电弧故障断路器(AFCI)的一部分。现在描述的一个代表性的例子是结合复位闭锁的AFCI断路器实例。通常，根据本申请的每个AFCI断路器具有断路部分，复位部分和复位闭锁部分。与GFCI断路器类似，断路部分和复位部分采用机电元件以中断(打开)以及形成(闭合)线路和负载相连接之间的导电通路。然而，电气元件，如固态开关以及支持电路，可用于打开和闭合该导电通路。与GFCI类似，断路部分用于在电弧故障检测后自动中断线路和负载相连接之间的导电通路的电连续性(即，打开导电通路)。复位部分用于不能进行复位闭锁并且使得导电通路闭合。即，复位部分使得从线路侧连接到负载侧连接的导电通路中的电连续性重新建立。复位和复位闭锁部分的运行与断路部分的运行相互配合使得如果断路部分不工作和/或如果中性点开路情形出现时，线路和负载相连接之间的导电通路将不能被复位。

与GFCI类似，AFCI还可包括与断路部分独立运行的跳闸部分。即使断路部分不工作，具有跳闸部分的AFCI仍可跳闸，即线路和负载相连接之间的导电通路仍可打开。跳闸部分可被手动触发并且采用机械部件以打开导电通路。然而，跳闸部分可采用电气元件，如固态开关和支持电路，和/或机电部件，如继电器开关和支持电路，以打开线路和负载相连接之间的导电通路。

断路，复位，复位闭锁以及可选择的跳闸部分与GFCI中的基本相同。GFCI和AFCI之间的差别在于用于检测故障的感应电路。电弧故障感应电路的详细描述可在属于共有未审定申请No.08/994,772中看到，其全文结合在此处作为参考。另外，感应电弧故障的另一个技术在共有未审定申请No.08/993,745；No.08/995,130以及No.09/950,733中提供，每一个均结合在本申请中作为参考。

通常，感应电路可构造成监测导电通路的线路侧、导电通路的负载侧或者导电通路的线路侧和负载侧的相导电通路。感应电路还可构造成实现许多不同的技术，包括实现能监测一个或多个导电通路并且确定导电通路上的信号是否包括电弧故障。与GFCI类似，感应电路通过促动螺线管来打开触头而运行以中断至少一个相导电通路上的交流电源。

值得注意的是，尽管在断路和器件复位操作的过程中所使用的部件在本质上是机电的，但本申请还可设计成采用电气元件，如固态开关和支持电路，还包括可机械操作并可形成和中断导电通路中的电连续性的其他类型的部件。

尽管，已经示出、描述和指出了本发明的基本特征，但可以理解的是，在不脱离本发明的范围内，本领域的技术人员对所描述和示出的器件的形式和细节以及其操作的各种省略、替换以及改变均可进行。

Claims (13)

1、一种保护器件，其包括：

金属氧化物可变电阻器(MOV)元件，当受到电压峰值时，其温度增加；

设置在所述MOV元件表面的至少一部分上的热熔性层，所述热熔性层能传导电流并且当MOV元件的温度到达预定温度时适于至少部分地从MOV元件表面分开；

第一导体，其具有第一端和第二端，所述第一端直接耦合到所述MOV元件的第一表面，并且所述第二端适于耦合到电源上；以及

第二导体，其具有第三端和第四端，所述第三端直接耦合到所述热熔性层上，并且所述第四端适于耦合到所述电源上，其中当所述热熔性层保持在所述预定温度以下时，所述第一导体、所述MOV、所述热熔性层和所述第二导体作为MOV运行，当所述热熔性层由于所述MOV元件提供的热量而到达所述预定温度之上时，所述热熔性层和所述MOV元件之间产生火花间隙。

2、如权利要求1所述的保护器件，其中所述MOV元件具有第一表面以及平行隔开的第二表面，并且所述热熔性层覆盖少于所述第一表面的全部。

3、如权利要求2所述的保护器件，还包括：

所述热熔性材料上的一绝缘层；以及

从所述热熔性材料层在所述的绝缘层上延伸的连接尾部，并且所述第二导体第三端通过所述连接尾部耦合到所述热熔性材料层上。

4、如权利要求1所述的保护器件，其中所述MOV元件具有第一表面以及平行隔开的第二表面，所述热熔性材料层覆盖少于所述第一表面的整个区域。

5、如权利要求4所述的保护器件，还包括：

所述热熔性材料上的一绝缘层；以及

从所述热熔性材料层在所述的绝缘层上延伸的连接尾部，并且所述第二导体第三端通过所述连接尾部耦合到所述热熔性材料层上。

6、如权利要求5所述的保护器件，其中所述热熔性材料层以及所述的绝缘层通常同心并且为圆形。

7、如权利要求1所述的保护器件，其中所述热熔性材料层为矩形，并且覆盖少于所述MOV的所述表面的整个区域。

8、如权利要求7所述的保护器件，还包括：

在所述矩形热熔性材料层上的矩形绝缘层；以及

从所述热熔性材料层在所述绝缘层上延伸的连接尾部，并且所述第二导体第三端通过所述连接尾都耦合到所述热熔性材料层。

9、如权利要求1所述的保护器件，其中所述MOV元件具有第一表面以及平行隔开第二表面，并且所述热熔性材料层为邻接所述第一表面安装的十字形。

10、一种金属氧化物变阻器(MOV)的保护器件，其包括：

第一半圆部分MOV元件，由第一直侧边和第一曲线侧边限定；

第二半圆部分MOV元件，由第二直侧边和第二曲线侧边限定；当所述第一直侧边保持与第二直侧边平行时所述第一半圆部分和第二半圆部分大体描绘出圆形MOV元件；

所述第一半圆部分MOV元件和所述第二半圆部分MOV元件在受电压峰值时加热；

所述第一半圆部分具有第一前表面以及第一后表面，所述第二半圆部分具有第二前表面和第二后表面；

在所述第一半圆部分第一直边表面和所述第二半圆部分第二直边表面之间延伸的热熔性材料层，所述热熔性材料后来能传导通过其中的电流并且具有其熔化的预定温度，

第一导体，其具有第一端和第二端，所述第一端耦合到所述第一半圆部分的所述第一前表面或第一后表面的一个上并且所述第二端耦合到电源上；以及

第二导体，其具有第三端和第四端，所述第三端耦合到所述第二半圆部分的所述第二前表面或第二后表面的一个上，并且所述第四端耦合到所述电源上，由此当所述热熔性材料层保持在所述预定温度以下时使得电流流过所述第一导体，所述第一半圆部分，所述热熔性材料层，所述第二半圆部分和所述第二导体，并且当所述热熔性层由于由所述第一和第二MOV部分提供的热量而上升到所述预定温度以上并且熔化时所述第一半圆部分的所述第一直边表面和所述第二半圆部分的所述第二直边表面之间产生火花间隙。

11、如权利要求1所述的保护器件，还包括：

一绝缘层，其围绕所述第一前表面、所述第一曲线侧表面、所述第一后表面、所述热熔性材料层的后表面、所述第二后表面、所述第二曲线侧表面、所述第二前表面和所述热熔性材料层的前表面。

12、权利要求12的保护器件，其中所述一绝缘层具有顶面和底面。

13、权利要求13的保护器件，还包括：

空气气隙，其从所述绝缘层顶面沿着所述热熔性材料层的一侧延伸到所述底面。

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