CN102067402A - 一种故障电路断路器 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，一种故障断路器包括至少一个传感器，所述传感器包括具有形成外周边的至少一个外部区域和至少一个内部中空区域的至少一个第一变压器。还具有至少一个第二变压器，其布置在所述至少一个第一变压器的内部中空区域中。所述变压器在结构上可以为圆形，并且更特别地为环形。在另一个实施例中有可旋转闩锁，所述可旋转闩锁用于选择性地连接和断连一组独立触点以选择性地断连从线路侧到负载侧的电力。可旋转闩锁在一个实施例中联接到复位按钮。在至少一个实施例中有滑动器，其被配置为选择性地防止装置的手动跳闸。

Description

一种故障电路断路器

相关申请的横向参照

本申请是非临时申请并且因此要求于2008年7月7日由Dykema等人提交的美国临时专利申请No.61/078,753和于2008年7月11日由Michael Kamor提交的临时申请No.61/080,205的优先权，其中这些申请的公开内容全文被引用于此作为参考。

技术领域

诸如故障电路断路器的电气装置典型地安装在墙装线盒中。

也可以被称为配电盒的墙装线盒典型地安装在墙壁内并且附连到墙壁结构的一部分，例如竖直或水平延伸框架构件。

典型地，墙装线盒的深度受到墙壁的深度和/或墙壁的框架构件的深度限制。电气配线典型地被馈送到墙装线盒的区域中以用于电连接至/自电气装置(一个或多个)，导致墙装线盒的体积/深度的一部分被该配线利用，而墙装线盒的剩余体积/深度被安装的电气装置利用。由于电气装置的正常安装典型地受到它们可以延伸超出整修墙壁表面的距离限制，因此电气装置的壳体的深度越大，越难在由墙装配电盒和完工的墙壁表面形成的限制内安装电气装置。墙装线盒典型地被构造为接收两个电连接，一个用于线路并且另一个用于负载，每个包含火/相线、中性线和地线，总共有五条线被馈送/连接到墙装线盒中。

在许多情况下，电路断路器被结合到单联电气装置中，例如双工插座、开关或组合开关插座。

诸如单联墙装线盒的单联电器外罩通常是被构造为容纳特定高度、宽度和深度的电气装置的外罩。在许多情况下，单联金属盒高度可以为27/8″到37/8″并且宽度可以为113/16″到2″，而单联非金属盒高度可以为215/16到39/16″并且宽度可以为2″到21/16″。所以，为了本公开的目的，标准单联盒可以具有高达21/2英寸的宽度。非标准单联盒可以具有高达双联盒的最小分类的更大尺寸的宽度，和例如高达大约37/8″的任何合适高度。应当注意的是根据NEMA标准双联盒的宽度为313/16英寸。参见NEMA标准公布OS 1-2003，第68页，2003年7月23日。

由于空间限制，并且由于故障电路断路器总体设计的电路设计的复杂性(即，电路断路器典型地包括许多电气部件)，因此基于现有技术状态的电路断路器设计并不允许电路断路器的深度的大幅减小。

发明内容

一个实施例涉及一种故障断路器，其具有至少两个嵌套变压器或传感器，其中第二变压器至少部分布置在第一变压器的内部中空区域中。

在该情况下，在至少一个实施例中一种故障断路器包括至少一个第一变压器，所述第一变压器具有形成外周边的至少一个外部区域和至少一个内部中空区域。也有至少一个第二变压器，其布置在所述至少一个第一变压器的内部中空区域中。在至少一个实施例中，所述变压器可以包括差动变压器和接地/中性变压器中的至少一种。

另外，另一个实施例也可以涉及一种减小故障电路断路器的深度的方法。所述方法包括将至少一个变压器定位在另一个变压器的内部，使得这些变压器定位在基本相同平面上的步骤。备选地每个所述变压器或传感器可以定位在彼此偏移的平面上，其中所述变压器或传感器不必完全彼此嵌套。

因此，该设计的好处之一是故障电路断路器具有减小的深度，同时仍然留下额外空间用于墙装线盒中的装置布线，和用于诸如接线螺帽的部件的额外布线。

另外，在至少一个实施例中有一种用于选择性地断开线路侧与负载侧之间的电力的故障断路器。在该情况下，所述断路器包括壳体和布置在所述壳体中并且用于确定故障的存在的故障检测电路。另外中断机构联接到所述故障检测电路并且布置在所述壳体中。所述中断机构被配置为当所述故障检测电路确定故障的存在时断开线路侧与负载侧之间的电力。对于该实施例，所述中断机构包括一组可中断触点。所述中断机构可以包括可旋转闩锁。

也有布置在所述壳体中的复位机构，所述复位机构包括至少一个可旋转闩锁。所述复位机构用于选择性地将所述一组可分离触点连接在一起以连接线路侧与负载侧。

另外，在一个实施例中有用于选择性地锁定可中断触点的手动跳闸的锁定器。

在另一个实施例中，具有布置在所述壳体中的非电气指示器，所述非电气指示器被配置为指示所述触点的至少两个不同位置。备选地，也可以设有电气指示器。

附图说明

从结合附图考虑的以下详细描述将显而易见本发明的其它目标和特征。然而也应当理解附图仅仅是为了示例而不是限定本发明的范围。

在附图中，其中在若干视图中相似的附图标记始终表示相似的元件。

图1A是包含嵌套变压器的电路的简化示意框图；

图1B是等分变压器的圆周平面的第一三维视图；

图1C是等分第二变压器的圆周平面的第二三维视图，其中该平面从图1B中所示的平面偏移；

图1D是等分两个变压器的平面的第三视图；

图1E是包含嵌套变压器的电路的另一个示意框图；

图2A是具有非嵌套变压器的故障断路器的侧视横截面图；

图2B是具有嵌套变压器的故障断路器的横截面图；

图3A是具有非嵌套变压器的故障断路器的前视透视横截面图；

图3B是具有嵌套变压器的故障断路器的前视透视横截面图；

图4A是具有非嵌套变压器的故障断路器的前视横截面分解图；

图4B是具有嵌套变压器的故障断路器的前视横截面分解图；

图5A是用于嵌套变压器的壳体的顶视图；

图5B是用于嵌套变压器的壳体的底视图；

图6A是用于嵌套变压器的壳体的顶视透视图；

图6B是图5A的壳体的第一侧视图；

图6C是图5A的壳体的第二相对侧视图；

图7A是联接到电路板的图5A的壳体的侧视图；

图7B是联接到电路板的图5A的壳体的端视图；

图7C是联接到电路板的图5A的壳体的顶视图；

图7D是联接到电路板的图5A的壳体的底视图；

图7E是联接到图5A的壳体的电路板的第二实施例的顶视图；

图7F是图7E中所示的实施例的底视图；

图7G是包括另一个电路板的另一个实施例的侧视图；

图7H是图7G中所示的实施例的顶视图；

图7I是图7G中所示的实施例的侧视图；

图7J是图7G中所示的实施例的底视图和图7H的相对侧视图；

图8是圆形的两个变压器的顶视图；

图9A是卵形的两个变压器的顶视图；

图9B是基本方形的两个变压器的顶视图；

图10A是示图，显示了电路断路器的一部分的分解透视图；

图10B是图10A中所示的电路断路器的组装形式的透视图；

图11是图10A中所示的测试臂的透视图；

图12A是图10A中所示的致动器的第一透视图；

图12B是致动器的第二透视图；

图12C是具有绕组的致动器的透视图；

图13A是提升器的前视透视图，显示了可以插入内部的闩锁板；

图13B是提升器的相对侧视底视透视图；

图13C是提升器的顶视图，显示了横截面剖切线A-A和B-B；

图13D是提升器的侧视图；

图13E是沿着线A-A获得的提升器的侧视横截面图；

图13F是沿着线B-B获得的提升器的侧视横截面图；

图14A是前面的顶视透视图；

图14B是中间壳体的底面的顶视透视图；

图14C是中间壳体的底视图；

图14D是中间壳体的顶视透视图；

图15A是测试按钮的顶视透视图；

图15B是测试按钮的底视透视图；

图15C是测试按钮的侧视图；

图15D是具有弹簧的测试按钮的侧视透视图；

图16A是闩锁钩扣的顶视透视图；

图16B是闩锁的侧视透视图；

图16C是联接到闩锁钩扣的闩锁的侧视透视图；

图16D是联接到复位按钮的闩锁钩扣的底视透视图；

图16E是联接到复位按钮的闩锁的侧视图；

图17A是跳闸滑动器的顶视透视图；

图17B是跳闸滑动器的底视透视图；

图17C是跳闸滑动器的另一个顶视透视图；

图17D是跳闸滑动器的侧视图；

图17E是跳闸滑动器的顶视图；

图17F是沿着图17E中的线A-A获得的跳闸滑动器的侧视横截面图；

图17G是跳闸滑动器的底视图；

图18A是彼此相邻定位的闩锁、跳闸滑动器和闩锁板的透视图；

图18B是闩锁板和闩锁的侧视透视图；

图19A是彼此相邻定位的测试按钮和跳闸滑动器的顶视透视图，其中跳闸滑动器处于非复位位置；

图19B是彼此相邻定位的测试按钮和跳闸滑动器的顶视透视图，其中跳闸滑动器处于复位位置；

图20A-20E是操作机构的各种位置；

图21A是电路断路器的一个实施例的侧视图，其中触点处于解锁位置；

图21B是图21A中所示的电路断路器的侧视图，其中触点处于中间位置；

图21C是图21A中所示的电路断路器的侧视图，其中触点处于闩锁位置；

图22A是处于解锁位置的触点的图示；

图22B是处于闩锁位置的触点的图示；

图23A是组件正插入后壳体中的透视图；

图23B是中部壳体正联接到滑动器的透视图；

图23C是中部壳体正联接到后壳体的透视图；

图23D是带状件正联接到图23C中所示的部件的组件的透视图；

图23E是复位弹簧正插入图23D中所示的组件中的透视图；

图23F是复位按钮组件正插入复位弹簧中的透视图；

图23G是复位按钮正联接到柱塞的透视图；

图23H是复位按钮正插入前盖中的透视图；以及

图23I是前盖正联接到其余组件的透视图。

具体实施方式

在过去，故障电路断路器被设计为带有具有相似尺寸的变压器或传感器，其中这些变压器彼此相邻(例如一个在另一个之上)被堆叠。这些变压器的堆叠需要电气装置的壳体中的深度足以容纳这些堆叠的变压器或传感器。

所以，为了减小该深度，图1A显示了具有嵌套变压器或传感器(例如处于嵌套结构的变压器20和40)的故障电路断路器的示意框图。在嵌套结构中，至少一个变压器或传感器至少部分布置在另一个变压器的内部体积内。在一个实施例中，变压器的圆周平面20a、40a(参见图1B和1C)和各径向平面20b(参见图1D)彼此基本对准或基本重合。在其它实施例中变压器仍然可以至少部分嵌套(例如一个变压器至少部分布置在另一个变压器的内部体积内)，但是被定位为使得变压器的圆周和/或径向平面中的一个或两者彼此偏移。例如，图1B和1C显示了均分别等分变压器40和20的圆周平面40a和20a。另外，如果图1B和1C被看作单一视图，则该视图显示彼此偏移的圆周平面40a和20a。当两个平面对准(或共面)或基本对准时，则变压器40基本嵌套在变压器20的内部。

例如，如果我们认为每个变压器呈现由一个平面二维形状围绕旋转轴线旋转产生的旋转体的形式，则我们可以定义竖直平面(即，径向平面20b)与该体积的旋转轴线对准并且通过该旋转轴线，并且另一个平面(即，圆周平面20a，40a)垂直于径向平面并且横穿或通过平面二维形状上的点(例如二维形状的形心)。于是嵌套变压器可以具有基本对准的径向平面，但是它们的圆周平面彼此偏移一定距离。类似地，变压器可以嵌套但是两个平面都不对准，或者可以具有基本对准的圆周平面但具有偏移的径向平面。所以，在变压器的径向和圆周平面均彼此对准的一个实施例中，变压器同心地布置。应当注意的是变压器不必采用旋转体的形式，但是也可以包括例如在图9A和9B(以下描述)中所示的形式。

图1A中所示的实施例包括一个或多个变压器或传感器15、与线路中断机构关联的线路中断电路345、故障检测器或故障检测电路340、和与复位机构关联的复位电路。线路中断机构基本上可以包括基本上可以是变压器的故障传感器340、诸如螺线管341的致动器、柱塞342和可中断触点343中的任何一个。用于该线路中断机构的其它可选特征可以包括测试按钮、复位按钮和用于选择性地锁定或解锁触点的闩锁。术语“闩锁”或“被闩锁”表示线路侧触点与负载侧触点和/或表面触点电连通。当装置被复位时这表示触点处于闩锁位置。术语“跳闸”或“解锁”表示线路侧触点和/或表面触点不彼此电连通。当装置处于跳闸状态时，触点被解锁。由于它是螺线管，如上所述的致动器也可以被称为机电致动器。

一个或多个变压器或传感器15可以是一个或多个变压器并且被配置为监测电力线路的任何故障，例如接地故障、电弧故障、漏电、残余电流、浸没故障、屏蔽泄漏、过电流、欠电流、过电压、欠电压、线路频率、噪声、尖峰电压、电涌和/或任何其它电故障状况。在图1A所示的至少一个实施例中，变压器或传感器15是被配置为检测这些电故障状况中的一个或多个的任何类型的传感器。这些传感器的例子包括电弧故障传感器、接地故障传感器、应用漏电传感器、泄漏电流传感器、残余电流传感器、屏蔽泄漏传感器、过电流传感器、欠电流传感器、过电压传感器、欠电压传感器、线路频率传感器、噪声传感器、尖峰电压传感器、电涌传感器和浸没检测传感器。在该实施例中，变压器或传感器15包括示出在嵌套结构中的传感器或变压器20和40。基本上，嵌套变压器可以用于任何已知的故障电路结构。

在至少一个实施例中，传感器或变压器40是差动变压器，而传感器或变压器20是接地中性变压器。

然而，在该实施例中故障电路具有线路末端239，所述线路末端具有终止于触点234的相线2341和终止于触点238的中性线2381。另外，具有负载终端200，其具有均终止于各自的触点236和210的相线2361和2101。触点210，234，236和238可以采用接线端螺丝的形式以用于接收从墙壁输送来的一组导线。这些变压器20和40均被配置为连接到包括故障检测电路340的开关机构，所述故障检测电路可以采用集成电路的形式，例如由National

制造的LM 1851故障检测电路。尽管在该实施例中故障检测电路340公开了集成电路，也可以使用其它类型的故障检测电路，例如微控制器或微处理器，例如由

制造的PIC微控制器。故障检测电路340与一个或多个变压器或传感器15联接和通信并且被配置为从一个或多个变压器或传感器15读取信号以确定故障的存在。该确定基于用于读取故障的一组预定条件。如果故障检测电路340确定故障的存在，它将从故障检测电路340输出的信号提供给线路中断电路。线路中断电路345联接到故障检测电路340并且包括至少一个中断机构，所述中断机构包括致动器，例如螺线管341，包括柱塞342，所述柱塞被配置为选择性地解锁多个触点343，所述多个触点343与线路触点234和238、负载触点210和236以及表面触点281和282(参见图1E)选择性地连接和断连。

线路中断电路345也可以包括可控硅整流器SCR 150(参见图1E)，所述可控硅整流器用于选择性地启动致动器或螺线管341。

图1E显示了图1A中所示的电气装置的更特殊的实施例260，显示了一个或多个变压器或传感器15包括变压器/传感器20或变压器/传感器40中的至少一个，并且包括二极管D2、电阻器R3、联接到变压器20的电容器C6，C7和C8的附加电路以及包括电容器C3、C9的另一个附加电路联接在传感器或变压器40与故障检测电路340之间。

可以在2001年6月12日公布的Disalvo等人的美国专利No.6,246,558和2005年3月8日公布的Disalvo等人的美国专利No.6,864,766中更详细地找到非嵌套型故障电路配置的例子，其中这两个专利的公开内容全文被引用于此作为参考。

这两个变压器，内变压器40和外变压器20，可以被配置为使得内变压器40部分、基本或完全嵌套在外变压器20的内部。部分嵌套使得内变压器40的深度的至少1％嵌套在外变压器20的内部。基本嵌套使得内变压器40的深度的至少51％嵌套在外变压器20的内部。如果内变压器40完全嵌套在外变压器20的内部，则内变压器40的深度的100％嵌套在外变压器20的深度内。每个变压器的深度可以关于沿着环形变压器的中心轴线获得的方向沿横向于每个变压器的半径的方向被确定。从这个意义上来讲，尽管传感器或变压器被嵌套，一个在另一个的内部，但是传感器或变压器也可以在不同平面上对准，使得横向于沿着第一变压器的径向线形成的轴线形成的该变压器的中心轴线或平面在与也横向于沿着第二变压器的径向线形成的轴线形成的该变压器的中心轴线或中心平面不同的平面上。这可以从图4B看到，如等分线20b和40b所示，其中如果变压器在不同平面上，等分线20b在与等分线40b不同的水平或平面上。

在内变压器40具有比外变压器更大深度的情况下，外变压器可以围绕内变压器“嵌套”，使得当外变压器20的深度的1％到51％与内变压器40的深度交迭时为部分嵌套，而当外变压器20的深度的51％到99％与内变压器40的深度交迭时发生明显嵌套。另外，在该情况下，当它的全部深度与内变压器40的深度交迭时，外变压器20可以完全被嵌套。

图1A和1E中所示的电气部件可以容纳在壳体内部，例如图2A或2B中所示的壳体，并且可以与关于图10A-23I的线路中断机构和复位机构关联。图10A-23I也可以具有与图1A和1E中所示的电路无关的不同电路。对于图10A-23I的设计，触点343包括线路侧中性触点601和602、线路侧相触点611和612、负载侧中性触点701和负载侧相触点702、以及表面中性触点721和表面相触点722。触点601，602，611，612，701和702在图10A中被显示为桥接触点。也就是说，当触点被闩锁时，这些桥接触点在连接区域中形成彼此电连通的三个导电路径。在至少一个实施例中，桥接触点基本在相同平面上。当这些触点被闩锁时，电力从线路侧239被提供给负载侧200和提供给表面侧280。当触点601，602，611和612远离触点701，721，702和722移动时，电力从负载侧200和表面280被去除。

图2A是包括现有技术的一组变压器的组装堆叠形式(即，非嵌套)的本领域的当前状态的横截面图。如图所示，这些变压器被设计为彼此叠置使得变压器41置于变压器40的顶上。这些变压器布置在外壳体30的内部，所述外壳体由壳体的第一部分32、壳体的第二部分34和壳体的第三部分36组成。壳体的第一部分32形成后部或后盖，壳体的第三部分形成前部或前盖，而壳体的第二部分34形成分隔器或中间壳体，使用于接收插头脚14、16和18的开口或腔与用于容纳变压器40和41的内壳体47分隔开。

另外，如图2A中所见，导体43布置在外壳体30的内部并且延伸到内壳体或变压器托架47中。这些导体是相或中性导体并且向外延伸到壳体外部的位置以形成用于附连到线路侧导线的装置。例如，也有连接到导体43的侧触点51(参见图4A)，所述侧触点被配置为形成用于接触电线的电力触点。

磁屏蔽件49(参见图4A)布置在该外壳体的内部，其中该磁屏蔽件49被设计增加差动变压器的灵敏性。该磁屏蔽可以联接到电路板45，所述电路板置于外壳体的第一部分32的内部。作为例子图2A中所示的装置5被显示为安装在邻近墙壁(例如墙壁39a)安装的墙装线盒(例如单联墙装线盒39)中。

图2B显示了装置10的改进形式，该装置具有嵌套变压器20和40。该横截面图包括插头12的视图，所述插头具有插入装置中的插脚14和18以及接地插脚16。具有一外壳体32，其具有第一壳体部分33、第二壳体部分35和第三壳体部分37。第一壳体部分33形成后部或后盖，第二壳体部分35形成分隔器或中间壳体，而第三壳体部分37形成前盖。在该视图中可以看到，第二或内变压器40嵌套在外变压器20的内部体积或内孔区域的内部。这些变压器20和40置于电路板26之上并且容纳在壳体24的内部，所述壳体被配置为提供用于两个嵌套变压器的壳体。另外，多个导体22从电路板26向上围绕壳体24延伸，使得这些导体可以接触外触点，例如在线路终端239的触点234和238。尽管在至少一个实施例中内变压器20和外变压器40可以是差动变压器或接地/中性变压器中的任何一种，但是内变压器40是差动变压器，而外变压器20是接地/中性变压器。作为示例的装置10被显示为安装在诸如单联墙装线盒39的墙装线盒中。因此，在该情况下，如果装置被安装到单联墙装线盒中，装置的相当大的部分将延伸到墙壁后面，例如石棉水泥板墙壁39a。

图3A和3B显示了图2A和2B中所示的各自配置的前视透视横截面图。图3A是现有技术的视图，而图3B是与本发明的至少一个实施例关联的设计。这些视图显示了装置9的壳体30与装置10的壳体31之间的尺寸区别。在该情况下，装置9的深度d1被显示为包括从后盖32的后表面到前盖36的前表面的整个距离。另外深度d2被显示为从后盖33的后表面延伸到壳体31的前表面或前盖37。这两个壳体之间的尺寸差异或深度d1和d2的差异大约类似于变压器及其关联绕组的高度尺寸(参见图8)。因此，具有深度d2的装置10的设计比具有深度d1的装置9的设计更浅。这是因为两个变压器20和40被嵌套，一个在另一个内部，外壳体深度相应地被配置。因此，一旦这些变压器被嵌套，缩短深度的一种方式可以是相对于装置9中的前盖36的深度缩短了前盖37的深度。缩短深度的另一种方式可以是相对于装置9中的后盖32缩短后盖33的深度。又一种方式可以是相对于装置9的前盖36和后盖32缩短装置10的前盖37和后盖33两者的深度。然而，由于插座(例如双工插座)必须被配置为接收由相关电气标准和/或政府机构规定限定的插头脚/插片，因此装置的深度的可调节性实际上受到这样的插脚/插片的深度限制。

图4A和4B是图2A和2B以及3A和3B中所示的设计的不同视图。例如，图4A是现有技术的装置9的分解横截面图。然而，图4B是根据本发明的一个实施例的装置的分解横截面图。在该视图中，显示有壳体24，该壳体是用于容纳变压器20和40的内部或内壳体。在图2B中3B中所示的节省空间设计也可以被视为通过壳体24和47节省空间。例如，壳体24具有深度d3，可以看到该深度d3小于壳体47的深度d4。这是因为壳体24被设计为大致容纳单环或变压器的深度的距离。然而，如装置9所示，壳体47具有深度d4，该深度被配置为适合彼此堆叠的至少两个变压器，例如变压器40和41。所以，壳体24与壳体47相比所需的减小空间允许更浅类型的装置，例如带有较小深度的装置。另外，该视图也显示了电导体25，所述电导体通过在与接收变压器20和40的电路板26的表面相对的电路板26的表面上延伸联接到电路板26。在接收变压器20和40的电路板26的表面上有磁屏蔽件29，在许多情况下所述磁屏蔽件实际上是金属部件。它的功能是增加差动变压器的灵敏性。它以连接器246(参见图6B，6C)的形式适配在变压器壳体24上的几何形状之上并且将是变压器托架子组件的一部分；即，它不直接附连到电路板26。磁屏蔽件29可以由任何合适的材料制造，使得它提供磁屏蔽件并且被配置为联接到电路板26和也在电路板26上同心地容纳变压器20和40。在与变压器20和40相对的电路板的一侧有电线套管27，所述电线套管被配置为在电路板26和诸如触点25的触点之间提供电力，所述触点代表触点234，238，236或210。电路板26可以由导体25或27供电，其中导体27将电力提供给导体23。

在图5A，5B，6A，6B和6C中更详细地显示了壳体24。例如，壳体24包括第一表面241和在第一表面241中的中心孔或开口242。具有连接器246，其延伸通过孔242，其中连接器246具有向外展开端以接触第一表面241和将壳体24固定到电路板。例如，图5B显示了带有内凹区域247的壳体的下侧，所述内凹区域形成与第一表面241相对的环形内部区域。该下侧区域是凹陷区域，为基本环形并且由第一表面241，在中心区域的连接器246和外侧壁248(参见图6A-6C)界定。另外，对于该视图，接触柱243a，243b，244a和244b联接到壳体24，其中在该区域中，壳体24被显示为在宽度w1上延伸，其中该宽度被设计为适配在诸如电路板26的电路板上。另外，该下侧显示了具有宽度w2的敞开区域，所述敞开区域具有足以接收容纳在内部的至少两个嵌套变压器的开口。

图6A显示了壳体24的顶视透视图，显示了表面241，侧壁248和连接器246。另外，该视图也显示了延伸元件245，所述延伸元件形成用于柱塞的后壁，并且形成变压器/传感器20和40与柱塞之间的屏障。

另外，图6B和6C显示了延伸通过该壳体的深度的连接器246。

图7A，7B，7C和7D显示了壳体24借助于延伸通过电路板26的连接器246连接到电路板26。对于该设计，电路板26包括带槽或凹陷区域261和261，所述区域形成切口以接收诸如接线端249(参见图7E)的触点或接线端以将装置电连接到电力线。在该情况下，触点263，264，265和266布置在电路板26上，其中触点263和264邻近凹陷区域261布置，而且触点265和266邻近凹陷区域262布置。这些触点必须定位在凹陷区域261和262中或邻近其布置，原因是壳体24具有比图2A的设计的另一个壳体47更大的长度L1(图5A)。这是因为变压器20被配置为大于变压器40。

因此，对于适配在电路板上的所有这些部件，壳体24具有由侧壁248的外部区域限定的底座宽度w3和由保持柱243a和244b(图5B)的臂的外缘限定的内部宽度w1，使得壳体24的该部分可以适配在外部导体25与接线端螺丝249之间。

图7E和7F显示了电路板26a的备选实施例，该电路板在电路板中没有凹入而是具有无凹入区域261a和262a。相反地，凹入区域247a和247b定位在壳体24中并且被配置为允许接线端螺丝或接触柱249插入其中。所以，这些凹入区域247a和247b被配置为允许接线端螺丝249拧入壳体中。这些接线端螺丝用于形成连接到电线的终端触点，例如触点234和238以及210和236。

图7G-7J公开了包括联接到电路板26b的变压器壳体24的另一实施例的一系列不同视图。电路板26b与电路板26的区别在于它具有切口区域，允许变压器壳体24的至少一部分定位在电路板26b的该切口区域中，使得变压器壳体24的至少一部分占据该切口区域。变压器壳体24在电路板26的切口区域内的这样定位允许进一步减小装置的深度。尽管变压器壳体24以任何已知方式例如通过机械紧固或粘合剂机械联接到电路板26b，但是触点243a，243b，244a和244b通过各自的线路253a，253b，254a和254b联接到电路板26b。

图7C和7E中所示的凹入区域247a和247b由壳体24形成以允许接线端螺丝249插入外壳体31中和允许接线端螺丝强制进入外壳体31中。由于传感器壳体24延伸到接线端螺丝249强制进入的区域中，因此传感器壳体尺寸被确定为提供凹入区域247a和247b以接收这些接线端螺丝249。

图8显示了包括变压器20和40的传感器的第一实施例，所述变压器具有由诸如铜线的线的绕组形成的关联线圈20C和40C。变压器20为环形并且具有内半径20i，所述内半径限定由用于接收变压器40的内环界定的内部中空区域。变压器20也包括外半径20o，所述外半径限定该变压器的外边界。另外，变压器40具有外半径40o，所述外半径限定该变压器的外边界并且小于变压器20的内半径20i。由于内半径20i大于外半径40o，因此这允许变压器40在变压器20的中空区域中嵌套在变压器20的中空区域中。当变压器40进入由内半径40i界定的该内部中空区域中时发生该嵌套。

变压器40也具有内半径40i，所述内半径与用于接收其它部分的中空区域相交。尽管仅仅显示了少许线圈或绕组，但是围绕这些变压器缠绕的线圈可以实际上完全围绕变压器延伸。变压器20具有与变压器40数量不同的绕组。例如，变压器20(中性变压器)可以具有略大于100个绕组，而变压器40(差动)可以具有大约800个绕组。为了保持绕组的电阻基本相同，这取决于变压器的尺寸，当变压器的尺寸变化时线径的尺寸必须变化。所以，在一个实施例中使变压器20大于变压器40，所以该变压器的绕组的线径相对于诸如接地中性变压器41的变压器(其尺寸类似于变压器40)的绕组的线径增加。然而，由于变压器20大于变压器40，因此用于变压器20的铜线比用于变压器40更多。另外，如该视图中所示，设有磁屏蔽件29，其布置在变压器40的内部区域的内部。此外，也有附加的绝缘环302，其包括布置在变压器40的线圈40c与变压器20的线圈20c之间的中间环，使得这些线圈彼此电和机械隔离，同时仍然彼此磁耦合。绝缘环302可以采用RTV绝缘体的形式或任何其它类型的介电屏障，例如橡胶、塑料、植物纤维或陶瓷。尽管在该实施例中，外变压器的尺寸被显示为增加以形成用于容纳标准尺寸的内变压器(例如差动变压器)的内部区域，但是也可能使用采用接地中性变压器的形式的现有尺寸的外变压器，并且减小尺寸的差动变压器布置在外变压器的内部。

尽管如图8中所示的变压器20和40为基本圆形，图9A显示了变压器的另一个实施例，显示了为基本卵形的变压器310和312。如图所示，变压器312嵌套在变压器310的内部。这些变压器312和310具有不同形状，但是也基本类似于变压器20和40地工作。备选地，图9B显示为基本方形的另一组变压器，并且变压器324嵌套或布置在变压器3320的中空区域的内部。

也有用于减小故障电路断路器装置的深度的方法。在该情况下，该方法开始于第一步骤，第一步骤包括将至少一个变压器至少部分布置在另一个变压器的内部以形成嵌套结构。接着，在第二步骤中，将这两个嵌套变压器电联接到电路板。通过如图1中的示意性电路图所示的线路将这些嵌套变压器电联接到电路板。接着，在另一个步骤中，将变压器壳体(例如变压器壳体24)联接到电路板26以邻近电路板容纳这两个变压器。该变压器壳体的尺寸被配置为使得它可以在嵌套结构中容纳两个不同变压器，同时仍然装配在用于故障电路断路器的标准电路板上。这意味着壳体将具有特别凹陷宽度w1以联接到电路板，同时仍然具有足够的开口宽度w3以在其中装配至少两个变压器。接着，在下一个步骤中外壳体可以被配置为使得它由于通过嵌套两个变压器节省深度而具有减小的深度。因此，该设计将通过将两个变压器嵌套在一起而不是彼此叠置这两个变压器而导致空间节省提高。

上述装置可以与在图10A-23I中公开的致动机构一起使用。例如图10A公开了致动机构的分解透视图，该致动机构包括如上所述的电路板26。另外，设有通过销联接到电路板26的致动器或螺线管134。辅助测试臂401在联接到电路板26的接触柱402和403之上联接到螺线管341。辅助测试臂401由例如可弯曲金属(例如铜)制造的片簧组成。当辅助测试臂401在复位按钮(未显示)的影响下由提升器下压时，测试臂401与接触柱402和403之间的接触形成闭合电路，所述闭合电路允许故障电路断路器(例如故障电路340和螺线管341)的测试。销或柱塞484可插入螺线管341中使得当螺线管341上的线圈接收电力时它由螺线管341选择性地启动。

尽管在本文中描述了许多不同类型的弹簧，例如弹簧或臂401、测试弹簧457(图15C)、复位弹簧471(图16E)、柱塞弹簧485(图10A)和跳闸滑动器弹簧499a，不同的可替代弹簧也可以用于代替所示的弹簧。例如，当提到弹簧时，可以使用任何合适的弹簧，例如压缩弹簧、螺旋弹簧、片簧、扭簧、碟形弹簧或本领域中已知的任何其它类型的弹簧。

负载可移动臂支撑件420定位在辅助测试臂401之上并且用于借助于臂422和423支撑负载臂导体703和704。另外，臂425和426支撑线路臂导体610和600。支撑件420具有绝缘突舌部分421，所述绝缘突舌部分可以联接在螺线管341之上以使螺线管341的绕组与其余部件绝缘。另外，变压器壳体24邻近螺线管341布置在电路板26上。提升器组件430可在负载可移动臂支撑件420与壳体24之间滑动并且基本定位在线路中性可移动组件600、线路相可移动组件610和负载可移动组件700之间。在该情况下，线路中性可移动组件600在一端具有采用触点601和602的形式的桥接触点，所述桥接触点定位在基本相似或相同的平面上，并且被配置为选择性地联接到负载可移动组件700。负载可移动组件700包括负载中性可移动触点701和可移动导体703以及负载相可移动触点702和负载可移动导体704。所有这些组件采用金属导体的形式，其充当片簧并且可以通过提升器430的运动彼此选择性地接触。也有表面触点(未显示)，所述表面触点是联接到中间壳体437(参见图14D)的固定触点，所述表面触点例如在图1E所示的实施例中联接到表面接线端281和282。

类似地，尽管图10B中所示的实施例并不限于图1E中所示的实施例的配置，图1E显示了在这些触点与触点343之间的电气配置的例子。因此，触点601和602连接到线路侧中性触点238，而触点611和612被显示为连接到线路侧相触点234。对于图10A和10B中所示的实施例，当提升器430由复位按钮480(图16E)的弹簧471作用时，它将导体600和610向上推动到第一接触负载的可移动导体703和704，并且然后进一步推动这些负载可移动组件700，使得触点601和612接着接触以固定方式定位在中间壳体437(图14D)中的表面触点721和722。在图21A，21B，21C，22A和22B中更详细地描述了该运动。

图10B显示了形成组装体400的装置的透视图。通过首先将销402和403(参见图10A)插入电路板26中装配组装体400。接着，将螺线管341放置到电路板26中。一旦螺线管341联接到电路板26，通过将突舌411插入突舌347(参见图11和12)上的关联孔中将测试臂401联接到螺线管341。接着，将负载可移动支撑件420放置在螺线管341的顶部上，使得突舌421覆盖螺线管341的绕组以提供屏蔽件。接着，将柱塞弹簧485定位在螺线管341上的孔349的内部。一旦柱塞弹簧485被定位在螺线管341的内部，也将柱塞484放置在螺线管341的内部。接着，将柱塞484压入螺线管341的内部以压缩柱塞弹簧485以及允许将联接到电路板26的内壳体或变压器壳体24的空间。接着，将提升器组件430放置在变压器壳体24与螺线管314之间的板26上。在该情况下，提升器430应当被定向为使得闩锁板500(参见图18B)的敞开部分面对螺线管341。接着，将线路可移动臂600插入变压器壳体24中使得这些臂603和613的一部分延伸通过壳体24的中心区域。接着，将负载可移动组件700联接到电路板26和负载可移动支撑件420。接着，将金属氧化物变阻器(未显示)联接到变压器壳体24并且然后联接到电路板26。接着，将线路和负载终端组件(参见图10B)联接到电路板26以形成图10B中所示的组件400。

图11是包括定位部分410的测试臂401的顶视透视图，所述定位部分包括定位切口413和定位突舌411。有以L形方式伸出的臂或翼412和414联接到定位部分410。也有布置在这些翼412和414的每一个中的变硬突出部416和418。定位部分410被配置为选择性地联接到图12A中所示的螺线管341上的关联突舌347。

图12A公开了一个致动器或螺线管341的侧视透视图。在该视图中有用于接收定位部分413的突舌411的连接突舌347，该视图也公开了该装置具有用于承载柱塞(参见图16D)和如图20A中所示的柱塞弹簧的内管部分。图12B显示了联接到螺线管341的后端支撑块348。图12C公开了围绕螺线管341主体卷绕由此形成致动器的绕组345，其中这些绕组在柱346a和346b开始和终止。柱346a和346b联接到电路板26以形成电连接。

图13A公开了提升器430的顶视透视图，而图13B公开了提升器430的透视图的相对透视图。提升器430具有线轴侧432和在该线轴侧432上的倾斜面439(参见图13F)。另外，公开了邻近提升器430的闩锁板500(参见图18B)。提升器430具有臂434和438以及切口440和441。切口440和441被配置为接收不同部件，例如闩锁板500或柱塞484。柱塞484被配置为延伸通过切口或孔440，而闩锁被配置为延伸通过孔441。该提升器430位于负载可移动支撑件420和壳体24之间并且被配置为取决于它是否由复位按钮480和闩锁致动而上下移动，使得闩锁可以延伸通过孔441并且具有捕捉提升器430的内部的闩锁板500并且向上提升该提升器的闩锁臂或闩锁突舌476(参见图16B)。该提升器的提升将向上提升臂434和438，提升导体600和601以与负载导体组件700形成闭合电路，从而与触点280和200形成闭合电路。

图14A显示了具有测试按钮开口444和复位按钮开口445的前盖443的顶视透视图。在该实施例中，也有用于允许视觉跟踪跳闸滑动器490的可选窗口或切口443a。另外，图14B公开了具有跳闸滑动器腔446和邻近腔446布置的导壁447的中板437或壳体的底视透视图。也有用于联接到跳闸滑动器以允许跳闸滑动器490(参见图17A)组装到壳体中的卡扣件448和用于闩锁470(参见图16B)的切口449。也有用于测试按钮斜坡的切口442。图14C也显示了这些特征。图14D也显示了该中板的相对侧视图，显示了用于联接和支撑弹簧(例如复位弹簧471)的突舌437a。

图15A显示了具有臂452和456的测试按钮450的顶视透视图，所述臂具有均具有引线的锁定突舌，其中该设计允许该装置通过开口444卡扣在前盖443中。还具有中心臂454，其具有包括斜坡455a和455b的双面斜坡。图15B和15C也显示了这些特征中的一些。斜坡用于与跳闸滑动器490(参见图17E)上的斜坡494相互作用以导致跳闸滑动器490沿横向于测试按钮的运动方向的方向轴向移动。

图16A公开了具有用于接收闩锁470的支承表面463的闩锁钩扣460的顶视透视图。也有联接到支承表面463的闩锁突舌462。闩锁钩扣460也包括用于联接到复位按钮480的臂482中的复位按钮480的突舌466。图16B公开了闩锁470的前视透视图，所述闩锁具有钩扣挖孔474、主体部分472和用于通过闩锁板500联接到关联提升器的联接突舌或闩锁突舌476。也有形成闩锁肩部的延伸臂478和柱塞切口479。图16C显示了闩锁钩扣460，该闩锁钩扣联接到闩锁470以允许闩锁470以可旋转方式摆动，同时置于支承表面463中。图16D显示了联接到闩锁钩扣460的闩锁470的底视透视图，闩锁钩扣联接到复位按钮480，并且显示了柱塞484，所述柱塞具有形成更窄部分以接收肩部478的槽口部分488，其中在槽口部分中的该柱塞484的柄被配置为安装到闩锁470的开口479中，使得当柱塞484轴向移动时它将控制闩锁470的旋转运动。柱塞484具有柱塞头部487和两个倾斜区域486a和486b，所述倾斜区域被配置为当复位按钮480插入壳体中时允许闩锁470滑动到由这些倾斜区域486a和486b界定的锁定区域488中。图16E是联接到复位按钮480的闩锁470的侧视图，通过箭头显示了旋转运动的范围。

图17A-17G公开了跳闸滑动器490，该跳闸滑动器具有主体部分492、测试按钮窗口496、闩锁窗口498、第一斜坡491，和第二测试按钮斜坡494。跳闸滑动器490同时充当指示器和锁定器。跳闸滑动器490的锁功能在于该跳闸滑动器490能够从第一位置移动到第二位置以选择性地防止测试按钮450(参见图15A)从第一位置移动到第二位置。测试按钮450具有相关联的测试按钮弹簧457(参见图15D)，所述测试按钮弹簧将测试按钮450偏压到被按压远离跳闸滑动器490的第一位置。然而，当测试按钮450由用户按压时，它从第一位置移动到第二位置，其中在第二位置，按钮450通过移动跳闸滑动器490作用于闩锁470以解锁这些触点来选择性地解锁这些触点。在该情况下测试按钮450的第一位置是由弹簧457偏压的位置，测试按钮450的第二位置是由测试按钮450达到的位置，所述位置足以导致触点的解锁。

然而，测试按钮450的几何形状和功能性以及跳闸滑动器490的几何形状和功能性允许跳闸滑动器490选择性地充当锁定器，防止测试按钮450到达第二位置(参见下面关于图20A-20E的论述)。例如，跳闸滑动器490具有第二测试按钮斜坡494，第二测试按钮斜坡是测试按钮将作用的测试按钮斜坡。第一斜坡491被提供用于间隙并且不影响跳闸滑动器的运动。在图17B-17G中也显示了该跳闸滑动器的备选视图。第二测试按钮斜坡494被配置为接收测试按钮450上的互补斜坡455a和455b，从而通过将测试按钮450上的接合部或倾斜表面455a或455b向下压在跳闸滑动器490上的相应接合部或倾斜表面494上以形成连接接合部而导致滑动器移动(当装置被复位并且测试按钮被按压时)。通过测试按钮450向下压在跳闸滑动器490上，它沿垂直于测试按钮的按压运动的轴向方向移动以用于轴向平移运动。通过闩锁470延伸通过闩锁窗口498，轴向平移运动导致该闩锁470围绕与闩锁钩扣460的连接的旋转运动以导致闩锁移动，导致闩锁突舌476从联接到闩锁板500的第一位置移动到脱离闩锁板500的第二位置。

也有联接到跳闸滑动器490以保持跳闸滑动器弹簧(参见图21步骤2)的弹簧凸起499。因此，当跳闸滑动器490通过测试按钮移动时，当测试按钮被释放时，弹簧499a将跳闸滑动器490偏压回到它的初始位置。斜坡455a和455b是互补的，使得对于该设计，测试按钮450可以沿两个不同方向中的任何一个被定向。

跳闸滑动器490也可以充当指示器，其中主体492的指示表面492a包括可以由用户在壳体的外部看到的指示器。在至少一个实施例中，指示器包括跳闸滑动器490的主体表面。在另一个实施例中，指示器包括主体表面492的特定颜色指示。在另一个实施例中，指示器492a包括反射涂层或表面。在另一个实施例中，指示器包括标记。在每种情况下，指示器492a可用于向用户指示跳闸滑动器的位置，由此向用户指示装置是处于复位位置还是跳闸位置。

图18A显示了将复位按钮480联接到闩锁470，其中闩锁470邻近闩锁板500定位。闩锁臂476邻近闩锁板500的切口区域503中的后缘505(图18B)定位。闩锁板500包括主体部分，该主体部分具有它的切口区域503，其中该主体部分具有臂或突舌507，其用于捕捉相应突舌476以导致联接到压缩弹簧471(参见图16E)的复位按钮480牵拉闩锁板500更靠近跳闸滑动器490，由此牵拉提升器430，导致接触臂的提升。闩锁板500包括突舌502和臂506，由此该闩锁板500用于联接到提升器的内部，如图13E中所示。

图19A和19B显示了测试按钮450和跳闸滑动器490之间的相互作用。图19A显示了跳闸滑动器490处于非复位位置，由此跳闸滑动器490的主体492上的表面阻挡测试按钮450的运动，由此当它未被复位时防止装置的测试。图19B显示了跳闸滑动器490的定位，由此测试按钮可以移动到滑动器490的测试按钮孔496中，从而允许装置的测试。由于滑动器490和测试按钮的配置和/或几何形状，当它未处于首先被复位的位置时该装置防止装置的测试。

在测试期间，测试按钮480被下压，其中闩锁突舌476的底表面然后向下推压闩锁板突舌507，所述闩锁板突舌又通过向下压在翼412和414上而向下推动提升器430和相应臂434和438抵靠至臂401。该下压运动导致装置完成测试程序，如果成功，导致柱塞被拉回螺线管341中。然而，如果测试结果不成功，则装置保持在锁定模式中。这导致具有带槽口部分的柱塞联接到柱塞切口479，导致闩锁470以旋转方式移动远离后缘505(参见图18B)，并且然后闩锁突舌476将在捕捉器或突舌507下面移动，使得闩锁突舌476的顶表面变为与闩锁板联接，导致复位按钮480提升弹簧或移动提升器430以闭合电路。

当提升器430移动以闭合电路时，线轴侧432上的倾斜面439作用于跳闸滑动器490上的斜坡497，使得它将跳闸滑动器490从图19A中所示的位置移动到图19B中所示的位置。在该情况下，正是提升器430的运动将跳闸滑动器490移动到适当位置，使得跳闸滑动器窗口496可以由测试按钮450接合。

图20A-20E显示了操作机构的进程。该进程显示了由测试按钮450、致动器或螺线管341，故障电路340，SCR 150(参见图1E)，闩锁470，闩锁板500，提升器430和中断触点(例如触点343或接触组件600，700和触点721和722以及跳闸滑动器490)中的至少一个形成的电路中断机构的操作。该进程也显示了包括复位按钮480、复位弹簧471、闩锁470、闩锁板500和提升器430中的至少一个的复位机构的操作。由于包含复位锁定特征的复位机构在不首先通过测试循环的情况下不能被复位，因此复位机构也可以包括故障电路340、致动器341和SCR 150。

例如，在该进程中，在图20A中显示了当装置跳闸，即，没有电力到负载时，闩锁470的突舌476基本定位在闩锁板500上的表面501(参见图18B)与跳闸滑动器490之间。柱塞484在柱塞弹簧485的作用下在螺线管341内并且保持闩锁470抵靠闩锁板500(参见图18B)的后缘505。闩锁板500具有突舌507，使得在该位置这些突舌507阻止闩锁突舌476在表面501之下移动，原因是突舌507接触突舌476，阻止闩锁470在表面501之下移动。在该位置，跳闸滑动器490定位在锁定位置以提供锁定特征。当触点处于解锁或跳闸状态时该锁定特征存在。跳闸滑动器490被配置为在至少三个位置之间移动。第一位置是当触点处于解锁状态时由跳闸滑动器弹簧499a偏压的跳闸滑动器的位置(参见图19A和20A)。第二位置是当触点处于锁定状态时由弹簧偏压并且未由测试按钮偏压的跳闸滑动器490的位置(参见图20D)。第三位置是当跳闸滑动器由测试按钮450作用以导致触点的解锁时跳闸滑动器的位置，如图20E中所示。

图20B显示了当用户下压复位按钮480时，复位弹簧471变为压缩。当复位按钮480到达它的行程范围的终点时，突舌476的底表面压在闩锁板500的顶表面501上，下压闩锁板500和提升器430(也参见图18B)。在该位置，提升器臂434和438(参见图13D)压靠在测试接触臂401，尤其是突出部416和418(参见图11)上，使得翼412和414被推动到电路板26上的触点402和403(参见图10A)上以导致测试循环。在该情况下，测试循环可以是任何已知的测试循环，但是在该实施例中是由电流不平衡导致的接地故障测试循环。成功的测试循环的完成之后，螺线管341被供电，并且朝着螺线管的磁场的中心移动柱塞484，所述中心是沿着绕组的长度获得的中心点。柱塞484的运动推压柱塞弹簧485并且牵拉闩锁470，导致它旋转，从而允许闩锁突舌476移动远离突舌507，由于复位按钮480的向下压力允许这些突舌在闩锁板500的闩锁突舌507下面通过。

在图20B中所示的该进程之后，如图20C中所示，柱塞484在螺线管341中受到弹簧485作用并且迫使闩锁470旋转和推动闩锁470抵靠图18B的闩锁板500的后缘505。该结构通过在闩锁板500(尤其是闩锁突舌507)与壳体的后部之间压迫闩锁突舌476将闩锁470俘获在闩锁板500下面。用户然后释放复位按钮组件，并且储存在复位按钮组件中的力(包括复位弹簧471的力)导致提升器430随着复位按钮480移动。当提升器430升高，或在该情况下朝着壳体的前表面移动时，提升器430的倾斜面439(参见图13F)推压跳闸滑动器490的斜坡497(参见图17F)，由此迫使跳闸滑动器490压缩跳闸滑动器弹簧499a。跳闸滑动器490的再定位允许跳闸滑动器窗口496与测试按钮450(特别是与测试按钮450的臂454)对齐。斜坡439和497之间的接合部产生轴向平移，导致滑动器490的运动横向于提升器430的运动。

图20D显示了处于复位位置的装置。另外，在该位置，跳闸滑动器窗口496邻近测试按钮450定位，由此允许包括斜坡455a或455b中的任何一个(取决于取向)的测试按钮450作用于跳闸滑动器490(尤其是跳闸滑动器斜坡494)。跳闸滑动器弹簧499a保持至少部分由压靠斜坡497的提升器430的前缘或倾斜面439压缩。

如图20E中所示，当测试按钮450被按压时，它可以插入跳闸滑动器窗口496中以作用于斜坡494，从而导致跳闸滑动器490移动。当测试按钮450被按压时，它迫使跳闸滑动器490压缩跳闸滑动器弹簧499a。最终，跳闸滑动器490移动足够距离使得它作用于闩锁470。跳闸滑动器490迫使闩锁470旋转和使闩锁470上的突舌476脱离闩锁板500的下侧，尤其是突舌507，由此从闩锁板500释放闩锁470，允许提升器430移动远离后表面，由此机械地跳闸该机构。当释放测试按钮450时，跳闸滑动器490和测试按钮450移动回到图20A中所示的位置，该位置是允许装置的将来复位的解锁位置。

图21A-21C显示了也在图22A和22B中显示的触点的不同设置。图21A-21C显示了这些触点的视图的一半，并且该结构在相对侧是相同的。这些触点与三组不同的导体相连，即，线路侧导体、负载侧导体和表面导体。触点601、602和611和612分别联接到第一或线路侧导体600和610。触点701和702分别联接到第二或负载侧导体703和704。触点721和722联接到第三或负载侧表面导体521和523(参见图23D)。在该情况下，触点601是线路侧可移动臂的表面中性触点，触点602是线路侧可移动臂的负载中性触点，触点611是线路侧可移动臂的表面相触点，触点612是线路侧可移动臂的负载相触点，触点701是负载中性臂触点，触点702是负载相臂触点，触点721是表面中性终端触点，而触点722是表面相终端触点。

例如，图21A显示了触点601，602，701和721的解锁位置或第一空间结构的一侧，其中连接到导体610的触点611和612被显示为定位成置于负载可移动臂支撑件420上，尤其是支撑件425上。在该情况下，联接到触点702的导体704处于未移动和解锁状态，而触点722被定位在中间或中部壳体35或437的内部的固定位置。在该解锁状态下，触点以及由此它们的相连导体被定位在三个不同平面730，731和732上，如图22A中所示。在该情况下，第一平面732是线路侧触点的位置。第二平面731是负载侧触点的位置，而第三平面730是表面触点的位置。

在图21B中，提升器430移动到第二中间位置，由此将导体610移动到第二位置使得触点612接触触点722。在该中间状态下，电力从线路侧被提供给负载侧，但是它未被提供给表面终端，原因是触点602未与触点701接触。该位置形成这些触点的第二空间布置。接着，在图21C中，提升器430移动到第三位置，其中所有触点被闩锁在一起，使得在线路侧触点601，602，611和612，负载侧触点701和702以及表面触点721和722之间具有触点733的单一平面，如图22B中所示。因此，形成线路侧导体的第一导体、形成负载侧导体的第二导体和包括负载侧表面导体的第三导体在该位置中都在相同平面上。该闭合或闩锁位置形成这些触点的第三空间结构。在该情况下，具有一组关联触点的每个导体均具有一个相表面触点或由触点和中性表面触点构成的组或一组触点。因此，触点601，602可以是中性表面触点，而触点611和612可以是相表面触点，如果不同地被连接，反之亦然。因此如果触点601和602是中性表面触点，则触点701和721也是中性表面触点，而触点702和722是相表面触点，其被构造成与相表面触点611和612接触。在该情况下，如图22A和22B中所示，包括触点601和602的来自第一导体的触点能够接触第二导体的触点721和701，而触点611和612能够接触第三导体的触点702和722。然而，在解锁条件下，第二导体的触点701和702以及第三导体的触点721和722彼此偏移地被定位。

图23A-23I显示了图1-20E中所示的装置的组装的进程的步骤的例子。例如，如图23A中所示，在步骤1中，将图10B中所示的组件400插入后壳体(例如壳体33)中。接着，如图23B中所示，将跳闸滑动器弹簧499a联接到跳闸滑动器490。接着，将跳闸滑动器490联接到中间壳体437，尤其是卡扣到卡扣件448中，所述卡扣件允许跳闸滑动器490在中间壳体437中的通道中移动。

接着，如图23C中所示，并且在步骤3中，将包括中间壳体437、跳闸滑动器490和跳闸滑动器弹簧499a的该中间壳体组件放置到后壳体33上，并且邻近于组件400。接着，在步骤4中并且如图23D中所示，将包括表面相导体521和表面中性导体523的带状件520联接到中间壳体437。接着，在步骤5中并且如图23E中所示，将复位弹簧417联接到该组件，尤其是联接到中间壳体437中的弹簧座437a。接着，在步骤6中，通过复位弹簧471的中心放置包括复位按钮480、闩锁钩扣460和闩锁470的复位按钮组件。该复位按钮组件必须被放置为使得闩锁470如图23G中所示接合柱塞484和闩锁板500。

接着，在步骤7中，并且如图23H中所示，将包括测试按钮弹簧457的测试按钮450放置到面盖中。然后将测试按钮插入前面盖37或443中的测试按钮开口444中。

最后，在步骤8中并且如图23I中所示，然后将前盖37或443放置到组件上并且然后固定到该组件。

如上所述，图1-9中所示的任何一个实施例可以与图10A-23I中所示的任何一个实施例组合使用。备选地，图1-9中所示的实施例可以独立于图10A-23I中所示的实施例被使用。此外，图10A-23I中所示的实施例也可以独立于图1-9中所示的实施例被使用。

以上实施例的一些益处在于由于有例如在图1-9的实施例中所示的嵌套变压器，因此壳体的深度可以被减小，由此允许墙装线盒中有更大空间来布线或将线连接到装置。

另外，对于图10A-23I中所示的实施例，一个益处在于由于闩锁具有与它的旋转轴线相反作用于闩锁(例如闩锁470)的动力，因此这增加了装置在旋转闩锁470抵抗摩擦力中将具有的机械优点。另外，对于该设计，由于旋转闩锁而不是平移闩锁板，因此这减小当移动闩锁以打开或闩锁触点时将形成的摩擦表面的大小。额外益处在于由于有在一端与它的旋转轴线相反致动或旋转闩锁470的机械优点，因此这导致该闩锁的更容易锁定和解锁。所以，由于运动的容易性增加，因此更小的螺线管可以用于选择性地从闩锁板500锁定和解锁闩锁470。所以，由于可以使用更小的螺线管，因此可以进一步减小装置的深度。

此外，增加的跳闸滑动器(例如跳闸滑动器490)产生了也可以提供用于装置的状态的指示状态的装置。例如，跳闸滑动器490可以包括指示器，例如有色表面，当与前盖上的透明部分或切口443a结合或与透明测试按钮结合使用时，该有色表面允许用户跟踪跳闸滑动器的位置，从闩锁位置到解锁位置。另外，由于包含该跳闸滑动器490，因此这禁止按钮450的功能，由此提供用于防止测试和复位该装置的机械机构。

因此，尽管仅仅显示和描述了本发明的几个实施例，但是显而易见可以对其进行许多变化和修改而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (78)

1.一种具有故障检测电路的能够安装于配电盒的故障电路断路器，其包括：

a)第一变压器，其具有至少一个内部中空区域和形成外周边的至少一个外部区域；以及

b)第二变压器，其至少部分布置在所述第一变压器的所述至少一个内部中空区域中；

其中所述第一变压器和所述第二变压器中的至少一个被构造为检测线路中的故障并且将所述故障传送到所述故障检测电路。

2.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器包括差动变压器。

3.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第二变压器包括差动变压器，其中所述第二变压器基本布置在所述第一变压器的所述至少一个内部中空区域内。

4.如权利要求2所述的故障电路断路器，其中所述第二变压器包括基本环形变压器，并且所述第一变压器具有内半径和外半径，并且所述第二变压器具有至少一个内半径和至少一个外半径，其中所述第二变压器的所述外半径小于所述第一变压器的所述内半径。

5.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一和所述第二变压器均为基本环形的，并且所述第二变压器完全布置在所述第一变压器的所述至少一个内部中空区域内。

6.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器包括差动变压器或接地中性变压器中的至少一个。

7.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第二变压器包括差动变压器或接地中性变压器中的至少一个。

8.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器是差动变压器，并且所述第二变压器是接地中性变压器。

9.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器是接地中性变压器，并且所述第二变压器是差动变压器。

10.如权利要求1所述的故障电路断路器，其还包括布置在所述第一变压器和所述第二变压器之间的至少一个绝缘体，所述至少一个绝缘体能够使所述第一变压器与所述第二变压器绝缘。

11.如权利要求10所述的故障电路断路器，其中所述至少一个绝缘体包括布置在所述第一变压器与所述第二变压器之间的至少一个中间环。

12.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器和所述第二变压器为非圆形状。

13.如权利要求1所述的故障电路断路器，其还包括用于容纳所述故障电路断路器的外壳体和至少部分布置在所述外壳体内的变压器壳体，所述变压器壳体被构造成容纳所述第一变压器和所述第二变压器。

14.如权利要求13所述的故障电路断路器，其中所述外壳体被构造为单联电气外罩，所述单联电气外罩被构造为装配在单联配电盒内部。

15.如权利要求14所述的故障电路断路器，其中所述变压器壳体具有内部区域，所述内部区域为基本环形，并且具有被构造为接收所述第一变压器和所述第二变压器的内部凹陷区域。

16.如权利要求15所述的故障电路断路器，其中所述变压器壳体具有用于将至少一个变压器固定在所述变压器壳体内部的内固定部分。

17.如权利要求14所述的故障电路断路器，其还包括至少部分布置在所述外壳体内的电路板，其中所述变压器壳体联接到所述电路板。

18.如权利要求16所述的故障电路断路器，其中所述故障电路断路器是具有线路侧和负载侧的接地故障断路器，其中所述故障电路断路器还包括触点和连接到所述触点的导体，所述触点用于选择性地使所述线路侧与所述负载侧之间的电力连接或断连，其中所述变压器壳体被构造为接收连接到所述触点的所述导体。

19.如权利要求18所述的故障电路断路器，其中所述触点包括相线触点和中性线触点，其中所述变压器壳体具有用于接收为相线导体和中性线导体的形式的所述导体的至少一个开口，其中所述变压器壳体还包括用于使所述相线导体与所述中性线导体电隔离的介电屏障。

20.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中：

所述第一和第二变压器的每一个的至少一部分包括：

体积，其为具有轴线的旋转体积，

圆周平面，其垂直于所述旋转体积的所述轴线布置，所述圆周平面等分所述旋转体积；以及

径向平面，其平行于所述旋转体积的所述轴线布置，所述径向平面等分所述旋转体积。

21.如权利要求20所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器和所述第二变压器定位在基本相同的圆周平面中并且在不同的径向平面上彼此偏移。

22.如权利要求20所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器和所述第二变压器布置在基本相同的径向平面中并且在不同的圆周平面上彼此偏移。

23.如权利要求20所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器和所述第二变压器在不同的径向平面以及不同的圆周平面上彼此偏移。

24.如权利要求1所述的故障电路断路器，其中所述第一变压器和所述第二变压器中的至少一个为选自以下的传感器：差动传感器、接地中性传感器、电弧故障传感器、浸没检测传感器、漏电检测传感器、电流传感器和电压传感器。

25.如权利要求1所述的故障电路断路器，其还包括线路侧导体、负载侧导体以及中断机构，所述中断机构被构造成选择性地使所述线路侧导体与所述负载侧导体断开。

26.如权利要求25所述的故障电路断路器，其中所述中断机构包括故障检测器、与所述故障检测器通信的致动器以及至少一个可旋转闩锁，所述故障检测器被构造为当所述故障检测器检测到故障时致动所述致动器，所述可旋转闩锁被构造为响应所述致动器的运动而选择性地移动。

27.如权利要求26所述的故障电路断路器，其中所述中断机构还包括测试按钮和至少一个锁定器，其中所述测试按钮能够从第一测试按钮位置移动到第二测试按钮位置以选择性地移动所述闩锁，并且所述闩锁能够从第一位置移动到第二位置以选择性地防止所述测试按钮从所述第一测试按钮位置移动到所述第二测试按钮位置，或者允许所述测试按钮从所述第一测试按钮位置移动到所述第二测试按钮位置，由此使所述线路侧导体与所述负载侧导体断开。

28.如权利要求26所述的故障电路断路器，还包括复位机构，所述复位机构包括所述可旋转闩锁。

29.如权利要求28所述的故障电路断路器，其中所述复位机构还包括复位按钮，并且所述可旋转闩锁可旋转地联接到所述复位按钮，并且其中所述致动器被构造为选择性地移动所述可旋转闩锁。

30.如权利要求29所述的故障电路断路器，其还包括至少一个提升器和邻近所述提升器布置的一组触点，其中所述可旋转闩锁通过所述致动器选择性地联接到所述至少一个提升器。

31.一种减小用于墙内安装的故障电路断路器的外罩的深度的方法，其包括：

将第一变压器至少部分定位在第二变压器的内部，并且所述第一变压器和所述第二变压器中的至少一个包括传感器。

32.如权利要求31所述的方法，还包括将所述第一变压器和所述第二变压器定位在变压器壳体内部的步骤。

33.如权利要求31所述的方法，还包括将所述第一变压器和所述第二变压器基本布置在相同平面上的步骤。

34.一种被布置为选择性地断开线路侧与负载侧之间的电力的故障断路器，所述故障断路器包括：

a)壳体；

b)故障检测电路，其被布置为确定故障的存在，其中所述故障检测电路布置在所述壳体中；

c)中断机构，其布置在所述壳体中并且被构造为当所述故障检测电路检测到所述故障的存在时断开在线路侧与负载侧之间的电力，所述中断机构包括一组可中断触点；以及

d)复位机构，其布置在所述壳体中，并且包括至少一个可旋转闩锁，其中所述复位机构被布置为选择性地将所述一组可中断触点连接在一起以连接线路侧和负载侧。

35.如权利要求34所述的故障电路断路器，其中所述复位机构还包括联接到所述至少一个可旋转闩锁的复位按钮。

36.如权利要求34所述的故障电路断路器，其中所述中断机构还包括致动器，所述致动器包括螺线管和柱塞，其中所述螺线管被构造为选择性地将所述至少一个可旋转闩锁从闩锁位置移动到解锁位置。

37.如权利要求36所述的故障电路断路器，还包括测试按钮和滑动器，其中所述滑动器被构造为由所述测试按钮致动。

38.如权利要求37所述的故障电路断路器，其中所述滑动器还包括用于接收所述测试按钮的至少一个接合部。

39.如权利要求38所述的故障电路断路器，其中所述接合部包括至少一个斜坡，并且所述测试按钮包括至少一个斜坡，其中当所述测试按钮被推动时，所述测试按钮上的所述斜坡接触所述滑动器上的所述斜坡以导致所述滑动器移动。

40.如权利要求38所述的故障电路断路器，其中所述滑动器沿横向于所述测试按钮的运动方向的方向移动。

41.如权利要求39所述的故障电路断路器，其中所述滑动器还包括指示器。

42.如权利要求36所述的故障电路断路器，其中所述故障电路断路器还包括布置在所述壳体中且联接到所述滑动器的滑动器弹簧，所述滑动器弹簧用于将所述滑动器偏压到第一位置。

43.如权利要求41所述的故障电路断路器，其中所述滑动器的所述第一位置被构造为防止所述测试按钮移动。

44.如权利要求41所述的故障电路断路器，其中所述指示器还包括具有指示器的指示表面，所述指示器选自有色表面、纹理表面、标记和反射表面组成的组中。

45.如权利要求44所述的故障电路断路器，其中所述壳体具有用于允许对所述指示表面的视觉可看和/或触觉可得的至少一个窗口。

46.如权利要求37所述的故障电路断路器，还包括被构造为选择性地联接到所述闩锁的提升器，所述提升器被构造为选择性地致动所述滑动器。

47.如权利要求46所述的故障电路断路器，其中所述提升器包括接合部，并且所述滑动器包括形成滑动器接合部的接合部，其中所述提升器被构造为当所述提升器接合部接触所述滑动器接合部时选择性地移动所述闩锁。

48.如权利要求34所述的故障电路断路器，其中所述故障电路断路器还包括提升器，并且所述闩锁还包括用于选择性地接触所述提升器的突舌。

49.如权利要求36所述的故障电路断路器，其中所述复位机构包括：

联接到所述闩锁的复位按钮，其中所述闩锁可旋转地联接到所述复位按钮；

联接到所述闩锁的复位弹簧，其被布置为朝着第一位置偏压所述壳体中的所述复位按钮；

提升器，其布置在所述壳体中，并且联接到所述可中断触点中的至少一个；以及

其中所述提升器被布置为将所述可中断触点中的至少一个从解锁位置移动到闩锁位置。

50.如权利要求34所述的故障电路断路器，还包括具有第一变压器和第二变压器的至少两个变压器，其中所述至少两个变压器中的至少一个联接到所述故障检测电路，并且所述第一变压器被布置在至少部分嵌套在所述第二变压器内，并且所述变压器中的至少一个包括传感器。

51.如权利要求50所述的故障电路断路器，还包括第一电导体、第二电导体和第三电导体，其中所述第一、第二和第三电导体具有第一空间结构和第二空间结构，在所述第一空间结构中所述电导体都彼此电连接，在所述第二空间结构中所述第一、第二和第三电导体都彼此电隔离。

52.如权利要求51所述的故障电路断路器，其中所述第二空间结构使得所述第一导体被布置在第一平面上，所述第二导体被布置在第二平面上，并且所述第三导体被布置在第三平面上。

53.如权利要求52所述的故障电路断路器，其中所述第一导体是可移动导体，所述第二导体是可移动导体，并且所述第三导体是固定导体。

54.如权利要求53所述的故障电路断路器，其中所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的至少一个导体具有与所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的另外两个导体接触的触点，其中所述另外两个导体中的第一个导体具有从所述另外两个导体中的第二个导体偏移的触点。

55.如权利要求52所述的故障电路断路器，其中所述第一导体是线路导体，所述第二导体是负载导体，并且所述第三导体是表面导体。

56.如权利要求55所述的故障电路断路器，其中所述第一导体具有相触点和中性触点，所述第二导体具有相触点和中性触点，并且所述第三导体具有相触点和中性触点。

57.一种电路断路装置，其包括：

a)第一电导体；

b)第二电导体；

c)第三电导体，其中所述第一、第二和第三电导体彼此电隔离并且处于断开状态，并且其中所述导体中的每一个被布置在各自平面上，所述第一、第二和第三电导体中的至少一个能够与所述第一、第二和第三电导体中的另外两个电导体电连接，使得所述第一、第二和第三电导体在基本相同平面上彼此电连接，其中所述导体均具有相侧和中性侧，并且其中所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体中的至少一个在每侧具有至少两个导体；以及

d)电路断路器，其被布置为当出现预定状态时使所述第一、第二和第三电导体彼此电断开。

58.如权利要求57所述的电路断路装置，其中所述第一电导体是线路导体，所述第二电导体是负载导体，并且所述第三电导体是表面导体。

59.如权利要求57所述的电路断路装置，其中所述电路中断机构还包括壳体和至少部分布置在所述壳体中的复位按钮。

60.如权利要求57所述的电路断路装置，其中所述电路中断机构还包括可旋转闩锁。

61.如权利要求59所述的电路断路装置，其中所述电路中断机构还包括可旋转地联接到所述复位按钮的可旋转闩锁。

62.如权利要求61所述的电路断路装置，其中所述电路中断机构还包括机电致动器，所述机电致动器布置在所述壳体中并且被布置为将所述导体的空间结构从第一空间结构改变为第二空间结构，在所述第一空间结构中所述导体彼此连接，在第二空间结构中所述导体彼此断开。

63.如权利要求62所述的电路断路装置，其中所述机电致动器包括与柱塞组合的螺线管。

64.如权利要求62所述的电路断路装置，还包括为单联外罩的形式的壳体，其中所述电导体和所述电路中断机构至少部分布置在所述壳体内，并且其中所述电路断路器中断机构还包括测试按钮，所述测试按钮能够在所述壳体中从第一位置移动到第二位置，从而选择性地使所述电导体彼此断开。

65.如权利要求64所述的电路断路装置，其中所述单联外罩不宽于2.5英寸。

66.如权利要求64所述的电路断路装置，还包括锁定器，其中所述锁定器被构造为选择性地防止所述测试按钮移动到所述第二位置，由此防止所述测试按钮断开所述电导体。

67.如权利要求66所述的电路断路装置，其中所述锁定器包括滑动器。

68.如权利要求66所述的电路断路装置，其中所述锁定器包括至少一个视觉指示表面，用于提供所述锁定器是在第一位置还是在第二位置的视觉指示。

69.如权利要求68所述的电路断路装置，其中所述壳体还包括用于提供对所述视觉指示表面的视觉可见的窗口。

70.如权利要求59所述的电路断路装置，还包括具有复位按钮的复位机构，其中所述复位机构被构造为通过将所述第一导体移动到与所述第二导体接触，并且然后将所述第一导体和所述第二导体移动到与处于接触位置的所述第三导体接触使得所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体在单一接触平面上接触，由此复位所述第一导体、所述第二导体和所述第三导体。

71.如权利要求70所述的电路断路装置，其中所述第一导体包括线路侧相导体和中性导体，并且所述第二导体包括载体侧相导体和中性导体，并且所述第三导体包括表面相导体和中性导体。

72.一种故障电路断路器，包括：

a)壳体，其被构造为安装到墙装线盒中；以及

b)滑动器，其包括布置在所述壳体中的跳闸指示器，所述跳闸指示器由形成非电气指示器的指示表面形成。

73.如权利要求72所述的故障电路断路器，其中所述壳体还包括窗口，所述窗口被布置为允许用户视觉识别在所述壳体的内部的所述跳闸指示器。

74.如权利要求72所述的故障电路断路器，还包括测试按钮，其中所述测试按钮由允许用户通过所述测试按钮看到所述跳闸指示器的透明材料制造。

75.如权利要求72所述的故障电路断路器，还包括联接到所述壳体的测试按钮，其中所述测试按钮能够从第一位置移动到第二位置以选择性地将所述跳闸指示器从指示出一组触点被闩锁的第一位置移动到指示出所述一组触点被解锁的第二位置。

76.一种闭合一组触点的方法，其包括：

a)将具有相侧和中性侧的第一组触点定位在第一平面上，将具有相侧和中性侧的第二组触点定位在第二平面上以及将具有相侧和中性侧的第三组触点定位在第三平面上；

b)从所述第一平面移动所述第一组触点以接触所述第二组触点；以及

c)移动所述第一组触点和所述第二组触点，使得所述第一组触点在单一接触平面上接触所述第三组触点。

77.如权利要求76所述的方法，其中所述第一组触点是线路侧触点，所述第二组触点是负载侧触点，并且所述第三组触点是表面触点。

78.如权利要求77所述的方法，其中所述第一组触点包括相触点和中性触点，所述第二组触点包括相触点和中性触点，并且所述第三组触点包括相触点和中性触点。

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