NL1034401C2

NL1034401C2 - Fase-selectief aansluitsysteem.

Info

Publication number: NL1034401C2
Application number: NL1034401A
Authority: NL
Inventors: Albertus Van Zanten
Original assignee: Albertus Van Zanten
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-04-29
Also published as: WO2009038455A1; NL1034401A1

Description

Korte aanduiding: Fase-selectief aansluitsysteem.

5 De onderhavige uitvinding verschaft een aansluitsysteem voor het selectief koppelen van ten minste twee draden van een eerste vlakkebandkabel met ten minste twee draden van een tweede kabel. In een eerste uitvoeringsvorm omvat het aansluitsysteem een losneembare stekkerverbinding. De stekkerverbinding omvat een connector-onderdeel. omvattende een insteekopening die voorzien is van met de ten minste twee draden van de 10 eerste kabel verbonden eerste contaci-elementen en een losneembaar in de insteekopening passend connector-bovendeel dat voorzien is van met de eerste contact-elementen koppelbare tweede contact-elementen.

In een andere uitvoeringsvorm omvat het aansluitsysteem een vaste verbinding door gebruik te maken van tweezijdige snijcontact elementen.

15

Probleemstelling:

Krachtstroom kent drie fases waarover alle drie afzonderlijk 220 Volt spanning staat t.o.v. de nul en waarbij deze fases ten opzichte van elkaar elektrisch gezien in tijd 120 20 graden zijn verschoven. Afhankelijk van de toepassing en het type electrische apparaat wordt deze op 1,2 of 3 fases aangesloten. In die gevallen dat de aan te sluiten elektrische apparaten niet alle fases gebruiken kan bij het aansluiten van meerdere apparaten een onbalans van het krachtstroom net ontstaan. Tijdens de ontwerpfase van de elektrische installatie en het daaraan gerelateerde spanning en stroom distributienet wordt hiermee 25 rekening gehouden en wordt tijdens dit ontwerp bepaald welke apparaten op welke fases zullen moeten worden aangesloten. Het is daardoor gebruikelijk om, vooraf in een fabriek, al de benodigde kabelstrengen te voorzien van de benodigde, soms al fase specifieke aansluitpunten en deze daarna op de vooraf voorgeschreven punten van de fabriekshal of kascomplex te monteren. Een andere veel toegepaste methode is dat men 30 tijdens de installatie, ter plaatse, op de voorgeschreven posities vanuit de hoofdkabel aftakkingen maakt in speciaal daarvoor geprepareerde aansluitdozen waarin de benodigde fases worden afgetakt.

1034401 2

Voor het aansluiten van de elektrische apparaten zoals b.v. lampen, op één of op twee fases, zou het een zeer groot voordeel bieden als deze faseselectie niet meer vooraf in een fabriek of tijdens de installatie van het distributie netwerk zouden moeten worden 5 uitgevoerd, maar dat pas achteraf bij de uiteindelijke aansluiting van de elektrische apparaten de gewenste fase of fases zouden kunnen worden geselecteerd en verbonden. In die situatie zou het zeer wenselijk zijn als deze aansluitingen op de hoofdkabels ter plaatse, in het werk met zeer eenvoudige middelen en met minimale inspanning en een lage kans op fouten zou kunnen worden uitgevoerd.

10 Ook zou het een groot voordeel bieden als achteraf op eenvoudige wijze, additionele aansluitpunten op de reeds aangebrachte krachtstroomkabel zouden kunnen worden gecreëerd zonder dat hiervoor de krachtstroomkabel zou moeten worden onderbroken of afgeïsoleerd, de fase bepaald zou moeten worden of dat het elektrische netwerk zou moeten worden uitgeschakeld.

15

Afhankelijk van de toepassing kan volstaan worden met een éénmalige, dus niet losneembare verbinding van de specifiek geselecteerde electrische geleiders met de desbetreffende fases van de hoofdkabel.

20 In het geval dat de verbinding van het aan te sluiten apparaat met de hoofdkabel losneembaar moet zijn, zou het een groot voordeel bieden als het aansluitsysteem tevens zou zijn voorzien van een fase selectie mogelijkheid. In dat geval is het noodzakelijk dat met de contactelementen van de losneembare verbinding ook de andere gewenste combinatie van fases met de nul of met aarde zouden kunnen worden gerealiseerd. Met 25 deze oplossing zou de keuze voor de aan te sluiten fases pas tijdens het aansluiten van het apparaat worden bepaald, zouden alle aansluitingpunten op de hoofdkabels gelijk kunnen zijn, behoeven er geen fase specifieke apparaten te worden gemaakt en indien nodig kan door omzetten van de belaste fases een eventuele onbalans in het stroomnet worden gecompenseerd.

30 3

Huidige stand van de techniek:

Naast de zeer gebruikelijke ronde sterkstroomkabels worden ook de vlakke bandkabels meer en meer voor spanningsdistributie doeleinden ingezet. In deze vlakke bandkabel 5 zijn de electrisch geleidende draden parallel naast elkaar gepositioneerd op een bepaalde steekafstand en omspoten met een niet geleidend materiaal. Doordat binnen deze kabel de posities van de geleiders, fases, de nul en eventueel de aarde, zijn vastgelegd kan hiervan voor deze gewenste faseselectie optimaal gebruik worden gemaakt.

Binnen de elektronica worden vlakke bandkabels al zeer lang toegepast vanwege deze 10 gedefinieerde positionering van. de in dat geval, signaaldraden. Door gebruik te maken van snijdende vorkachtige elementen die door de isolatie snijden en daarna klemming geven op de geleiders wordt het elektrische contact gemaakt. (1DC contacten: Insulation Displacement Connection) In de meeste gevallen wordt een enkel snijcontact met twee contactpunten of dubbel snijcontact, met vier contactpunten gebruikt voor de contactering 15 met de geleider en is de andere kant van het dit contact vaak voorzien van een bladveercontact element of een pincontactelement voor de verbinding met een separaat connectordeel. Ook voor vermogens toepassingen worden deze 1DC contacteringen veelvuldig toegepast.

20 Faseselectie:

Ook voor sterkstroom vlakkebandkabels is het een veel gebruikte techniek om selectief geleiders te contacteren door gebruik te maken met snij-klemcontacten (firma’s WAGO en Wieland ) waardoor de verbinding ontstaat tussen de gewenste fases en de connectoraansluitpunten waarop een stekker kan worden geschoven of waarin losse 25 draden kunnen worden gestoken. In het patent DE3818078 staat een beschrijving van een vlakkebandconnector waarbij, na aansluiting op de kabel, door het roteren van de contactpin, met sleepcontacten, een selectie kan worden gemaakt tussen de drie fases. Deze oplossing biedt echter alleen de mogelijkheid om één van de drie fases te selecteren. In patent DE4127899 wordt een beschrijving gegeven van een connectorblok bestaande 30 uit drie contacten waarvan de nul en de aarde een vast plaats hebben en waarbij het derde contact in het vlak schuin onder een hoek kan worden verplaatst naar de positie van de 4 fase 1 of fase 2 of fase 3 draad voordat de verbinding middels een snij-klem contact wordt gemaakt.

Beschrijving van de vinding: 5

Figuren:

Figuur 1 toont een vlakkebandkabel met 5 geleiders voor de fases fl, f2, f3, de 0 en de aarde voorzien van isolatie en voorzien van een buitenmantel

Figuur 2 toont een snij-klem contact s met insnijvorken sl. s2, s3 en s4 en contactpunten 10 cl,c2,, ,c8

Figuur 3 toont een connectorsysteem voor een niet losneembare verbinding van geleiders van een plattebandkabel met de geleidende draden van het aan te sluiten apparaat in twee situaties: voordat de contactering gemaakt is en nadat de conacterening heeft plaats gevonden.

15 Figuur 4 toont een iso-metrisch aanzicht van een vaste kabelverbinding in haar toepassing Figuur 5 toont het gereedschap voor de eenvoudige contactering van de met de vlakke bandkabel met de draden van het aan te sluiten apparaat.

Figuur 6 toont een snij-klem contact waarbij de te contacteren geleiders evenwijdig lopen.

20 Figuur 7 toont een oplossing voor een losneembare connectoraansluiting met 3 faseselectieve contacteringsmogelijkheden. (fl-0-f2, f2-0-0 ofO-O-fl)

Figuur 8 toont een voorbeeld van een op een vlakkebandkabel gemonteerde losneembare connectoraansluiting met faseselectiemogelijkheid en bajonet vergrendeling.

25 Figuur 9 toont verschillende contactconfiguratie mogelijkheden voor fase selectie tijdens het contacteren.

Fig 9a toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een connectoronderdeel met fasescontacten fl, f2, f3 met aardcontacten gl, g2, g3 en een 0 contact met een connetorbovendeel met één fase contact v 1 en een 0 contact.

5

Fig 9b toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een connectoronderdeel met fasecontacten f 1, f2, O met aardcontacten g 1, g2, g3 en een 0 contact met connetorbovendee! met één fase contact v I, een 0 en een aardcontact g.

Fig 9c toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een 5 connectoronderdeel met fasecontacten fl, f2, f3 met aardcontacten g 1, g2, g3 en een 0 contact met connetorbovendeel met twee fase contacten v 1 en v2, en een 0 contact.

Fig 9d toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een connectoronderdeel met fasecontacten fl, f2, f3 met aardcontacten gl, g2, g3 en een 0 contact met connetorbovendeel met twee fase contacten vl en v2, een 0 en een 10 aardcontact g.

Fig 9e toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een connectoronderdeel met fases fl, f2, f3 met aardcontacten g I, g2, g3 en een 0 contact met connetorbovendeel met drie fase contacten vl, v2. v3 en een 0 contact.

Fig 9f toont de combinatie mogelijkheden bij contactering van een 15 connectoronderdeel met fases fl, f2, f3 met aardcontacten g 1, g2, g3 en een 0 contact met connetorbovendeel met drie fase contacten vl, v2, v3, een 0 en een aardcontact g.

Figuur 10 toont enkele uitvoeringen van IDC contacten voor contactering met een vlakke bandkabel.

20

Oplossingen: 25

Vaste vlakkebandkabel verbinding met geselecteerde fase of fases;

Voor de oplossing van de probleemstelling wordt uitgegaan van een vlakke vlakkebandkabel (1) volgens figuur 1 met daarin 4 dan wel 5 electrische geleiders zijnde fases fl, f2 , f3, 0 en eventueel een aarde(gr). Voor de directe éénmalige vaste aansluiting 30 van de vlakkebandkabel (1) met de aansluitdraden (4) van de aan te sluiten apparaten wordt gebruik gemaakt van snij-klemcontacten. Om deze losse draden (4), vanaf een 6 apparaat of vanuit een contactdoos, direct aan te kunnen sluiten op de desbetreffende geleiders van de vlakke bandkabel is in deze oplossing gebruik gemaakt van een viervoudig snijcontact volgens figuur 2 met de contact elementen sl, s2, s3 en s4.

Het contact (s) is zodanig vormgegeven dat twee van de contactelementen (sl, s2) naar 5 beneden toe insnijden en contacteren met de desbetreffende electrischegeleider van de vlakkeband en dat de andere twee contactelementen (s3, s4) naar boven toe insnijden in de losse draad (4) van het aan te sluiten apparaat. Het voordeel van een tweevoudig insnijcontact is dat het betrouwbaarder is doordat er per draad vier in plaats van twee contactpunten zijn met de geleider wordt gemaakt en dat deze vier een betere weerstand 10 bieden bij eventuele krachten die op de draden of de vlakkebandkabel worden uitgeoefend.

Figuur 3 toont een connector bestaande uit een bovenblok (2), een middenblok(3) met contacten ( s) en een onderblok(5) waarin een vlakkebandkabel (1) kan worden geplaatst.

15 De contacten(s) zitten voorgemonteerd in het middenblok (2), waarbij de contacten (sl) en (s2) naar de het onderblok en de te monteren vlakkebandkabel zijn gericht zijn en de contact elementen (s3) en (s4) in de richting van het bovenblok wijzen. Het bovenblok zit voorgemonteerd op het middenblok. In zijdelingse gaten (6) (zie figuur 4) van het bovenblok kunnen de aan te sluit draden (4) worden geschoven.

20 ln figuur 4 is aangegeven dat, nadat de vlakkebandkabel (1) in het onderblok(5) is geplaatst, het middenblok (3) met contacten(s) en het bovenblok(2) op het onderblok kan worden gemonteerd (geklikt). Nadat alle te contacteren draden in de fase gerelateerde zijdelingse gaten (6) van het bovenblok (2) zijn geschoven, wordt het geheel samengedrukt en worden daarmee automatisch de verbindingen tussen electrische 25 geleiders boven en electrische geleiders onder gerealiseerd. Het grote voordeel van deze constructie is dat hij relatief goedkoop is en zeer eenvoudig kan worden toegepast. Indien het wenselijk is dat de contactering van fases niet mag worden verwisseld is mogelijk om specifieke onderscheid te maken door alleen de benodigde zijdelingse gaten(6) in het bovenblok te maken die corresponderen met de gewenste fase. Door deze verschillende 30 fasespecifieke bovenblokken van een verschillende kleur te voorzien kan eenvoudig 7 worden getoond om welke fase contactering het gaat en waarop het apparaat dan wel de contactdoos is aangesloten.

Doordat de draden aan de bovenzijde door het bovenblok(3) kunnen steken is visuele controle van de aansluitingen mogelijk. In figuur 5 wordt een voorbeeld van een 5 eenvoudig montage gereedschap getoond voor het realiseren van de verbinding. Aan het onderblok (5) zitten randen welke de mogelijkheid bieden om er een gereedschap onder te steken voor het kunnen samenpersen van de connectordelen en daarmee de contacteringen tussen de geleiders tot stand te brengen.

10 Afhankelijk van de toe te passen kabel kan gekozen worden voor andere snij- klemcontactvormen. In een eerste uitvoeringsvorm staan de twee ondercontacten en de twee boven contacten haaks ten opzichte van elkaar aan elkaar gericht en worden de aansluitdraden dus ook haaks met elkaar vebonden. In het geval dat de geleiders van de vlakkeband kabel een erg grote diameter hebben is er onvoldoende ruimte tussen de 15 geleiders om de snijklemcontacten voldoende sterkte te geven voor goede betrouwbare klemming. Door nu de geleiders van de vlakkeband en van geleiders van het aan te sluiten apparaat evenwijdig te richten ontstaat er de mogelijkheid om het materiaal in een andere richting toe te passen. De contactering door de elementen cl, c2, met de vlakkebandkabel wordt in dit geval gerealiseerd door de omgezette kanten van het 20 materiaal. Zie figuur 6.

25 Losneembare vlakkebandkabelverbinding met fase of fases selecteerbaarheid:

In het geval van een losneembare verbinding kan door de juiste onderlinge positionering van de contactelementen en een dusdanige situatie worden gecreëerd dat na verdraaiing over een gedefinieerde hoek een nieuwe mogelijkheid bestaat om de contacten met elkaar 30 elektrisch te verbinden en dat bij deze verbindingen een ander fase combinatie ontstaat.

δ

Een mogelijke oplossingsvorm is getoond in figuur 7. De contacten waarmee de drie verschillende fases , fl, f2 respectievelijk O met de vlakke bandkabel zijn verbonden zijn t.o.v. elkaar in een gelijkzijdige driehoeksvorm geplaatst waardoor deze alle drie op gelijke afstanden t.o.v. elkaar staan. Centraal, in het zwaartepunt van de gelijkzijdige 5 driehoek wordt een contact gemonteerd die met 0 van de vlakkebandkabel is verbonden. Het kabelconnectorbovendeel dat op het connectoronderdeel geplaatst wordt heeft haar mogelijke contactelementen op gelijke manier gesitueerd. Deze specifieke uitvoering biedt de mogelijkheid om na een verdraaiing van 120 graden ten opzichte elkaar de Electrische contacten van de twee connector helften opnieuw met elkaar te verbinden 10

Indien er sprake is van een enkele fase toepassing dan kan bij het gebruik van twee contacten in de kabelconnectordeel, één centraal (0) en één op de positie van één van de fases door verdraaiing over een gedefinieerde hoek de volgende situatie worden gerealiseerd. Vanuit de uitgangssituatie de verbinding fl - 0 na 120 graden verdraaien de 15 verbinding f2-0 en na weer 120 graden draaien de verbinding f3-0.

Indien twee fases in het aan te sluiten apparaat worden toegepast dan kan door het toepassen van drie contacten in het kabelconnectordeel, één centraal (0) en twee op de positie van twee van de fases de volgende situatie worden gerealiseerd.

20 Vanuit de uitgangssituatie de verbindingen fl-0-f2 na verdraaien over 120 graden de verbindingen f2-0-f3 en na verdraaien over 120 graden de verbinding O-0-fl.

Indien drie fases in het aan te sluiten apparaat worden toegepast dan kan door vier contacten in het kabelconnectordeel, één centraal (0) en drie op de positie van drie 25 verschillende fases de volledige drie fase toepassing worden gerealiseerd. Na verdraaiing over de gedefinieerde hoek zijn de verschoven verbonden aan de drie fases. Indien de fases exact hetzelfde zijn zal het verder geen invloed hebben maar als er onderscheid is dan worden de onderlinge fases hiermee verwisseld.

30 ln het geval dat naast de nul ook nog een aarde moet worden toegepast dan kan op gelijkaardige wijze als voor de fases drie contactelementen voor de aarde in de connector 9 worden voorzien, Figuur 9 toont verschillende voorbeelden waarin de contactsituering van het onderconnectordeel en het bovendeel dusdanig is dat onder een hoekverdaaiing van 120 graden steeds een verbinding kan worden gemaakt tussen de te selecteren fases.

5 In het geval dat een vlakkebandkabel voor de stroomvoorziening gebruikt wordt zullen de contacten van het connectoronderdeel middels insnijkontacten verbinding maken met de desbetreffende geleiders. Afhankelijk van de steek van de vlakkebandkabel en de positionering van de geleiders in de kabel zal de steekcirkeldiameter met de fasecontacten onder 120 graden bepaald moeten gaan worden en de centrale Oen 10 eventuele ground worden bepaald.

Afhankelijk van de oplossingsvorm zouden het connectoronderdeel en het connector bovendeel direct op elkaar kunnen worden gestoken waarbij de verbinding door een pin en socket contactering of door andere verende contactelementen worden gerealiseerd. De 15 eerder genoemde en in figuur (8) getoonde constructie echter biedt ook de mogelijkheid om door verdraaiing elektrisch contact te laten maken waarbij het connectorbovendeel na opsteken via een bajonetachtige sluiting vergrendeld kan worden. Door toepassing van rotatie voor het verbinden van de contacten is het tevens mogelijk om de vergrendeling zodanig vorm te geven dat deze als aan uit schakelaar kan worden bedient.

20

In figuur 10 worden enkele voorbeelden getoond van contacten voor verbinding met de geleiders in de vlakke kabel en voorzien van een contactelement voor de verbinding met het connector bovendeel. Het eerste contact heeft een verend element welke contact kan maken met een vastcontactdeel in connectorbovendeel. Indien het verende element in het 25 connectorbovendeel is aangebracht kan voor het connector onderdeel volstaan worden met een relatief simpel U vormig contact welke eenvoudig kan worden ingeperst in de vlakkebandkabel. Door de kontakten binnen de connector min of meer radiaal zijn gepositioneerd vallen deze binnen een soort van buis die zich relatief gemakkelijk door een rubberring waterdicht laat afdichten.

10 3 4 A 0 1

Claims

1. Aansluitsysteem voor het selectief koppelen van ten minste twee draden van een eerste vlakkebandkabel met ten minste twee draden van een tweede kabel, 5 omvattende een losneembare stekkerverbinding, waarbij de stekkerverbinding omvat: - een connector-onderdeel, omvattende een insteekopening, waarbij het connector-onderdeel is voorzien van eerste contact-elementen, in gebruik met de ten minste twee draden van de eerste vlakkebandkabel verbonden; - een losneembaar in de insteekopening passend connector-bovendeel, dat 10 voorzien is van met de eerste contact-elementen koppelbare tweede contact-elementen, waarbij het connector-bovendeel draaibaar is voor het selecteren van een fase door elektrisch contact tussen een bepaald eerste contact-element en een bepaald tweede contact-element.

2. Aansluitsysteem volgens conclusie 1, waarbij de eerste contact-elementen een centraal in de insteekopening aangebracht nul-contact-element omvatten dat in gebruik met een nul-draad van de eerste vlakkebandkabel is verbonden.

3. Aansluitsysteem volgens conclusie 2, waarbij de eerste contact-elementen 20 een in de insteekopening aangebracht grond-contact-element omvatten.

4. Aansluitsysteem volgens conclusie 2 of 3, waarbij andere eerste contact-elementen ongeveer op een cirkel rond het centrale nul-contact-element zijn aangebracht.

5. Aansluitsysteem volgens conclusie 4, waarbij het connector-bovendeel draaibaar is ten opzichte van het centrale nul-contact-element voor het selecteren van de fase.

6. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 2-5, waarbij in de 30 insteekopening drie eerste contact-elementen ongeveer op een cirkel en ongeveer onder een hoek van 120 graden ten opzichte van elkaar aangebracht zijn. 1 Π 3 4 4 0 1

7. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 2-6, waarbij in de insteekopening drie in een gelijkzijdige driehoek georiënteerde eerste contact-elementen zijn aangebracht.

8. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 6-7 waarbij de drie eerste contact-elementen zijn ingericht om, in gebruik, contact te maken met een eerste fase fl, een tweede fase f2 en een derde fase f3 van de eerste vlakkebandkabel.

9. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 1-8. 10 waarbij de draden van de eerste vlakkebandkabel een elektrische nul, alsmede een eerste fase f 1. een tweede fase f2 en een derde fase β representeren, en waarbij de volgende fase(s) en fasecombinaties kunnen worden geselecteerd: a) Selectie van enkele fase fl-0, f2-0, β-0: b) Selectie van twee fases f 1 -0-f2. f2-0-B, β-0-fl; en 15 c) Selectie van drie fases 0-fl-f2-O.

10. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 1-8, waarbij de draden van de eerste vlakkebandkabel een elektrische nul 0, een elektrische grond g alsmede een eerste fase fl, een tweede fase f2 en een derde fase O 20 representeren, en waarbij de volgende fase(s) en fasecombinaties kunnen worden geselecteerd: a) Selectie van enkele fase fl-0-g, f2-0-g, β-0-g; b) Selectie van twee fases fl-0-f2-g, f2-0-f3-g, O-0-fl-g; en c) Selectie van drie fases 0-fl -f2-G-g. 25

11. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 1-10, waarbij de eerste contact-elementen en/of de tweede contact-elementen verende elementen omvatten.

12. Aansluitsysteem volgens conclusie 11, waarbij de verende elementen 30 onderdeel uitmaken van snijcontact-elementen.

13. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 9-12, waarbij de verende elementen elektrisch contact maken met vlakke contacten die verbonden zijn met snijcontact-elementen.

14. Aansluitsysteem volgens een van de conclusies 9-13, waarbij de stekkerverbinding een bajonetsluiting omvat.

15. Aansluitsysteem volgens conclusie 14, waarbij het insteekdeel van de bajonetsluiting verdraaibaar is voor het vormen van een aan/uit-schakeling. 10

16. Aansluitsysteem volgens een van voorgaande conclusies waarbij, in gebruik, de eerste contact-elementen zijn verbonden met de ten minste twee draden van de eerste vlakkebandkabel via snijcontact-elementen.

17. Aansluitsysteem volgens een van voorgaande conclusies waarbij het connector-bovendeel draaibaar is over een gedefinieerde hoek voor het selecteren van de fase. 1034401