NL8303244A - Elektrische schakelaar. - Google Patents

Description

« N.0. 31.834

Elektrische schakelaar.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische schakelaar, voorzien van althans twee met elkaar samenwerkende kontakten, waarvan er al-5 thans een naar en van het andere kontakt kan worden verplaatst voor het in- respektievelijk uitschakelen van de schakelaar, aandrijfmiddelen voor het verplaatsbare kontakt, teneinde dit bij geopende schakelaar vanuit een gegeven stand op afstand van het andere kontakt naar dit andere kontakt te verplaatsen voor het inschakelen van de schakelaar.

10 Bij het inschakelen van een dergelijke schakelaar botst het ver plaatsbare kontakt tenslotte tegen het andere kontakt. Als gevolg hiervan kunnen door de vrijkomende botsingsenergie bij de gebruikelijke schakelaars trillingen van de kontakten optreden, die kortstondige kon-taktonderbrekingen teweeg brengen met boogvorming en kans op vastlassen 15 van de kontakten.

Om dit te voorkomen wordt in het algemeen de kontaktkracht verhoogd. Hogere kontaktkrachten vereisen echter extra energie bij het schakelen van de schakelaar, omdat dan tevens die verhoogde kontaktkracht moet worden opgebracht, terwijl ook de onderdelen zwaarder moeten 20 worden uitgevoerd om de hogere kontaktkrachten op te kunnen nemen.

Ook worden dergelijke trillingen wel vermeden door de snelheid van het verplaatsbare kontakt vlak voor het aanraken van het andere kontakt sterk, zelfs tot nul te reduceren. Dit vereist echter vrij gekompliceer-de konstruktieve voorzieningen.

25 Bovengenoemde nadelen worden thans vermeden door de maatregelen volgens de uitvinding, die gekenmerkt is door althans één verplaatsbare massa, die in de gegeven stand van het verplaatsbare kontakt bij geopende schakelaar rust tegen het andere kontakt aan een andere zijde van dit andere kontakt dan de zijde waardoor bij het inschakelen van de schake-30 laar het verplaatsbare kontakt wordt tegengehouden, een en ander zodanig, dat de hierbij opgewekte botsingsenergie door het andere kontakt wordt doorgegeven naar de massa, waar de botsingsenergie weer in ver-plaatsingsenergie van deze massa wordt omgezet.

De oplossing volgens de uitvinding berust op de gedachte de kine-35 tische of verplaatsingsenergie van het verplaatsbare kontakt bij de botsing niet te vernietigen, maar zo mogelijk volledig om te zetten in drukgolven, die zich door het andere kontakt voortplanten naar de andere zijde van dit andere kontakt, waar deze drukgolven weer worden omgezet in kinetische of verplaatsingsenergie van de massa.

40 Omdat de beide kontakten ook een bepaalde massa bezitten spreekt a" n t O \ O v j — '· 2 * men in het algemeen in het geval van de bovengenoemde massa over de zogenaamde derde massa*

Indien genoemde omzetting met een rendement van 100% plaatsvindt, zal er geen kontakttrillen optreden. Weliswaar moet ook de derde massa 5 uiteindelijk tot stilstand worden gebracht, maar dit kan meer geleidelijk geschieden.

De uitvinding betreft bovendien een elektrische schakelaar, die eveneens is voorzien van althans twee met elkaar samenwerkende kontakten, waarvan er althans een naar en van het andere kontakt kan worden 10 verplaatst voor het in- respektievelijk uitschakelen van de schakelaar, waarbij aandrijfmiddelen aanwezig zijn voor het verplaatsbare kontakt teneinde dit bij gesloten schakelaar vanuit de stand waarbij het tegen het andere kontakt rust van dit andere kontakt af te verplaatsen.

Bij het openen van een elektrische schakelaar is het van voordeel 15 het verplaatsbare kontakt met een zo hoog mogelijke snelheid van het vaste kontakt te verwijderen, teneinde de ontstane boog zo snel mogelijk te doven. Om praktische redenen wordt in de gebruikelijke schakelaars de uitschakelsnelheid echter tot maximum 1 m per sekonde beperkt.

De snelheid van het verplaatsbare kontakt kan thans bij het uit-20 schakelen aanzienlijk worden verhoogd met toepassing van verdere maatregelen volgens de uitvinding, die gekenmerkt zijn door althans een verplaatsbare massa, die in de genoemde stand van het verplaatsbare kontakt bij gesloten schakelaar op afstand van het andere kontakt wordt gehouden aan een andere zijde van dit andere kontakt dan de zijde waartegen het 25 verplaatsbare kontakt rust, middelen voor het naar het andere kontakt drijven van de verplaatsbare massa, een en ander zodanig, dat de botsingsenergie bij het tegen het andere kontakt stoten van de verplaatsbare massa door dit andere kontakt wordt doorgegeven naar het verplaatsbare kontakt, waar de botsingsenergie wordt omgezet in verplaatsings-30 energie van het verplaatsbare kontakt.

Bij voorkeur bestaan de middelen voor het naar het andere kontakt drijven van het verplaatsbare kontakt uit veerkrachtige middelen, terwijl vasthoudmiddelen voor de verplaatsbare massa aanwezig zijn, die deze massa in een stand vasthouden, waarin verplaatsingsenergie in de 35 veerkrachtige middelen is gebufferd.

Deze verplaatsingsenergie kan in de vasthoudmiddelen worden gebufferd bij verplaatsing van de massa als gevolg van de botsingsenergie, die bij het voorafgaand sluiten van de schakelaar wordt doorgegeven na het botsen van het verplaatsbare kontakt tegen het andere kontakt.

40 Behalve het voordeel dat door toepassing van de verplaatsbare massa 8303244 • 3 ' geen kontakttriilen optreedt en de schakelaar met een zo hoog mogelijke snelheid wordt geopend, wordt het voordeel verkregen dat de schakelaar zowel voor het openen als het sluiten met zeer weinig extra energie kan worden bediend.

5 Bij het met behulp van genoemde effekten openen van de schakelaar kan ook de verplaatsingsenergie van het verplaatsbare kontakt in een veer worden gebufferd terwijl ook hier vasthoudmiddelen voor het verplaatsbare kontakt worden toegepast, teneinde dit tegen de kracht van de aandrijfmiddelen bij geopende schakelaar in de gegeven stand te vergren-10 delen. Ook hierbij zal deze vergrendeling optreden op het moment dat het verplaatsbare kontakt tot stilstand is gekomen en alle verplaatsingsenergie in de veerkrachtige middelen is gebufferd.

In bovengenoemde gevallen wordt behalve het achterwege blijven van kontakttrillingen ook een schakelaar verkregen, die met zeer weinig 15 energie kan worden in- en uitgeschakeld. In principe behoeft slechts de door wrijving verloren gegane energie te worden aangevuld. Bovendien zijn hoge aanvangssnelheden bij het openen van de kontakten mogelijk.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarop twee uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.

20 Fig. 1 toont een schakelaar volgens de uitvinding met vergrendel- middelen en een schroefveer voor het bufferen van de verplaatsingsenergie van de derde massa.

Fig. 2 toont een gewijzigde uitvoeringsvorm met elastische middelen voor het bufferen van de verplaatsingsenergie van de derde massa.

25 In fig. 1 is met 1 een vakuumschakelaar aangegeven, voorzien van een vast kontakt 2 en een verplaatsbaar kontakt 3. Op gebruikelijke wijze zorgt een balg 4 voor de vakuumdichte afsluiting van de vakuum-onderbreker. Bij deze uitvoering wordt van de balg 4 tevens gebruik gemaakt voor het aandrijven van het kontakt 3.

30 Voor het inschakelen wordt eerst het verplaatsbare kontakt 3 met behulp van de elektromagneet 10 van het vaste kontakt 2 af bewogen. Daarbij wordt de balg 4 gespannen, zodat en de balg 4 en de atmosferische druk op het verplaatsbare kontakt 3 inwerken. Het verplaatsbare kontakt 3 wordt in deze gespannen toestand vastgehouden door een slechts 35 principieel aangegeven vergrendelmechanisme 9, bestaande uit een kantelbare, door een veer tegen het verplaatsbare kontakt 3 gedrukte hefboom. Met behulp van een elektromagneet kan de hefboom linksom worden gedraaid, waarbij de vergrendeling wordt opgeheven.

Deze vergrendeling wordt bij het inschakelen opgeheven en onder de 40 invloed van de balg 4 en de atmosferische druk zal het verplaatsbare

Sc - . ·- ·* 4 kontakt 3 dan naar het vaste kontakt 2 worden verplaatst.

Wanneer de belde kontakten 3 en 2 elkaar raken zal de botsingsenergie zich in de vorm van een drukgolf door het vaste kontakt 2 voortplanten en aan de andere zijde worden doorgegeven aan de massa 5. Hier wordt 5 de drukgolf direkt omgezet in verplaatsingsenergie voor de massa 5, waardoor deze massa 5 van het vaste kontakt 2 af zal worden bewogen.

Om de verplaatsingsenergie van de massa 5 op te vangen kan een buffer in de vorm van een schroefveer 6 of dergelijke worden aangebracht, waarin dan een omzetting van kinetische of verplaatsingsenergie in 10 potentiële energie plaatsvindt.

Op het moment dat de massa 5 stilstaat zorgt het vergrendelmecha-nisme 8 ervoor dat er geen omkering van de beweging van de massa 5 kan optreden. Dit vergrendelmechanisme 8 kan van overeenkomstige konstruktie zijn als het vergrendelmechanisme 9.

15 Omdat de botsingsenergie door het vaste kontakt 2 volledig wordt doorgegeven aan de massa 5 zal er noch kontakttrillen, noch blijvende kontaktvervorming optreden tussen het vaste en het bewegende kontakt. Alle krachten blijven binnen het elastische vervormingsgebied.

Bij het uitschakelen van de schakelaar zal de massa 5 worden ont-20 grendeld, waarna deze massa 5 onder invloed van de in de schroefveer 6 gebufferde energie weer naar het'vaste kontakt 2 toe wordt bewogen. De dan optredende botsingsenergie wordt weer omgezet in een drukgolf in het vaste kontakt 2, welke drukgolf zich naar links door het kontakt 2 voortplant en in het linker uiteinde weer zorgt voor omzetting van deze 25 energie in verplaatsingsenergie van het verplaatsbare kontakt 3, waardoor dit naar links wordt gedreven. Behalve de elektromagneet 10 zorgt dus ook deze botsingsenergie van de massa 5 voor het zeer snel scheiden van de twee kontakten 2 en 3.

Zowel bij het inschakelen als bij het uitschakelen blijft het vaste 30 kontakt vrijwel bewegingsloos. Er treedt slechts een zogenaamd "door-stooteffekt" op, zoals bijvoorbeeld bij drie biljartballen.

Fig. 2 toont een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding waarin de vergrendelmechanismen niet zijn weergegeven.

In plaats van een elektromagneet wordt hier gebruik gemaakt van een 35 extra energiebuffer 13. Met deze energiebuffer 13 kan ook de inschakel-energie worden gebufferd. Na ontgrendeling bij het inschakelen zal deze energie, bijvoorbeeld in de weergegeven veer, het verplaatsbare kontakt 3 naar rechts drijven, waarna weer dezelfde effekten optreden als in het geval van fig. 1, waarbij de massa 5 de botsingsenergie geheel voor zijn 40 rekening neemt. Deze massa 5 wordt weer door een buffer, hier in de vorm • £ 7 ··'' ~ ? a 4 t 5 van een elastische massa 6, bijvoorbeeld van rubber opgevangen, waarbij de energie wordt omgezet en opgesiagen als potentiële energie. In de positie waarin de massa 5 na verplaatsing naar rechts in de figuur tot stilstand komt, wordt deze massa 5 weer vergrendeld. Bij het uitschake-5 len kan deze gebufferde potentiële energie weer worden gebruikt voor het versnellen van het verplaatsbare kontakt 3.

Met de toepassing van een zogenaamde derde massa worden een groot aantal voordelen verkregen, waarvan als voornaamste kunnen worden genoemd : 10 1. De inschakeling geschiedt volkomen trillingsvrij.

2. De aandrijving is zeer energiearm, wat betekent dat een schakelaar met lichtere komponenten kan worden uitgevoerd.

3. Er kan met veel grotere verplaatsingssnelheden van het verplaatsbare kontakt 3 worden gewerkt. Bij het uitschakelen kunnen zeker aanvangs- 15 snelheden tot 4 m per sekonde worden bereikt. Ook kunnen veel hogere inschakelsnelheden worden toegepast. Deze worden thans in verband met de optredende trillingen beperkt tot maximum 1 m per sekonde.

4. Een grotere konstruktievrijheid waardoor bijvoorbeeld de aandrijf-stang met de bijbehorende isolatie kan komen te vervallen.

20 Het spreekt vanzelf, dat de uitvinding niet tot de in de figuren weergegeven en hierboven besproken uitvoeringsvorm beperkt is. Zo kan de uitvinding behalve bij de beschreven vakuumschakelaar ook bij andere schakelaars worden toegepast.

83 e 5--:4

Claims (8)

1. Elektrische schakelaar, voorzien van althans twee met elkaar samenwerkende kontakten, waarvan er althans een naar en van het andere 5 kontakt kan worden verplaatst voor het in- respektievelijk uitschakelen van de schakelaar, aandrijfmiddelen voor het verplaatsbare kontakt, teneinde dit bij geopende schakelaar vanuit een gegeven stand op afstand van het andere kontakt naar dit andere kontakt te verplaatsen voor het inschakelen van de schakelaar, gekenmerkt door; 10 althans één verplaatsbare massa, die in de gegeven stand van het verplaatsbare kontakt bij geopende schakelaar rust tegen het andere kontakt aan een andere zijde van dit andere kontakt dan de zijde waardoor bij het inschakelen van de schakelaar het verplaatsbare kontakt wordt tegengehouden, een en ander zodanig, dat de hierbij opgewekte botsingsenergie 15 door het andere kontakt wordt doorgegeven naar de massa, waar de botsingsenergie weer in verplaatsingsenergie van deze massa wordt omgezet.

2. Schakelaar volgens conclusie 1, gekenmerkt door veerkrachtige middelen, die de verplaatsbare massa tegen het andere kontakt drukken.

3. Elektrische schakelaar, voorzien van althans twee met elkaar samenwerkende kontakten, waarvan er althans een naar en van het andere kontakt kan worden verplaatst voor het in- respektievelijk uitschakelen van de schakelaar, aandrijfmiddelen voor het verplaatsbare kontakt teneinde dit bij gesloten schakelaar, vanuit de stand waarbij het tegen het 25 andere kontakt rust, van dit andere kontakt af te verplaatsen, g e-kenmerkt door: althans een verplaatsbare massa, die in de genoemde stand van het verplaatsbare kontakt bij gesloten schakelaar op afstand van het andere kontakt wordt gehouden aan een andere zijde van dit andere kontakt dan de zijde waartegen het verplaatsbare kontakt 30 rust, middelen voor het naar het andere kontakt drijven van de verplaatsbare massa, een en ander zodanig, dat de botsingsenergie bij het tegen het andere kontakt stoten van de verplaatsbare massa door dit andere kontakt wordt doorgegeven naar het verplaatsbare kontakt, waar de botsingsenergie wordt omgezet in verplaatsingsenergie van het verplaats-35 bare kontakt.

4. Schakelaar volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de middelen voor het naar het andere kontakt drijven van de verplaatsbare massa veerkrachtige middelen zijn, en dat vasthoudmiddelen voor deze massa aanwezig zijn, die deze massa in een stand vasthouden 40 waarin in de veerkrachtige middelen aandrijfenergie voor de verplaats- o^. *: o /, /, ü v j - - r , S' 4 bare massa is gebufferd*

5. Schakelaar volgens conclusie 4,met het kenmerk, dat de aandrijfenergie in de veerkrachtige middelen is gebufferd bij verplaatsing van de massa door de botsingsenergie, die bij het vooraf- 5 gaand sluiten van de schakelaar wordt doorgegeven na het botsen van het verplaatsbare kontakt tegen het andere kontakt.

6. Schakelaar volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door vasthoudmiddelen voor het verplaatsbare kontakt, teneinde dit kontakt tegen de kracht van aandrijfmiddelen bij geopende 10 schakelaar in de gegeven stand te vergrendelen.

7. Schakelaar volgens conclusie 2 en/of 4,met het kenmerk, dat de veerkrachtige middelen bestaan uit een schroefveer.

8. Schakelaar volgens conclusie 2 en/of 4,met het kenmerk, dat de veerkrachtige middelen bestaan uit een elastische massa. 15 ***** S503244