NL9100415A - Samenstel van een elektrische schakelaar en een zekeringhouder. - Google Patents

Description

SAMENSTEL· VAN EEN ELEKTRISCHE SCHAKELAAR EN EEN Z EKERINGHOUDER

De uitvinding betreft een samenstel van een elektrische schakelaar en een zekeringhouder. Een dergelijke inrichting is bekend. De schakelaar kan bijvoorbeeld van het type zijn, dat bekend staat als "lastscheider", dat wil zeggen een inrichting die in staat is om een geleider, een apparaat, een groep of dergelijke spanningsloos te maken, bijvoorbeeld voor service-doeleinden. Tevens omvat het samenstel een zekering-houder, die bijvoorbeeld klemcontacten kan omvatten, waartussen de aansluitmessen van een smeltveiligheid geklemd kunnen worden.

Aan de bekende inrichting zijn diverse bezwaren verbonden. De serie-schakeling van een zekeringhouder, die door een vaste geleider verbonden is met de schakelaar of lastscheider neemt relatief veel volume in, wat vooral bij toepassingen in grotere distributie-inrichtingen als een bezwaar wordt ondervonden. Verder bestaan er bezwaren vanuit het oogpunt van elektrische veiligheid. Veelal is slechts één van de twee klemcontacten van de zekeringhouder verbonden met een lastscheider. Om een zekering volledig veilig te kunnen verwisselen, dient de lastscheider te zijn opgenomen in het spanningvoerende gedeelte van de elektrische leiding. De kans evenwel, dat de elektrische spanning via de andere aansluiting het samenstel binnentreedt, hetzij als gevolg van interne oorzaken, dus de gebruiker van de installatie zelf, of door externe oorzaken, dat wil zeggen van de zijde van het stroom leverende bedrijf, is niet denkbeeldig, met alle mogelijke gevolgen voor de veiligheid van dien. In de praktijk wordt rekening gehouden met de mogelijkheid dat een zekeringhouder zelfs onder spanning staat, wanneer de schakelaar in de uit-stand staat en wordt een zekering dan ook verwisseld met behulp van een daartoe geconstrueerde isolerende handgreep, die koppelbaar is met de zekering om die tegen de klemkracht in uit de zekeringhouder te verwijderen. De contactklemmen van de zekeringhouder oefenen een relatief grote kracht uit op de messen van de smeltveiligheid. Deze grote kracht is nodig om onder alle omstandigheden, ook kortsluit-omstandigheden, een goed elektrisch contact met geringe overgangsweerstand te waarborgen. Het gevolg daarvan is, dat het een vrij grote kracht kost om met de isolerende handgreep de zekering uit de inrichting te verwijderen.

De uitvinding stelt zich ten doel, een samenstel van het gemelde type te verschaffen, waaraan deze bezwaren niet zijn verbonden. In verband daarmee verschaft de uitvinding een samenstel van een elektrische schakelaar en een z ekeringhouder, omvattende: twee externe, eerste elektrische aansluitingen; een door bedieningsmiddelen bedienbare aan/uit-schakelaar met een bewegelijk en een vast contact; en een zekeringhouder met twee tweede elektrische aansluitingen voor elektrische verbinding met de aansluitingen van een zekering; welke aan/uit-schakelaar met de twee tweede aansluitingen in serie zijn aangesloten tussen de eerste aansluitingen; waarbij het beweeglijke contact rechtstreeks kan samenwerken met een aansluiting van een geplaatste zekering.

In een samenstel volgens de uitvinding werkt het beweeglijke contact rechtstreeks samen met een aansluiting van een zekering, hetgeen in het bijzonder bij het gebruik van meerdere van dergelijke inrichtingen in één installatie kan resulteren in een substantiële ruimtewinst. Het beweeglijke contact kan tevens dienst doen als deel van de kleminrichting voor de zekering, hetgeen een verdere ruimteen kostenbesparing oplevert.

De elektrische veiligheid zoals boven besproken is het beste verzekerd met een voorkeursuitvoering, die is gekenmerkt door een in serie tussen de eerste aansluitingen opgenomen, met de eerste aan/uit-schakelaar gekoppelde tweede aan/uit-schakelaar met een beweeglijk en een vast contact, waarbij het beweeglijke contact rechtstreeks kan samenwerken met de andere aansluiting van een geplaatste zekering, welke twee aan/uit-schakelaars altijd in dezelfde schakelstand verkeren.

Een bijzonder voordeel wordt verkregen met een samenstel dat het kenmerk vertoont dat het beweeglijke contact van de of elke aan/uit-schakelaar voorzien is van twee in hoofdzaak evenwijdige elektrisch geleidende stroken, die van weerskanten klemmend kunnen samenwerken met de betreffende aansluiting van een geplaatste zekering.

Zoals boven besproken, dient verzekerd te zijn, dat ook onder extreme omstandigheden, bijvoorbeeld een toestand waarin een zeer sterke kortsluitstroom loopt (bijvoorbeeld in de orde van grootte van 50-100 kA), de contactdruk voldoende groot is om een zeer geringe overgangsweerstand te waarborgen. Door de genoemde constructie met twee evenwijdige stroken wordt nu bereikt, dat bij het voeren van een stroom, in het bijzonder een sterke stroom, de aantrekkende Lorent-kracht tussen de stroken de aandrukking tegen de aansluiting van de zekering bevordert. Bij een gebruikelijke constructie ligt de klemkracht bijvoorbeeld in de orde van grootte van 30 kg.

Bij deze constructie volgens de uitvinding behoeft de klemkracht slechts bijvoorbeeld 5 kg te bedragen, waarbij onder kortsluitomstandigheden de klemkracht met een factor van enkele honderden wordt vergroot. Dit komt het gemak, waarmee een zekering kan worden geplaatst en verwijderd zeer ten goede.

Dit aspect heeft in het bijzonder voordelen bij een voorkeursuitvoering die is gekenmerkt door afdekmiddelen, zoals een afneembaar huis of een vast huis met een beweegbaar deksel, welke afdekmiddelen vergrendelbaar zijn door met de bedieningsmiddelen gekoppelde vergrendelmiddelen, zodanig dat in de ingeschakelde stand van de of elke aan/uit-schakelaar de vergrendelmiddelen de afdekmiddelen fixeren. In dit geval namelijk vertoont een nog voordeligere uitvoering het kenmerk dat de afdekmiddelen bevestigingsmiddelen voor een zekering omvatten. Men heeft in dit geval geen extern los gereedschap nodig om de zekering te verwijdering (en eventueel ook te plaatsen), maar dit gereedschap wordt als het ware gevormd door de afdekmiddelen. Door de geringe klemkracht in de niet-stroomvoerende toestand is het niet noodzakslijk om van extra zware handgrepen of dergelijke gebruik te maken, zodat de afdekmiddelen van relatief eenvoudige en lichte constructie kunnen zijn.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening. Hierin tonen: figuur 1 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een samenstel van een elektrische schakelaar en een zekeringhouder; figuur 2 de inrichting volgens figuur 1, die omgeven is door een afsluitbaar huis in een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht; figuur 3 een langsdoorsnede door de inrichting volgens figuur 2 conform de lijn III-III van figuur 4; figuur 4 een vooraanzicht van de inrichting volgens figuur 2; en de figuren 5a en 5b de schakelinrichting volgens figuur 1 in twee volgende schakeltoestanden.

Figuur 1 toont een samenstel 1 van een elektrische schakelaar en een zekeringhouder met een schakelinrichting.

Dit samenstel omvat een aantal elektrische schakelaars. In het in figuur 1 getekende voorbeeld omvat elke schakelaar een tweetal door veren 2 belaste evenwijdige stroken 3, die paarsgewijs klemmend samenwerken met een aansluitmes 4 van een smeltzekering'5. De stroken 3 aan weerszijden van de zekering 5 maken deel uit van een zekeringhouder. De stroken 3 bevinden zich met hun vrije einden in U-vormige profielen 6 en kunnen ten opzichte van scharnierhartlijnen 7 scharnieren door de op- en neergaande beweging van eèn schakelstrook 8. Hierna zal worden besproken op welke wijze deze op- en neergaande beweging wordt bereikt door bediening van een bedieningshandgreep 9.

De hiervoor beschreven constructie maakt gebruik van de aansluitmessen 4 als vast contact van een schakelaar, waarvan het beweeglijke contact wordt gevormd door de stroken 3. Het andere vrije einde van de stroken 8 kan samenwerken met een vast contact 10. Op het moment dat de stroken 3 in de in figuur 1 getoonde toestand staan, zijn zij niet verbonden met de vaste contacten 10. Deze contacten 10 zijn verbonden met externe aansluitingen van het samenstel 1, zodat de zekering 5 volledig elektrisch geïsoleerd is van deze, mogelijk spanning voerende aansluitingen. Op deze wijze kan de zekering volledig spanningsvrij uit het samenstel 1 worden verwijderd. Op welke wijze dit plaatsvindt, zal hierna nog worden beschreven.

De bedieningshandgreep 9 is scharnierbaar ten opzichte van een in figuur 2 getoond huis 11. In figuur 1 is dit huis 11 symbolisch aangeduid rond de scharnierassen 12. Bij de omhoog gerichte verplaatsing van de handgreep 9 conform pijl 13 vindt door het contact met een U-vormig profiel 14 een omlaag gerichte verplaatsing van twee stroken 15 plaats. Deze stroken dragen een U-vormig profiel 16, dat dient als aandrijvend element van een schakelinrichting. De figuren 3, 5a en 5b tonen meer in detail de werking van deze schakelinrichting.

Het profiel 16 neemt op hierna te beschrijven wijze een profiel 17 in zijn verplaatsing mee, nadat het profiel 16 een vooraf bepaalde verplaatsing heeft ondergaan. Het profiel 17 is gekoppeld met de schakelstrook 8, die met zijn op- en neergaande beweging de stroken 3 kan laten scharnieren rond de hartlijnen 7, waardoor ze schakelend in en buiten contact met de vaste contacten 10 kunnen worden gebracht.

Nu wordt verwezen naar de figuren 3, 5a en 5b.

Figuur 3 toont de in figuur 1 getoonde toestand, waarin de profielen 16 en 17 in hun bovenste rusttoestand verkeren, waardoor ook de schakelstrook zich in zijn bovenste stand bevindt en daardoor de contactstroken 3 buiten aangrijpen met de vaste contacten 10 verkeren. Wenst men nu de schakelaar 3, 10 te sluiten, dan wordt de bedieningshandgreep 9 met enige kracht omhoog bewogen. Hierdoor vindt een corresponderende verplaatsing omlaag (zie pijl 18) van de stroken 15 plaats. Hierdoor vindt een omlaag gerichte verplaatsing van het profiel 16 plaats. Door de aanwezigheid van een min of meer symmetrische dubbelzijdige aanslagstrook 19 is de omlaag gerichte verplaatsing van het profiel 17 geblokkeerd.

Figuur 3 toont dit duidelijk. De U-vormige en met zijn einden naar binnen gebogen strook 19 is opgenomen in een ruimte 20, zodanig dat hij in verticale richting nagenoeg is opgesloten en in zijdelingse richting een zekere beweeglijkheid bezit.

Een drukveer 21 drukt aan de onderzijde de strook naar rechts. Hierdoor komt hij met zijn rechte lijf 22 in aangrijping met de onderrand 23 van het profiel 16, zodat verdere verplaatsing naar rechts geblokkeerd is. In deze toestand werkt het rechte einde 24 als aanslag voor het profiel 17, dab de neiging heeft zich omlaag te plaatsen, doordat een tussen beide profielen 16, 17 opgenomen drukveer 25 onder voorspanning is geraakt door de omlaag gerichte verplaatsing van het profiel 16 ten opzichte van het profiel 17. Bij voortgaande verplaatsing van het profiel 16 komt de onderrand 23 in aangrijping met een oploopvlak 26 van de strook 19, waardoor een naar links gerichte verplaatsing van de strook 19 plaatsvindt tegen de werking van de drukveer 21 in. Hierdoor verplaatst zich het rechte einde 24 naar links, totdat het de onderrand 27 van het profiel 17 passeert, daardoor niet langer als fixerende aanslag dienst kan doen, hetgeen ten gevolge heeft, dat het profiel 17 zich omlaag verplaatst onder invloed van de veerspanning van de veer 15 met meeneming van de schakelstrook 8 en de contactstroken 3, waardoor de schakelaar 3, 10 wordt gesloten.

Figuur 5a toont de beschreven situatie, waarin het rechte einde 24 op het punt staat de rand 27 te passeren om de omlaag gerichte beweging van het profiel 17 vrij te geven. Terwille van de duidelijkheid is het vrije uiteinde van het einde 24 op enige afstand getekend van de rand 27.

Na de beschreven schakelovergangen bevindt de schakel-inrichting zich in de in de figuur 5b aangegeven toestand. Deze situatie is exact tegengesteld aan die volgens figuur 3, waarin beide profielen 16, 17 zich in hun bovenste toestand bevinden. Hier bevinden zich de profielen 16, 17 in hun laagste stand. De ingeschakelde toestand kan weer ongedaan worden gemaakt door de handgreep 9 in tegengestelde richting, dus omlaag te verplaatsen. Hierdoor vindt een omhoog gerichte verplaatsing van het profiel 16 plaats, dat gaat aangrijpen op het oploopvlak 28 aan de andere zijde van de strook 19, waardoor deze zich naar links gaat verplaatsen tegen de werking van een tweede drukveer 29. Hierdoor beweegt het vrije rechte einde 30 zich naar links en wordt de omhoog gerichte verplaatsing van het profiel 17 onder invloed van de inmiddels opgebouwde spanning in de drukveer 25 vrijgegeven.

Na deze schakelactie bevindt de schakelinrichting zich weer in de in de figuur 3 getoonde toestand.

Figuur 2 toont, dat het huis 11 kan worden gesloten door middel van een deksel 31 met een uitwendige handgreep 32. Door middel van U-vormige, bajonet-achtige koppel-elementen 33, 34 kan de deksel 31 de zekering 5 treksterk vasthouden via aan dergelijke zekeringen aanwezige, min of meer T-vormige treksterke uitsteeksels 35. De deksel kan aldus dienen voor het vasthouden van een zekering en het plaatsen en/of uitnemen van de zekering uit het samenstel 1.

Ter wille van de veiligheid moet voorkomen worden, dat een ingeschakelde, dat wil zeggen potentieel onder spanning staande inrichting geopend wordt. Daartoe zijn vergrendel-middelen aanwezig, die in de ingeschakelde toestand van de inrichting het deksel 31 in zijn gesloten stand houden. Het deksel omvat een tweetal haken 36 aan weerszijden van de zekering 5, die kunnen samenwerken met een tweetal beweegbare haken 37. Zoals bijvoorbeeld figuur 2 duidelijk toont, kunnen de haken 37 zodanig samenwerken met de haken 36, dat in geval van een onbeweeglijk gefixeerde haak 37 de naar buiten gerichte verplaatsing van de haak 36 is geblokkeerd.

Om nu de haak 37 in de aangegeven zin te kunnen blokkeren omvatten de stroken 15 uitsteeksels 38. Deze blokkeren de omhoog gerichte verplaatsing van de haak 37, doordat ze de naar links gerichte verplaatsing van het been 39 blokkeren.

De haken 37 met benen 39 zijn scharnierbaar rond assen 40.

Zoals de figuren 2, 3, 5a en 5b tonen, zijn de bevestigingsmiddelen voor het bevestigen van de zekering 5 aan de deksel 31 opgenomen in de handgreep 32. Door de bajonet-achtige vergrendeling is de treksterke koppeling tussen de deksel en de zekering 5 verzekerd. Een drukveer 41 in dwarsrichting verzekert, dat de uitsteeksels 35 zich in de positie verkeren, waarin ze de koppelelementen 33, 34 niet kunnen passeren.

Zoals figuur 1 toont, zijn in deze uitvoering twee drukveren 25 opgenomen. Ook andere aantallen komen in aanmerking. Ook kan bijvoorbeeld de strook 19 door een schroefveer omgeven zijn.

De deksel 31 kan met voordeel transparant zijn, in welk geval men een indicator op de zekering 5 kan waarnemen, die kan aangeven of de zekering eventueel is doorgebrand.

Figuur 3, 5a en 5b tonen, dat het vaste contact 10 is verbonden met een contactstrook 42 die dient voor koppeling met een externe spanningsrail 43. Daartoe wordt gebruik gemaakt van een bevestigingshaak 44. Een bout 45 dient voor klemmende aandrukking. Gaten 46, 47 zijn in de toestand volgens figuur 3, waarin de aanraakbare delen niet onder spanning zijn, niet geregistreerd, waardoor de bout 45 bereikbaar is om te worden aangedraaid of losgedraaid. In de spanning voerende toestand volgens figuur 5b zijn de gaten 46, 47 niet geregistreerd en is derhalve de bout 45 niet bereikbaar. Deze constructie draagt verder bij tot de veiligheid.

Een verende nok 48 kan in twee uitsparingen 49, 50 van de haak 37 rusten voor het zacht blokkeren van deze haak 37 in respectievelijk de vergrendelende en de vrijgevende stand daarvan.

Duidelijk zal zijn, dat de hele inrichting is uitgevoerd in daarvoor in aanmerking komende materialen, waarbij speciale aandacht is besteed aan elektrische geleidbaarheid dan wel elektrische isolatie, mechanische sterkte, slijtvastheid en dergelijke.

De configuratie volgens de uitvinding kan zodanig zijn uitgevoerd, dat één schakelinrichting een groter aantal elektrische schakelaars bedient. In dit geval wordt er de voorkeur aan gegeven gebruik te maken van slechts één schakelinrichting om de in- en uitschakeltijdstippen van de diverse schakelaars aan elkaar gelijk te maken. Wel moet men er in dat geval rekening mee houden, dat de voor de schakelactie noodzakelijke veerkracht groter moet zijn dan voor slechts één of althans een kleiner aantal elektrische schakelaars. Bij de dimentionering van de veermiddelen dient men daarmee rekening te houden.

Onder omstandigheden kan het juist gewenst zijn, bijvoorbeeld in een drie-fasennet twee fasen in bedrijf te houden in het geval, waarin bijvoorbeeld in een derde fase de zekering is gesmolten. Dit is in het bijzonder het geval bij distributie-toepassingen. Woonhuizen zijn vaak op een drie- fasennet aangesloten, waarbij de drie fasen met verschillende groepen zijn gekoppeld. Voor de gebruiker is het dan prettig om bij het uitschakelen van één groep nog ten minste één andere groep in bedrijf te houden. Voor deze toepassingen wordt dus bij voorkeur gebruik gemaakt van drie configuraties volgens de uitvinding, namelijk één voor elke fase.

Het zal duidelijk zijn, dat de configuratie en de dimensionering sterk afhankelijk is van de toepassing.

Claims (6)

1. Samenstel van een elektrische schakelaar en een zekeringhouder, omvattende: twee externe, eerste elektrische aansluitingen; een door bedieningsmiddelen bedienbare aan/uit-schakelaar met een bewegelijk en een vast contact; en een zekeringhouder met twee tweede elektrische aansluitingen voor elektrische verbinding met de aansluitingen van een zekering; welke aan/uit-schakelaar met de twee tweede aansluitingen in serie zijn aangesloten tussen de eerste aansluitingen; waarbij het beweeglijke contact rechtstreeks kan samenwerken met een aansluiting van een geplaatste zekering.

2. Samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het beweeglijke contact scharnierbaar is ten opzichte van de betreffende aansluiting van een geplaatste zekering.

3. Samenstel volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door een in serie tussen de eerste aansluitingen opgenomen, met de eerste aan/uit-schakelaar gekoppelde tweede aan/uit-schakelaar met een beweeglijk en een vast contact, waarbij het beweeglijke contact rechtstreeks kan samenwerken met de andere aansluiting van een geplaatste zekering, welke twee aan/uit-schakelaars altijd in dezelfde schakelstand verkeren.

4. Samenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het beweeglijke contact van de of elke aan/uit-schakelaar voorzien is van twee in hoofdzaak evenwijdige elektrisch geleidende stroken, die van weerskanten klemmend kunnen samenwerken met de betreffende aansluiting van een geplaatste zekering.

5. Samenstel volgens conclusie 1, gekenmerkt door afdekmiddelen, zoals een afneembaar huis of een vast huis met een beweegbaar deksel, welke afdekmiddelen vergrendelbaar zijn door met de bedieningsmiddelen gekoppelde vergrendel-middelen, zodanig dat in de ingeschakelde stand van de of elke aan/uit-schakelaar de vergrendelmiddelen de afdekmiddelen fixeren.

6. Samenstel volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de afdekmiddelen bevestigingsmiddelen voor een zekering omvatten.