DE1665264A1 - Elektrischer Schalter fuer hohe Spannung - Google Patents

Description

PATEr¹TAiMWALT

-ir/--;. E. F. ΕΠΙΝΕR ^{8lSapl 19δ7}

E Ar/LV MÜNCHEN 5, ERHARDTSTRA8SE8

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IT·7. "COQ", Utrecht, Kan&alweg 72, die Niederlande.

"Elektrischer Schalter für hohe Spannung".

Die Erfindung "besieht sioh auf einen elektrischen ocLalter für hohe Spannung mit einer unter Löschgas unter Ueberdruck gefüllten 3ehaltkammer, in der sich ein fester Haftkontakt and. ein damit zusammenarbeitender beweglicher I-iauptkontakt sowie awei, je elektrischjLeitend mit einem Hauptkontakt verbundene, zusammenarbeitende Abbrennkontakte befinden, von welchen Abbrennkontakten mindestens der eine derart beweglich angeordnet ist, dass er während des Ausschal tvorgenges bis gerade nach der Unterbrechung der Strombahn über die Hauptkontakte mit dem anderen Abbrennkontakt in Berührung bleibt, und wobei mindestens ein Kontakt der sich in der Schaltkammer befindenden Kontakte ein abschliessbarer Rohrkontakt ist, der während dea Auaschaltvorganges I

geöffnet wird und dann Löschgas aus der Schaltkammer zu einem Raum durchläset, in dem der Druck niedriger iat. Ein solcher Schalter ist für jlorabination mit einem ausschliesslioh zum Unterbrechen des Stromkreises dienenden Leistungsschalter besonders geeignet, in welcher Kombination der genannte Schalter als Trennschalter zum Unterbroohenhalten und zum Schlleßsen dea Stromkreises arbeitet. i)r kann abar auch als unter wormaloelcisfcime schal fcbartir Tx'ennuchaltar an anderen Stellen einer Schaltanlage) verwandet v/yr

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' Die Erfindung hat den Zweck,einen Schalter der erwähnten Art zu rea? schaff en, der in Bezug auf Gekannte Schalter eine einfache und kompakte Konstruktion hat und sich leicht derart regeln lässt, dass während der Ausschaltung nur wenig Löschgas zum Löschen des Schaltbogens verbraucht wird» Sie besteht darin, dass der elektrischUeitend mit dem festen Hauptkontakt verbundene Abbrennkontakt ein"in üezug auf diesen

ι Hauptkontakt axial beweglicher, r.bschliessbarer Rohrkontakt ist, der während des Ausschaltvorganges in eier Aus schal tr ichtung des beweglichen Hauptkontaktes getrieben wird, sieh nur über einen Teil des Hubes .des beweglichen Hauptkontakbes mit diesen Kontakt iaitbewegt und durch diese Bewegung geöffnet wird« Bei diesem Schalter entweicht das Löschgas erst mit voller Kraft aus der Schaltkar.imer, nachdem die .Abbrennkontakte voneinander getrennt worden sind. Dadurch, dass dieser Rohrkontakt sofort nach dem Löschen des Schaltbogens zu seiner Ruhelage zurückgetrieben wird, in welcher Lage der Rohrkontakt geschlossen ist, kann der Verbrauch des Löschgases stark beschränkt werden.

* Die Erfindung lässt eine Bauart _zu, wobei der ale Abbrennkontakt arbeitende Rohrkontakt durch einen einzelwirkenden Zylinder mit Kolben in der Aussohaltrichtung und durch eine 3?eder in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird, Kittels dieses Zylinders mit Kolben kann der Rohrkontakt leicht am erwünschten Augenblick während des Ausschaltvorganges in die Ruhelage zurUckgedrUckt werden, sodass der Hohlraum in diesem Kontakt geschlossen wird und weiter kein Löschgas mehr aus der Schalfckammer wegstrb*men kann»

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Zum Schliessen und Oeffnen des Hohlraumes des als Abbrennlcont&.kt arbeitenden Rohrkontakt es kann dieser Rohrkontakt mit seiner von dem "beweglichen Hauptkontakt und der Schaltkammer abgekehrten Stirnfläche mit Vorteil mit einer festen Sitzfläche zusammenarbeiten und derart gesteuert werden, dass er in jedem der beiden Endzustände des Schalters mit dieser Stirnfläche gegen diese Sitzfläche gedruckt und dadurch geschlossen ist« Hur, wenn während des Ausschaltvorganges der Rohrkontakt mit dem beweglichen Hauptkontakt und dem daran befestigten m Abbrennkontakt mitbewegt, wird das durch diese Stirnfläche und diese Sitzfläche gebildete Yentil geöffnet, sodass Löschgas zum Löschen des Schaltbogens aus der Schaltkammer entweichen kann.

Ein wichtiger Vorteil des Schalters nach der Erfindung ist, dass er in einfacher Weise mit einem Ueberbrückungswiderstand versehen werden kann und dass die Anordnung eines solchen Widerstandes nahezu keinen zusätzlichen Raum im Schalter erfordert. Ein Schalter mit Ueberbrückungswiderstand wird vorzugsweise derart ausgeführt, dass zwischen dem festen Hauptkontakt und dem sich in der ausgeschalteten Lage befindenden beweglichen Hauptkontakt ein ebenfalls mit dem letzteren Hauptkontakt zusammenarbeitender, fester Zwischenkontakt angeordnet und zwischen dem festen Hauptkontakt und diesem Zwischenkontakt ein Ueberbrttckungswiderstand geschaltet ist und dass der als Abbrennkontakt arbeitende Rohrkontakt derart beweglich ist, dass er während des Ausschaltvorganges bis gerade, nachdem der bewegliche Hauptkontakt von dem Zwischenkontakt getrennt worden

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ist, mit dem anderen Abbrennkontakt in Berührung bleibt. Bei diesem Schalter kann leicht dafür gesorgt werden, dass während

* der Ausschaltung das zum geöffneten Rohrkontakt strömende Löschgas nicht durch den Zwischenkontakt gehindert wird, sodass der zwischen den Abbrennkontakten gezogene Schaltbogen gut gelöscht wird. Während der Einschaltbewegung wird zunächst der bewegliche Hauptkontakt nur mit dem Zwischenkontakt in Berührung gebracht, wodurch der Ueberbrückungswiderstand eingeschaltet wird. Ein wenig später werden die Abbrennkontakte und wieder etwas später wird auch der bewegliche Hauptkontakt mit dem festen Hauptkontakt verbunden. Im eingeschalteten Zustand des Schalters ist der Ueberbrückungswiderstand daher kurzgeschlossen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die einen axialen Schnitt des Schaltelementes eines Trennschalters nach der Erfindung mit einem Ueberbrückungswiderstand beispielsweise darstellt.

In der Zeichnung ist 1 ein durch Isolatoren 2, 3ι 4 in einem nicht-gezeichneten, mit Erde zu verbindenden, metallenen Gefäss an Ort und Stelle gehaltener Kontaktträger, welcher in auch nicht angegebener Weise mit einem Teil des durch diesen Schalter zu steuerenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden ist. Der Kontaktträger 1 trägt einen Halter 5 mit mehreren in einem Kranz angeordneten Kontaktfingern 6, die mit einem rohrförmigen beweglichen Hauptkontakt 7 dauernd in Berührung sind. Ein zweiter Kontaktträger 8, der gleichfalls durch Iso latoren im erwähnten Gefäss fest angeordnet ist, trägt einen Halter 9 mit einem ähnlichen Kranz von Kontaktfingern 10, die den festen Hauptkontakt bilden, mit dem der bewegliche Haupt-

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kontakt 7 zum Schliessen des Stromkreises in Berührung gebracht und von dem der Hauptkontakt 7 zum Unterbrechen des Stromkreises entfernt werden kann. Der Kontaktträger 8 ist über einen Leiter 8a mit einem anderen Teil des äusseren Stromkreises verbunden.

Der bewegliche Hauptkontakt 7 wird pneumatisch angetrieben und er ist zu diesem Zweck durch eine Kolbenstange 11 mit einem in einem Zylinder 12 beweglichen Kolben 13 gekuppelt. Die Räume 14» 15» 16 innerhalb der Isolatoren 2, 3» 4 sind mit Löschgas, z.B. Schwefelhexafluorid (SFg) mit einem Ueberdruck _— von etwa 14 Atü, und' der Raum 17 ausserhalb der Isolatoren 2, 3, 4 aber innerhalb des metallenen Gefässes ist mit demselben Gas mit einem ueberdruck von z.B. 3,5 Atü gefüllt.

Zum pneumatischen Antrieb des beweglichen Hauptkontaktes 7 mittels des Kolbens 13 ist der Zylinder 12 in seiner Zylinderwand mit Schlitzen 18, 19 versehen. An diese Schlitze sind Schieber angeschlossen, von jedem dessen das Gehäuse 20, 21 gasdicht durch den Isolator 2 hindurchgeführt ist. Im Gehäuse 20 befindet sich ein durch einen in einem Zylinder 23 beweglichen Kolben 24 nach rechts und durch eine !Feder 25 nach " links beweglicher Schieber 26. In derselben Weise ist das Gehäuse 21 mit einem in einem Zylinder 27 beweglichen Kolben 28, einer Feder 29 und einem Schieber 30 versehen. Der Schieber 26 steuert Schlitze 31 für die Verbindung des Hochdruckraumes 14 mit dem Zylinderschütz 18 sowie Schlitze 32 für die Verbindung des Fiederdruckraumes 17 mit dem Zylinderschütz 18. In entsprechender Weise dient der Schieber 30 zum Steuern der Schütze 33, 34 für das Zustandebringen einer Verbindung zwischen

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dem Zylinderschlitz 19 mit dem Hochdruckraum 14 bzw. dem ITiederdruckraum 17.

Wird durch eine Leitung 35 Gas unter Druck in den Zylinder 23 gebracht, so wird der Schieber 26 durch den Kolben 24 nach rechts bewegt und dadurch werden die Schlitze 31 geöffnet und die Schlitze 32 geschlossen. Bas Löschgas strömt dann in den Zylinderraum oberhalb des IColbens 13 und es treibt diesen Kolben nach unten, wodurch der Hauptkontakt 7 mit dem _Ä Hauptkontakt 10 in Berührung gebracht und der Schalter eingeschaltet wird« Nach der Einschaltung des Schalters wird der Schieber 26 in die gezeichnete linke Endlage zurückgebracht. Damit der Schalter in der eingeschalteten Lage stehen bleibt, ist der Kolben 13 durch eine Stange 36 mit Druckfedern 37 gekuppelt, die den Hauptkontakt 7 und den Kolben 13 in jeder der zwei Endlagen festhalten. I¹Ur die Ausschaltung wird Gas unter Druck durch eine Leitung 38 in den Zylinder 27 geführt, wodurch der Schieber 30 nach rechts bewegt wird, die Schlitze 35 geöffnet und die Schlitze 34 geschlossen werden. Der Zylinderraum * unterhalb des Kolbens 13 empfängt dann Gas unter höherem Druck aus dem Raum 14, sodass der Kolben mit dem beweglichen Hauptkontakt, 7 wieder nach oben bewegt und der Schalter ausgeschaltet wird·

Die Endlagen des beweglichen Schaltkontaktes 7 werden durch im Zylinder 12 angeordnete Anschlagkörper 39, 40 aus elastischem Material bestimmt, die gleichzeitig zum Dämpfen der Schaltbewegungen dienen.

Der !rager 8 mit dem Halter 9 und dem festen Hauptkontakt 10 weist einen Zylinderraum 41 auf, in dem ein Kolben 42 'be-

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weglich angeordnet ist» Dieser Kolben ist durch eine Feder 43 belastet. Der Zylinderraum 44 unterhalb des Kolbens 42 ist über einen Schlitz 45 an einen Schieber angeschlossen, dessen Gehäuse 46 gasdicht durch die Wand des Isolators 4 hindurehgeführt ist. In diesem Gehäuse befinden sich ein Zylinder 47 mit einem Kolben 46, ein mit diesem Kolben gekuppelter Schieber 49 und eine Feder 50. Der Schieber steuert mit dem Hochdruckraum 16 verbundene Schlitze 51 und mit dem Niederdruckraum 17 in Verbindung stehende Schlitze 52. Wird durch die Leitung 53 Gas untei hohem Druck in den Zylinder 47 geführt, so wird der Schieber 49 ™ nach rechts gedrückt, wodurch der Zylinderraum 44 mit dem Hoch— druckraum 16 in Verbindung gesetzt wird. Mit 54 ist eine Kammer angedeutet, die durch gasdicht durch den Isolator 4 hindurchgeführte Rohre 55 dauernd mit dem Niederdruckraum 17 in Verbindung steht.

Hach der Erfindung befindet sich zentral innerhalb des beweglichen Hauptkontaktes 7 ein Abbrennkontakt 55, der fest und elektrisch leitend mit dem Hauptkontakt verbunden ist und daher über den vollen Hub des Letzteren mitbewegt wird. Auch | zentral innerhalb des festen Hauptkontaktes 10 ist ein Abbrennkontakt 57 angeordnet. Dieser Abbrennkontakt ist als Rohrkontakt ausgeführt und er wirkt wie ein Büchsenkontakt einer Steckerkontaktverbindung mit dem als Steckerstift gebildeten Abbrennkontakt 56 zusammen. Der Rohrkontakt 57 ist gasdicht und axial beweglich durch den Kontakthalter 9 und den Boden des Zylinders 41 hindurehgeführt und mit dem Kolben 42 gekuppelt. Die untere Stirnfläche 58 des Rohrkontaktes 57 wirkt mit einem im Boden der Kammer 52 angeordneten Sitz 59 wie ein Ventil zusammen·

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Der Rohrkontakt 57 kann über einen Seil des Ausschalthubes des "beweglichen Schalterteiles mit dem Hauptkontakt 7 und dem Abbrennkontakt 56 mifbewegt werden.

Im dargestellten ausgeschalteten Zustand des Schalters befinden der Hauptkontakt 7 "und der Abbrennkontakt 56 sich in der höchsten Lage und die Feder 43 drückt dann den rohrförmigen Abbrennk'ontakt 57 mit seiner Stirnfläche 58 gegen den Sitz 59, sodass der Hohlraum des Rohrkontaktes 57 geschlossen ist und die Hochdruckschaltkammer einerseits, die ITiederdruckkammer und der Eiederdruckraum 17 andererseits voneinander getrennt sind. Der Schalter wird auch im ausgeschalteten Zustand ausschliesslich durch die Druckfedern 37 festgehalten, da beide Zylinderräume des Zylinders 12 über die Schlitze 18, 32 und 19, 34 mit dem Hiederdruckraum 17 in Verbindung und daher unter demselben Gasdruck stehen.

Muss der Schalter eingeschaltet werden, so wird hoher Druck durch die Leitung 35 in den Zylinder 23 geführt, sodass der Schieber 26 nach rechts bewegt wird. Dadurch werden die Schlitze 32 geschlossen und die Schlitze 31 geöffnet, sodass der Zylinderraum oberhalb des Kolbens 13 mit Löschgas unter hohem Druck gefüllt und dieser Kolben zusammen mit dem beweglichen Hauptkontakt 7 zu dem festen Hauptkontakt 10 bewegt wird. Der stiftförmige Abbrennkontakt 56 greift dann in den rohrförmigen Abbrennkontakt 57 ein, sodass im eingeschalteten Zustand des Schalters der Stromkreis sowohl über die Hauptkontakte 7 und 10 alskuch über die Abbrennkontakte 56 und 57 durchverbunden ist. Sofort nach der Einschaltung wird der Zylinder 23 mit dem Niederdruckraum 17 in Verbindung gesetzt,

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sodass der Schieber 26 durch die Feder 25 in die gezeichnete linke Endlage zurückgedrückt und dadurch der Zylinderraum oberhalb des Kolbens 13 durch die Schlitze 32 hindurch mit dem Niederdruckraum 17 verbunden wird.

Muss der Schalter ausgeschaltet werden, so wird Gas unter hohem Druck durch die leitung 38 hindurch zum Zylinder 27 und durch die leitung 53 hindurch zum Zylinder 57 geführt. Die Schieber 30 und 49 werden dann nach rechts bewegt, sodass der Raum im 'Zylinder 12 unterhalb dea Kolbens 13 und der Raum 44 im Zylinder 41 unterhalb des Kolbens 42 Gas unter hohem Druck empfangen. Der Hauptkontakt 7 mit dem Abbrennkontakt 56 und der Abbrennkontakt 57 werden dann gleichzeitig in der Ausschaltrichtung bewegt. Dies hat zu Folge, dass das Ventil 58, 59 geöffnet wird. Nachdem ein Teil des Ausschalthubes zurückgelegt worden ist, schlägt der Abbrennkontakt 57 mit einer Schulter 60 gegen den Kontakthalter 9. Dies geschieht aber erst nachdem der bewegliche Hauptkontakt 7 den festen Hauptkontakt 10 verlassen hat, sodass die Kontaktunterbrechung ausschliesslich zwischen den Abbrennkontakten 56 und 57 stattfindet und der Schaltbogen nur zwischen diesen Kontakten auftritt. Am Augenblick, dass der Abbrennkontakt 56 den Rohrkontakt 57 verlässt und dadurch der Hohlraum dieses Rohrkontaktes völlig geöffnet wird, wird Löschgas mit grosser Geschwindigkeit aus der Schaltkammer 15 durch den Rohrkontakt 57, das geöffnete Ventil 58, 59» die Kammer 52 und die Rohre 55 hindurch zum Fiederdruckraum 17 geführt. Dieses Löschgas löscht den zwischen den Abbrennkontakten 56, 57 auftretenden Schaltbogen. Sofort, nachdem der Schalter in den ausgeschalteten Zustand gebracht worden ist, wird

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der'Druck in den Zylindern 27 und 47 so stark herabgesetzt, dass die Schieber 30 und 49 wieder in die linke Endlage gedrückt werden. Dadurch wird der Zylinderraum 44 wieder mit dem Niederdruckraum 17 verbunden, sodass die Feder 43 den Rohrkontakt 57 in die dargestellte untere lage, in uer das Ventil 58, 59 geschlossen ist, zurückdrücken kann.

Im Ausführungsbeispiel, wobei nur die Abbrennkontakte die Löschung des Schaltbogens regeln, ist der Schalter gleichzeitig mit einem Ueberbrückungswiderstand 61 versehen. Dieser flfc Widerstand ist zwischen einem metallenen Kontaktträger 62 und einem metallenen Ring 63 geschaltet, der elektrisch leitend mit dem Träger 8 und dem Halter 9 des festen Haaufekontalctes 10 verbunden ist. Der Kontaktträger 62 trägt einen /Jwischenkontakt in der Form eines Kranzes von KontaktblScken 64· Dieser Zwischenkontakt ist in dem sich zwischen dem festen Haupticontakt 10 und dem sich in der ausgeschalteten Lage befindenden Hauptkontakt 7 erstreckenden Raum in kleiner Entfernung oberhalb dieses Kontaktes 10 angeordnet. Der Hub des rohrförmigen Abbrennkontaktes 57 ist nun derart gewählt, dass während des Ausschaltvorganges die Abbrennkontakte 56, 57 erst voneinander getrennt werden, nachdem der bewegliche Hauptkontakt 7 von dem Zwischenkontakt 64 getrennt worden ist·

Es wird klar sein, dass wälumd der Einschaltung zunächst eine "Verbindung über den Ueberbrückungswiderstand 61 zustande gebracht und danach dieser Widerstand durch den mit dem Zwischenkontakt 64 sowie mit dem festen Hauptkontakt 10 in Berührung kommenden bewegliehen Hauptkontakt 7 Kurzgeschlossen wird· Das Einschalten des Stromkreises findet daher über den Ueberbrückungswiderstand 61 statt. Während des Ausschaltvor-

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ganges wirkt dieser Widerstand nicht, da die Kontaktunterbrechung ausschliesslich zwischen den Abbrennkontakten 56, erfolgt. Der ringförmige Zwischenkontakt 64 ist derart angeordnet, dass er kein Hindernis für das aus der Schaltkammer entweichende löschgas bildet. Die Abbrennkontakte 56, 57, werden erst voneinander getrennt, nachdem die Einstromöffnung des Rohrkontaktes 57 eine Stelle in der Mhe oder ein wenig oberhalb der oberen Fläche des Zwischenkontaktes 64 erreicht hat. Das Ausführungsbeispiel zeigt weiter, dass für die Anordnung des ueberbrückungswiderstandes 61 und des Zwischenkontaktes 64 nur wenig zusätzlicher Raum im Schalter nötig ist. Dies macht es möglich, den Schalter derart auszuführen, dass er sowohl mit dem als auch ohne den Ueberbrückungswiderstand verwendet werden kann, ohne dass dies beim Portlassen dieses Widerstandes zu unpraktischen Abmessungen des Schalters führt.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Elektrischer Schalter für hohe Spannung mit einer unter Löschgas unter Ueberdruck gefüllten Schaltkammer, in der sich ein fester Hauptkontakt und ein damit zusammenarbeitender beweglicher Hauptkontakt sowie zwei, je elektrisch leitend mit einem Hauptkontakt verbundene, zusammenarbeitende Abbrennkontakte befinden, von welchen Abbrennkontakten mindes-

φ tens der eine derart beweglich angeordnet ist, dass er während des Ausschaltvorganges bis gerade nach der Unterbrechung der Strombahn über die Hauptkontakte mit dem anderen Abbrennkontakt in Berührung bleibt, und wobei mindestens ein Kontakt der sich in der Schaltkammer befindenden Kontakte ein abschliessbarer Rohrkontakt ist, der während des Ausschaltvorganges geöffnet wird und' dann löschgas aus der Schaltkammer zu einem Raum durchlässt, in dem der Druck.niedriger ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitend mit

. dem festen Hauptkontakt (10) verbundene Abbrennkontakt ein in Bezug auf diesen Hauptkontakt axial beweglicher, abschliessbarer Rohrkontakt (57) ist, der während des AusschaltVorganges in der Ausschaltrichtung des beweglichen Hauptkontaktes (7) getrieben wird, sich nur über einen Seil des Hubes des beweglichen Hauptkontaktes mit diesem Kontakt (7) mitbewegt und durch diese Bewegung geöffnet wird,

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abbrennkontakt arbeitende Rohrkontakt (57) durch einen einzelwirkenden Zylinder (41) mit Kolben (42) in der Aueechaltrichtung und durch eint

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Feder (45) in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Abbrennkontakt arbeitende Rohrkontakt (57) mit seiner von dem beweglichen Hauptkontakt (7) und der Schaltkammer (15) abgekehrten Stirnfläche (58) mit einer, festen Sitzfläche (59) zusammenarbeitet und derart gesteuert wird, dass er in jedem der beiden Endzustände des Schalters mit dieser Stirnfläche (58) gegen diese Sitzfläche (59) gedrückt und dadurch geschlossen ist·

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem festen Hauptkontakt (10) und dem sich in der ausgeschalteten Lage befindenden beweglichen Hauptkontakt (7) ein ebenfalls mit dem letzteren Hauptkontakt (7) zusammenarbeitender, fester Zwischenkontakt (64) angeordnet, zwischen dem festen Hauptkontakt (10) und diesem Zwischenkontakt (64) ein Tleberbrtiekungswiderstand (61) geschaltet und dass der als Abbrennkontakt arbeitende Rohrkontakt (57) derart beweglich ist, I dass er während des Ausschaltvorganges bis gerade, nachdem der bewegliche Hauptkontakt (7) von diesem Zwischenkontakt (64) getrennt worden ist, mit dem anderen Abbrennkontakt (56) in Berührung bleibt·

Dipi.-Jng.E.F.Eitnar

Patentanwalt

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