EP0080939B2 - Contactor with self-protection means against the repulsive forces between the contacts and his application in a current limiting circuit breaker - Google Patents

Contactor with self-protection means against the repulsive forces between the contacts and his application in a current limiting circuit breaker Download PDF

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EP0080939B2
EP0080939B2 EP82402146A EP82402146A EP0080939B2 EP 0080939 B2 EP0080939 B2 EP 0080939B2 EP 82402146 A EP82402146 A EP 82402146A EP 82402146 A EP82402146 A EP 82402146A EP 0080939 B2 EP0080939 B2 EP 0080939B2
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EP
European Patent Office
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piece
contactor
contact
part
magnetic
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EP82402146A
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EP0080939A1 (en
EP0080939B1 (en
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Elie Belbel
Michel Lauraire
André Haury
Christian Blanchard
Louis Fechant
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Telemecanique SA
Original Assignee
Telemecanique Electrique SA
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Publication of EP0080939B1 publication Critical patent/EP0080939B1/en
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/101Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening with increasing of contact pressure by electrodynamic forces before opening

Description

  • L'invention se rapporte à la protection des contacteurs contre les effets de séparation de contacts dus aux forces de répulsion entre ceux-ci. The invention relates to the protection of the contactors against contact separation effects due to the repulsive forces between them.
  • Un contacteur est normalement prévu pour supporter des courants efficaces de l'ordre de 12 In (ou 6 In, suivant les calibres), In étant le courant nominal. A contactor is normally provided for supporting effective currents of the order of 12 In (In or 6, according to the calibres), In is the rated current. Au-delà de cette valeur, il y a un risque de soudure et, tout au moins, d'usure des contacts, provoqué par différents effets qui seront analysés dans la suite. Beyond this value, there is a risk of welding and, at least, contact wear caused by different effects that will be analyzed below.
  • Il est connu, notamment par les brevets US-A-3 123 691 et FR-A-1 514069, d'associer à un contacteur un organe de coupure ou de limitation et d'interruption du courant circulant dans le contact principal du contacteur, organe qui intervient uniquement en cas de court-circuit ou de surcharge importante et provoque une limitation et une interruption rapide dudit courant, avant que le contacteur n'ait eu en principe le temps de subir un dommage. It is known, particularly from patent US-A-3,123,691 and FR-A-1 514 069, to associate with one contactor a switching device or limitation and to interrupt the current flowing through the main contact of the contactor, body that intervenes only in case of short circuit or severe overload and causes limitation and fast interrupt said current before the switch has been in principle time with injury.
  • La surcharge peut intervenir, soit alors que le contacteur est fermé, soit pendant sa fermeture. Overloading can occur either when the switch is closed or during its closure. Si elle correspond à des courants qui dépasseraient, en l'absence de moyens de protection rapide, par exemple 100 In, l'action de l'organe interrupteur est très rapide, c'est-à-dire que le courant qui circule dans le contact principal du contacteur atteint par exemple 40 à 50 In crête puis retombe à la valeur 0, en un temps, de l'ordre de 2 ms par exemple, très inférieur à la durée d'une demi-alternance du secteur. If it corresponds to currents which exceed, in the absence of fast protection means, for example 100 In, the action of the switch member is very fast, that is to say, the current flowing in the main contact of the contactor achieved, for example 40-50 in peak and then falls to 0 at a time, of the order of 2 ms, for example, much less than the duration of a half period of the sector.
  • Or il existe des forces de répulsion entre les contacts. Now there are repulsive forces between the contacts. Ces forces existent, en particulier, dans les contacteurs comportant des conducteurs porte-contact fixes repliés en J, par suite du passage de courants de sens contraires dans l'une des deux branches du J et dans le pont de contact mobile. These forces exist, in particular in contactors with fixed contact carrier folded conductors J, following the direction of current passage in the opposite one of the two branches of the J and the movable contact bridge. Même dans les contacteurs ayant des conducteurs porte-contact fixes rectilignes, le contact entre les pastilles de contact fixes et mobiles s'effectuant suivant une «tache» de diamètre très petit à travers laquelle passent les lignes de courant, celles-ci se trouvent coudées, d'où l'existence d'une force de répulsion variant en raison inverse du diamètre de la tache de contact et proportionnelle au carré du courant. Even in switches having straight conductors fixed contact carrier, the contact between the fixed and moving contact pads is effected following a "spot" of very small diameter which pass through the current lines, the latter are bent , hence the existence of a repulsive force varying inversely with the diameter of the contact spot and proportional to the current squared.
  • En définitive, ces forces de répulsion, dès que le courant atteint une intensité suffisante, surmontent l'action du ressort du contacteur assurant la pression de contact, si bien que les contacts vont se séparer. Ultimately, these repulsive forces, as soon as the current reaches sufficient strength, overcome the spring action of the switch ensures the contact pressure so that the contacts will separate.
  • Lorsque, pour des surcharges très importantes comme précisé ci-dessus, le courant atteint très rapidement 20 ou 30 In, il en résulte une force de répulsion importante et suffisante pour que le contact mobile soit écarté d'une distance relativement grande du contact fixe. When, for very high overloads as stated above, the current reaches very quickly 20 or 30 In, it results in a significant and sufficient repulsion force to the wiper is spaced a relatively large distance from the fixed contact. Compte tenu de l'inerte du dispositif, le contact mobile ne retombe alors que bien après la coupure du courant et les risques de soudure sont très diminués. Given the inert of the device, the movable contact from falling back as well after the power failure and the weld risks are highly reduced. Cette alternance de séparation et de refermeture des contacts à chaque surcharge entraîne toutefois une usure anormale. This alternation of separation and reclosing of the contacts to each overload, however, causes abnormal wear.
  • Par contre, si la surcharge correspond à des courants efficaces atteignant par exemple 15 In seulement, pour ces intensités, l'organe interrupteur n'exerce aucune action de limitation notable du courant pendant une demi-alternance et, par conséquent, un courant supérieur à 6 In ou 12 In peut traverser le contacteur. By cons, if the overload corresponds to effective currents reaching for example 15 In only to these intensities, the switch member has no significant limiting action of the current during a half cycle and, consequently, a higher current 6 In or 12 In can pass through the switch. Les forces de répulsion se manifestent alors au voisinage de la crête du courant et, comme elles sont beuacoup plus faibles que dans le cas précédent, quand elles cessent, le contact se referme sur un courant encore important. repulsion forces then occur near the peak of the current and, as they are beuacoup lower than in the previous case, when they stop, the contact closes in on a still large current. Il en résulte un risque notable de soudure. This results in a significant risk of welding. En définitive, dans l'association d'un contacteur avec un organe de coupure et de limitation des courants de surcharge, tel que disjoncteur-limiteur et même disjoncteur classique (pour des surcharges ne dépassant pas 50 ou 60 In) et fusible, il existe une zone d'intensité du courant de surcharge dans laquelle un risque de soudure des contacts du contacteur s'ajoute aux autres risques de destruction de l'appareil et à l'usure inévitable des contacts. Finally, in the combination of a switch with a switching device and for limiting overload currents, such as current limiting circuit breaker and circuit breaker same vector (for loads not exceeding 50 or 60 In) and fuse, there is an area intensity of the overload current in which a risk of welding of the contactor contacts in addition to other risks of destruction of the device and to the inevitable wear of contacts. On notera que, lorsque la surcharge intervient à la fermeture du contacteur, après un intervalle de temps pendant lequel il se produit des rebonds mécaniques des contacts pouvant eux-même provoquer la soudure, intervalle qui se termine par la stabilisation des contacts, l'on est ramené au cas, exposé ci-dessus, où la surcharge intervient alors que le contacteur est à l'état fermé. Note that, when the overload occurs at the closing of the contactor after a time interval during which there is mechanical bouncing contacts can themselves cause the welding interval which ends with stabilizing contacts, one is reduced to the case, discussed above, where the overload comes as the switch is in the closed state.
  • L'invention se propose de compenser, pendant l'intervalle de temps séparant l'apparition de la surcharge et l'ouverture du circuit, l'effet des forces de répulsion de nature électro-dynamique qui prennent naissance entre les contacts fixes et mobiles d'un contacteur, afin d'éviter que les contacts ne puissent se séparer intempestivement avec les conséquences qui en découleraient (usure, risque de soudure) pour certaines valeurs du courant de surcharge. The invention proposes to compensate for the time interval between the occurrence of overcharging and opening the circuit, the effect of repulsive forces of electro-dynamic nature, which arise between the fixed and movable contacts of a contactor to prevent the contacts can not be separated unintentionally with the resulting consequences (wear, risk of welding) for some values ​​of the overload current.
  • Elle propose un contacteur comprenant, d'une façon connue, notamment par les brevets USA-3 123 691 et FR-A-1 514 069, un électro-aimant de commande ayant une partie mobile, un ensemble de contact comportant au moins une première pièce conductrice de support d'au moins un contact mobile et au moins une seconde pièce conductrice de support d'au moins un contact fixe, des organes de liaison entre la partie mobile de l'électro-aimant et la première pièce de support de contact mobile, un organe élastique agencé pour coopérer avec ladite première pièce de support de contact mobile dans un sens qui établit une certaine pression de contact, et des moyens de concentrer localement le flux créé par le passage du courant dans lesdites pièces conductrices au voisinage de ladite première pièce conductrice, pour exercer sur celle-ci une première force d'attraction qui tend à provoquer la fermeture des contacts. It proposes a switch comprising, in a known manner, in particular by the US-patents 3 123 691 and FR-A-1,514,069, an electromagnet control having a movable part, a contact assembly comprising at least one first conductive support member of at least one movable contact and at least a second conducting piece supporting at least one fixed contact, the connecting members between the movable part of the electromagnet and the first part of the contact carrier mobile, an elastic member arranged to cooperate with said first part movable contact support in a direction which establishes a certain contact pressure, and means for locally concentrate the flux created by the current flow in said conductive parts adjacent said first conducting piece, for exerting thereon a first attraction force which tends to cause the closing of the contacts.
  • Selon l'invention, ce contacteur est plus particulièrement caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins une première pièce magnétique douce attelée rigidement à un porte contact solidaire de ladite partie mobile de l'électro-aimant et agencée de maniere à engendrer un flux 01 apte à développer fur ladite premiére pièce conductrice, une force de Laplace dès qu'apparaît un courant de surcharge atteignant l'intensité que les normes exigent d'un contacteur traditionnel, soit six à quinze fois le courant nominal, dans ladite première pièce conductrice, ladite force de Laplace étant alors suffisante pour contre-carrer l'effet des forces de répulsion qui s'exercent alors entre les contacts fixes et mobiles, tandis que la force de traction développée entre la partie fixe et la partie mobile de l'électro-aimant est prévue suffisante, d'une part, pour supporter la force de traction supplémentaire exercée sur sa partie mobile lorsque s'exerce ladite force According to the invention, this switch is more particularly characterized in that said means comprise at least a first soft magnetic piece rigidly coupled to a fixed contact holder of said movable part of the electromagnet and arranged to generate a stream 01 adapted to expand as said first conductive part, a Lorentz force calculation whenever overcurrent intensity reaching the standards require of a traditional contactor, is six to fifteen times the rated current in said first conducting element, said Lorentz force is then sufficient to-carrer against the effect of the repulsion forces which are then exerted between the fixed and moving contacts, while the tensile force developed between the fixed part and the movable part of the electro magnet is provided sufficient, on the one hand, to support the additional pulling force exerted on its movable part when said force is exerted d'attraction, sans désolidarisation de ladite partie mobile par rapport à ladite partie fixe et, d'autre part, pour que, ajoutée à ladite force d'attraction, elle contrecarre l'effet desdites forces de répulsion lorsque ladite surchage intervient avant la fermeture du contacteur. attraction, without separation of said movable part relative to said fixed part and, on the other hand, so that, added to the said attraction force, it counteracts the effect of said repulsion forces when said overload occurs before the closure contactor.
  • Il doit être bien compris que, en fonctionnement normal du contacteur à son courant nominal, le dispositif de compensation ne contribue pas d'une manière sensible à modifier la pression de contact, qu'il ne renforce efficacement que lorsqu'une surcharge développe des forces de répulsion notables. It must be understood that, in normal operation of the switch to its rated current, the compensation plan does not contribute significantly to modify the contact pressure, that it effectively reinforces that when an overload develops forces notable repulsion. La pression de contact est donc assurée, de la manière traditionnelle, par un ressort de pression associé au support des contacts mobiles du contacteur. The contact pressure is ensured, in the traditional manner, by a compression spring associated with the support of the movable contacts of the contactor.
  • Comme on l'expliquera dans la suite, cette compensation de l'effet des forces de répulsion a comme conséquence une augmentation notable du pouvoir de fermeture et du pouvoir de coupure du contacteur. As will be explained hereinafter, this compensation of the effect of repulsive forces results in a notable increase in closing capacity and the contactor of the breaking capacity.
  • Suivant un premier mode d'exécution, qui sera préféré pour des contacteurs de forts calibres ayant des supports de contacts fixes repliés en forme de J pour améliorer le soufflage des arcs apparaissant en fonctionnement normal, ladite première pièce magnétique a la forme d'un U dont la base est attelée rigidement à un porte-contact solidaire de la partie mobile de l'électro-aimant, tandis que la seconde pièce magnétique est agencée pour former un entrefer variable avec les extrémités supérieures des branches du U et que ladite partie du support conducteur des contacts mobiles a la forme d'une lame sur laquelle s'appuie ladite seconde pièce et s'engageant dans l'ouverture du U en formant un entrefer étroit. According to a first embodiment, which will be preferred for strong calibers contactors having fixed contact supports folded J-shaped to improve the blowing arcs appearing in normal operation, said first magnetic piece has the shape of a U whose base is coupled rigidly to a contact carrier secured to the movable part of the electromagnet, whereas the second magnetic piece is arranged to form a variable air gap with the upper ends of the legs of the U and that said part of the support conductor of the movable contacts has the shape of a plate on which rests the said second part and engaging in the U-opening forming a narrow air gap.
  • Suivant un second mode d'exécution, la pièce magnétique attelée indirectement à la partie mobile de l'électro-aimant a la forme d'un U et ladite partie du support conducteur des contacts mobiles a la forme d'une lame qui s'engage dans l'ouverture du U en formant un entrefer étroit. According to a second embodiment, the magnetic piece coupled indirectly to the movable part of the electromagnet has the shape of a U and said portion of the conductive support of the movable contacts has the shape of a blade which engages U in the opening forming a narrow air gap.
  • Suivant un troisième mode d'exécution, ladite seconde pièce magnétique est maintenue en appui, par ledit ressort de pression de contact associé au support conducteur des contacts mobiles sur ladite partie dudit support et forme un entrefer variable avec ladite première pièce magnétique. According to a third embodiment, said second magnetic piece is maintained in abutment, by said contact pressure spring associated with the conductive support of the movable contacts on said portion of said support and forms a variable gap with said first magnetic piece.
  • D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention. Other features and advantages of the invention. apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. will become apparent in light of the description below.
  • Aux dessins annexés: In the accompanying drawings:
    • La figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble de contact d'un contacteur à pont de contact double coupure, équipé d'un dispositif magnétique de compensation conforme au premier mode d'exécution de l'invention; Figure 1 is a perspective view of the contact assembly of a contactor double break contact bridge equipped with a magnetic compensating device according to the first embodiment of the invention;
    • les figures 2 et 3 représentent le même ensemble, respectivement vu de face et du bout, en position d'ouverture; Figures 2 and 3 show the same set, respectively seen from the front and from the end, in the open position;
    • les figures 4 et 5 représentent le même ensemble, respectivement vu de face et de bout, en position de fermeture; Figures 4 and 5 show the same set, respectively in side and end in the closed position;
    • la figure 6 est une vue en perspective de l'ensemble de contact d'un contacteur à pont de contact double coupure, équipé d'un dispositif magnétique de compensation conforme au second mode d'exécution de l'invention; Figure 6 is a perspective view of the contact assembly of a contactor double break contact bridge equipped with a magnetic compensating device according to the second embodiment of the invention;
    • les figures 7 et 8 représentant le même ensemble, respectivement vu de face et de bout en position d'ouverture; Figures 7 and 8 of the same set, respectively and seen from the front end in the open position;
    • les figures 9 et 10 représentent le même ensemble, respectivement vu de face et de bout, en position de fermeture; Figures 9 and 10 show the same set, respectively in side and end in the closed position;
    • la figure 11 est une vue en perspective de l'ensemble de contact d'un contacteur à pont de contact double coupure, équipé d'un dispositif magnétique de compensation conforme au troisième mode d'exécution de l'invention, Figure 11 is a perspective view of the contact assembly of a contactor double break contact bridge equipped with a magnetic compensating device according to the third embodiment of the invention,
    • les figures 12 et 13 représentent le même ensemble, vu de face, respectivement en position d'ouverture et en position de fermeture, et Figures 12 and 13 show the same set, seen from the front, respectively in the open position and closed position, and
    • la figure 14 représente en coupe une vue schématique des pièces magnétiques et du support de contact mobile; Figure 14 shows a sectional schematic view of the magnetic parts and the movable contact carrier; pour le premier mode d'exécution. for the first embodiment.
  • Aux figures 1 à 5, on a représenté un portecon- tact comprenant une pièce isolante ou portecon- tact 1 solidaire de l'armature d'un électro-aimant, non figuré, et deux contacts fixes 20a-20b portés par des conducteurs repliés en «J» 2a-2b coopérant avec un pont de contact mobile 3 à deux branches 3a-3b portant respectivement des pastilles de contact 30a-30b, de part et d'autre d'une lame verticale 3c. To Figures 1 to 5, there is shown a tact portecon- comprising an insulating part or portecon- tact 1 integral with the armature of an electromagnet, not shown, and two fixed contacts 20a-20b carried by conductors folded "J" 2a-2b cooperating with a mobile contact bridge with two branches 3 3a-3b respectively bearing pellets 30a-30b contact, on either side of a vertical blade 3c.
  • Un ressort de pression de contact 4 est logé dans une lame en matière amagnétique repliée en U, dont la partie inférieure est disposée de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur de la pièce 1, et dont la partie supérieure, qui sort de la pièce 1, est munie au voisinage de ses extrémités de deux fenêtres 50-51. 4 a contact pressure spring is accommodated in a non-magnetic material blade folded into a U, whose lower part is arranged to be slidable within the part 1, and whose upper part, which leaves the room 1, is provided in the vicinity of its ends with two windows 50-51.
  • Une pièce en U en matière magnétique douce 6 est disposée entre les branches de la lame 5, dans leur partie supérieure, et fixée à sa base à la pièce 1 au moyen d'une goupille 7. A U-shaped soft magnetic material 6 is disposed between the legs of the blade 5, in their upper portion, and fixed at its base to the workpiece 1 by means of a pin 7.
  • La lame verticale centrale 3c qui relie les deux branches 3a-3b du pont 3 s'engage dans la rainure médiane 60 dont est munie la face supérieure de la pièce 6 et, comme le montrent les figures 2 et 3, lorsque les contacts sont ouverts, la lame 3c, en appui de chant au fond de la rainure 60, a sa partie supérieure qui fait légèrement saillie de la rainure, si bien qu'une seconde pièce parallèlépipèdique 8, en matière magnétique douce, engagée, par les saillies 80-81 dont sont munis ses bords, dans les fenêtres 50-51 et à la face inférieure de laquelle la lame 3c est appuyée, laisse un faible intervalle entre ladite face inférieure et la face supérieure de la pièce 6. The central vertical blade 3c which connects the two arms 3a, 3b of the bridge 3 is engaged in the middle groove 60 which is provided with the upper side of the part 6 and, as shown in Figures 2 and 3, when the contacts are open the blade 3c, in singing support the bottom of the groove 60, has its upper part that projects slightly from the groove, so that a second piece parallelepipedic 8, soft magnetic, engaged by the projections 80- 81 which accompany its edges in the windows 50-51 and the underside of which the blade 3c is pressed, leaves a small gap between said lower face and the upper face of the piece 6.
  • Le ressort 4 est appuyé, à une extrémité, contre la face inférieure de la pièce 6 et, à son autre extrémité, contre la base de la pièce 5. The spring 4 is supported, at one end, against the underside of the part 6 and, at its other end, against the base of the piece 5.
  • Lorsque, l'armature étant attirée, la pièce 1 est entraînée vers le bas (flèche F, figure 2), la pièce 6, solidarisée à la pièce 1 par la goupille 7, se déplace de la même distance a. When the armature is attracted, the piece 1 is driven downwards (arrow F, Figure 2), piece 6, affixed to the part 1 by the pin 7, moves the same distance a. Le ressort 4, en appuyant au fond de la lame 5, entraîne celle-ci vers le bas sur une distance plus faible b, qui correspond à la distance entre les pastilles 20a et 30a d'une part, 20b et 30b d'autre part. The spring 4, by pressing the bottom of the blade 5, causes the latter down on a smaller distance b which corresponds to the distance between the pads 20a and 30a on the one hand, 20b and 30b on the other hand . En effet, la lame 5 entraîne la pièce 8 et le pont 3, jusqu'à la fermeture des contacts. Indeed, the blade 5 causes the piece 8 and the bridge 3 to the closing of the contacts. A ce moment, la lame 5 ne peut plus bouger et, la pièce 6 continuant à descendre, le ressort 4 se comprime, assurant ainsi une certaine pression de contact et suffisant au fonctionnement nominal. At this time, the blade 5 can not move and the workpiece 6 continues to descend, the spring 4 is compressed, thereby ensuring a certain contact pressure and sufficient to nominal operation.
  • Lorsqu'un courant circule dans le pont (voir figure 14), ce courant induit un champ magnétique dans les pièces 6 et 8, si bien qu'une force d'attraction magnétique s'exerce entre, d'une part, la pièce 6 et la pièce 8. Le courant qui circule dans la lame centrale 3c, coopère avec un flux de fuite Φ qui est situé entre les branches de la pièce 6 ce qui communique à cette lame des forces dirigées vers le fond de la rainure 60. When a current flows in the bridge (see Figure 14), this current induces a magnetic field in the parts 6 and 8, so that a magnetic attraction force is exerted between, on the one hand, the part 6 and the workpiece 8. the current which flows through the center blade 3c, cooperates with a leakage flux Φ which is located between the limbs of the part 6 which communicates with the blade forces directed towards the bottom of the groove 60.
  • L'agencement et le dimensionnement est tel que, pour des intensités de courant de l'ordre de la valeur nominale ln, la somme vectorielle des forces d'attraction, et des forces électro-dynamiques inverses développées dans les conducteurs repliés en «J», est pratiquement négligeable et la pression de contact est uniquement assurée par le ressort. The arrangement and dimensioning is such that, for current densities of the order of the nominal value n, the vector sum of forces of attraction, and inverse electrodynamic forces developed in the conductors folded "J" , is almost negligible and the contact pressure is ensured only by the spring.
  • Par contre, en cas de surcharge, à partir d'un courant de crête de quelques In (12 à 15 In par exemple), la force d'attraction liée à la présence des pièces magnétiques 6 et 8 devient notable et renforce l'effet de la pression du ressort, Au-delà de 50 ou 60 In, cette force d'attraction atteint une valeur limite, les pièces magnétiques 6 et 8 étant saturées, mais les forces complémentaires dues à la coopération du flux ψ 1 et de ce courant continuent de croître. Against by, in case of overload, from a peak current of a few In (12 to 15 In for example), the attractive force due to the presence of the magnetic parts 6 and 8 becomes noticeable and enhances the effect of spring pressure, beyond 50 or 60 in, this attraction force reaches a limit value, the magnetic parts 6 and 8 are saturated, but additional forces due to the cooperation of ψ 1 and flow of this current continue to grow.
  • Les essais ont montré qu'un contacteur réalisé avec le dispositif figuré a un pouvoir de coupure et un pouvoir de fermeture exceptionnellement grands, de l'ordre de 40 à 50 In, c'est-à-dire plusieurs fois supérieur à celui qui serait obtenu avec le seul ressort de pression de contact, Ainsi le pouvoir de coupure ou de fermeture pourra atteindre, dans le mode d'exécution décrit. Tests showed that a switch made with the figurative device has a breaking capacity and making capacity exceptionally large, of the order of 40 to 50 In, that is to say several times that which would obtained with the single contact pressure spring, thus breaking capacity or closing may be achieved, in the embodiment described. qui convient particulièrement bien à la réalisation de contacteurs de gros calibre, des valeurs efficaces de 10 KA à 15 KA au lieu de 4 KA pour un appareil de calibre nominal 300 A. Cela permet d'envisager d'utiliser un tel contacteur sans l'associer à un limiteur ou à un fusible lorsque les propriétés de l'installation qu'il alimente permettent d'être certain que les intensités de court-circuit ne dépasseront pas ces valeurs. which is particularly suitable for the realization of large-caliber contactors, effective values ​​of 10 to 15 KA KA KA instead of 4 for a nominal gauge device 300 A. This allows to consider using such a contactor without the associate with a limiter or a fuse when the properties of the system is fed possible to be sure that the short-circuit currents will not exceed these values. Toutefois des moyens de surveillance de courant (par exemple magnéto-thermiques) devront être associés à cette installation pour commander l'ouverture du contacteur dans un délai rapide qui garantira que cette installation ne soit pas endommagée. However the current monitoring means (eg thermal-magnetic) will be associated with this installation to control contactor opening in a quick time which will ensure that this facility is not damaged.
  • On notera qu'il ne saurait être question, en pratique, d'utiliser un ressort assurant à lui seul, la pression de contact qui correspondrait à un tel pouvoir de coupure ou de fermeture, car l'électro-aimant devrait être capable, lors de la fermeture, de réussir à comprimer un ressort aussi important, ce qui n'est pas réalisable de façon économique. Note that there can be no question, in practice, to use a spring ensuring alone the contact pressure that would correspond to such a breaking capacity or closure because the electromagnet should be able at closing, to successfully compress an important spring, which is not feasible economically. Dans le dispositif décrit, l'électro-aimant n'aura à comprimer qu'un ressort normal et c'est seulement lorsque le courant, une fois établi, atteindra une valeur de crête correspondant à une surcharge notable que le dispositif accessoire de maintien exercera une pression complémentaire sur les contacts. In the device described, the electromagnet will have to compress a normal spring and it is only when the current, once established, will reach a peak value corresponding to a substantial overload that the maintenance of accessory device acting additional pressure on the contacts.
  • Bien entendu, la pièce 6 exercera, pour une fermeture sur un courant de crête correspondant à une surcharge, une réaction sur l'armature sous la forme d'une force de traction ayant tendance à arracher l'armature de l'électro-aimant. Of course, the workpiece 6 will perform, for a closure on a peak current corresponding to an overload, a reaction on the frame in the form of a tensile force tending to pull the armature of the electromagnet. Il importe, par conséquent, que des mesures soient prises pour éviter que l'armature ne se désolidarise de la culasse fixe de l'électro-aimant. It is important, therefore, that measures be taken to prevent the armature does disengaged from the fixed yoke of the electromagnet. A cet effet, il est avantageux d'alimenter l'électro-aimant en courant redressé pendant la période de maintien: la force d'attraction ne passant alors jamais par la valeur zéro, le risque d'arrachement de l'armature est réduit. For this purpose, it is advantageous to feed the electromagnet rectified current during the holding period: the attraction force then never passing through zero, the risk of tearing of the armature is reduced. Cette mesure peut être conjuguée ou non avec un dimensionnement relativement important de l'électro-aimant. This can be combined or not with a relatively large dimensions of the electromagnet. Un calcul judicieux des caractéristiques de la pièce en U et de l'électro-aimant est nécessaire pour que celui-ci possède, au moment d'une fermeture des contacts provoquant l'apposition de courants industriels de l'ordre de 12 In, une énergie cinétique suffisante pour vaincre les forces d'attraction mentionnées ci-dessus et la force des divers ressorts. A wise calculation of the characteristics of the U-shaped part and the electromagnet is necessary so that the latter possesses, at the time of closing of the contacts causing the affixing of industrial currents of the order of 12 In a sufficient kinetic energy to overcome the forces of attraction above and strength of the various jurisdictions.
  • Lorsque la surcharge de l'ordre de 12 In se produit avant la fermeture, au moment de l'appel, c'est-à-dire alors que la force d'appel de l'armature de l'électro-aimant est loin d'avoir atteint sa valeur maximale, il importe que ladite force d'appel, ajoutée à la force d'attraction complémentaire exercée par les pièces 6 et 8, soit suffisante pour contre-carrer les forces de répulsions électrodynamiques, A cet effet, il est avantageux d'utiliser un électro-aimant ayant un faible entrefer, ou un très fort courant d'appel, comme c'est le cas en particulier dans les contacteurs commercialisés par la Demanderesse sous la nom de série F. Dans ces contacteurs, l'appel se fait en courant alternatif et grâce à un circuit électronique approprié, le maintien se fait en courant alternatif redressé à faible ondulation d'amplitude réduite et bien maîtrisée. When the overload of about 12 En occurs before closing at the time of the call, that is to say while the appeal force of the armature of the electromagnet is far having reached its maximum value, it is important that said force call, together with the additional force of attraction exerted by the parts 6 and 8, is sufficient to cons-carrer forces electrodynamic repulsion, for this purpose, it is advantageous to use an electromagnet with a small air gap, or a very high inrush current, as is the case in particular in the contactor marketed by the Applicant under the name series F in these contactors, the call is in alternating current and by a suitable electronic circuit, the holding is rectified alternating current with low ripple and reduced well controlled amplitude.
  • Le résultat surprenant mentionné ci-dessus (augmentation du pouvoir de fermeture ou de coupure) est dû au fait que la force de maintien supplémentaire supprime l'effet nuisible des phénomènes de répulsion entre les contacts, phénomènes qui deviennent normalement suffisants, lorsque le courant de crête atteint 12 à 15 In, pour que, les contacts s'écartant légèrement, il y ait formation d'un arc. The surprising result mentioned above (increase closing capacity or failure) is due to the fact that the additional holding force removes the harmful effect of repulsion phenomena between contacts, phenomena which normally become sufficient, when the current peak reached 12 to 15 in, for, contacts deviating slightly, there is arcing. Un risque important de soudure des contacts ou même d'explosion du boîtier peut résulter de l'absence de ces forces de maintien supplémentaires. A significant risk of contact welding or even explosion of the housing can result from the absence of these additional maintenance forces.
  • La force de maintien supplémentaire a encore pour effet de réduire le phénomène de rebond mécanique des contacts qui se manifeste lors de la fermeture, donc de réduire l'usure et ce, à partir de 8 ln environ. The additional holding force still has the effect of reducing the phenomenon of mechanical contact bounce that occurs when closing, thus reducing wear and, from about 8 ln.
  • Dans le mode d'exécution illustré par les figures 6 à 10, à la pièce isolante 9 solidaire de l'armature (non figurée) de l'électro-aimant est fixée une pièce 10 en matière magnétique douce, munie à sa base d'une double languette d'accrochage 101 qui s'engage entre deux saillies convenablement profilées 90-91 de la paroi interne de la pièce 9. In the embodiment illustrated by Figures 6 to 10, the insulating member 9 integral with the frame (not represented) of the electromagnet is attached a piece 10 of soft magnetic material, provided at its base of a double latching tongue 101 which engages between two suitably shaped projections 90-91 of the inner wall of the part 9.
  • La pièce 10 a une section droite en forme de U et le pont de contact mobile double coupure 11, qui porte les deux pastilles de contact 110a-110b, comporte une lame centrale 110c, qui s'engage dans le U comme le montre la figure 8. Les contacts fixes 120a et 120b sont portés ici par des lames rectilignes 12a, 12b. The part 10 has a U-shaped cross section and the movable contact bridge double-break 11, which carries the two pads 110a-110b contact 110c comprises a central blade which engages in the U as shown in FIG 8. the fixed contacts 120a and 120b are supported here by straight blades 12a, 12b.
  • La pièce 9 est munie, à son extrémité supérieure, d'un arceau 92 auquel est fixée, par accrochage de parties profilées complémentaires, une pièce en matière isolante 13 munie d'un téton central 130 par lequel est guidée une extrémité d'un ressort de pression 14. L'autre extrémité du ressort coopère avec un évidement 150 dont est munie une pièce isolante 15 qui s'appuie, par ses extrémités 151-152, sur les deux branches respectives du pont de contact mobile 11. The piece 9 is provided at its upper end with a hoop 92 which is fixed by fastening additional profiled portions, an insulating material part 13 provided with a central pin 130 through which is guided one end of a spring pressure 14. the other end of the spring cooperates with a recess 150 which is provided with an insulating member 15 which is supported by its ends 151-152 on the respective two branches of the movable contact bridge 11.
  • Lorsque, l'armature mobile de l'électro-aimant étant attirée, la pièce 9 est entraînée vers le bas (flèche F↑, figure 7), les pièces 10 et 13 subissent le même déplacement a 1 et le ressort 14 déplace la pièce 15, donc le pont de contact 11, de la distance b 1 < a 1 qui amène les contacts mobiles à venir s'appliquer sur les contacts fixes. When the movable armature of the electromagnet being drawn, the piece 9 is driven downwards (arrow F ↑, Figure 7), the parts 10 and 13 undergo the same displacement and the spring 1 14 moves the workpiece 15, so the contact bridge 11, the distance b 1 <1 brings the next moving contacts applied to the fixed contacts. La pièce 9 continuant son déplacement vers le bas sur une distance a 1 -b 1 , alors que la lame 110c est immobilisée, celle-ci cesse d'être en contact avec le fond du U (figures 9 et 10) et le ressort 14 se trouve comprimé de manière à assurer la pression de contact. The part 9 continues its downward movement over a distance a 1 -b 1, while the blade 110c is immobilized, it ceases to be in contact with the U of the base (9 and 10) and the spring 14 is compressed so as to ensure the contact pressure.
  • Lorsqu'un courant circule dans le pont, il induit un champ magnétique dans la pièce 10, si bien qu'une force électromagnétique s'exerce sur la lame 110c, dans le sens de l'augmentation des forces de pression des contacts, quel que soit le sens du courant. When a current flows in the bridge, it induces a magnetic field in the part 10, so that an electromagnetic force is exerted on the blade 110c in the direction of increasing contact pressure forces, regardless of the direction of current.
  • Cette force joue le même rôle que la force d'attraction dûe aux pièces magnétiques 6-8 dans le mode d'exécution des figures 1 à 5. Elle est toutefois moins importante. This force plays the same role as the attracting force due to magnetic parts 6-8 in the embodiment of Figures 1 to 5. However, it is less important. Pour lui donner une valeur utilisable, on réduira avantageusement l'entrefer entre les branches du U préci- semment, en donnant à cette partie centrale la forme d'une lame placée de chant dans un rainure étroite du U. To give a usable value is advantageously reduce the gap between the legs of the U préci- semment, giving to this central part in the form of a positioned blade edge in a narrow groove of the U.
  • Dans le mode d'exécution des figures 11 à 13, les contacts fixes 12a-120a, 12b-120b sont rectilignes comme dans celui des figures 6 à 10 et la pièce isolante 9, solidaire de l'armature de l'électro-aimant, coopère à sa partie supérieure avec une pièce isolante 13 identique à celle des figures 6 à 10 et servant également au guidage et à l'appui d'une extrémité du ressort 14. Celui-ci appuie, à son autre extrémité, sur une pièce isolante 16 qui appuie elle-même, par sa partie centrale en saillie triangulaire 160, sur une première lame 17 en matière magnétique douce, qui appuie à son tour sur une lame de contact mobile 18, munie des contacts 180a-180b. In the embodiment of Figures 11 to 13, 12a-120a fixed contacts 12b-120b are rectilinear as in that of Figures 6 to 10 and the insulating part 9, integral with the armature of the electromagnet, cooperates in its upper part with an insulating part 13 identical to that of figures 6 to 10 and also serving to guide and support one end of the spring 14. the latter supports, at its other end, on an insulating part 16 that supports itself by its central part in triangular projection 160 on a first blade 17 of soft magnetic material, which in turn supported on a movable contact blade 18, provided with contacts 180a-180b. Une seconde lame 19 en matière magnétique douce est fixée, par exemple au moyen d'un boulon 190, à la partie inférieure de la pièce 9. A second strip 19 of soft magnetic material is attached, for example by means of a bolt 190, to the lower portion of the part 9.
  • Lorsque l'électro-aimant est ouvert (figure 12), les trois pièces 17-18-19 sont en contact mutuel, leurs parties centrales ayant des formes telles qu'elles s'emboîtent les unes dans les autres. When the solenoid is opened (Figure 12), the three parts 17-18-19 are in mutual contact, their central portions having shapes such that they fit into each other.
  • Lorsque l'électro-aimant entraîne la pièce 9 dans le sens de la flèche F 1 (figure 12), la pièce 19 se sépare des pièces 17-18 et, la pièce 13 subissant le même déplacement, supérieur à la distance entre les contacts, le ressort 14 qui plaquait la pièce 18 sur la pièce 19 jusqu'à l'établissement des contacts, se comprime ensuite d'une quantité supplémentaire pour assurer la pression de contact. When the electromagnet causes the part 9 in the direction of the arrow F1 (Figure 12), the part 19 separates the parts 17-18 and the workpiece 13 undergoing the same movement, larger than the distance between the contacts the spring 14 which plastered the workpiece 18 on the workpiece 19 to the establishment of contacts, then compresses an additional amount to ensure contact pressure.
  • Lorsqu'un courant circule dans la lame de contact 18, le champ magnétique qu'il induit dans les pièces 17-19 a pour effet de développer une force d'attraction entre celles-ci. When a current flows into the contact blade 18, the magnetic field it induces into 17-19 parts has the effect to develop an attractive force therebetween. Cette force contribue au maintien des contacts et joue donc un rôle analogue à celui qui a été exposé en se référant aux figures précédentes. This force helps maintain contacts and plays a role similar to that which has been exposed with reference to previous figures. A titre d'exemple, un tel dispositif appliqué à un contacteur de calibre nominal de 12 A pourra supporter des courants efficaces de 5 KA au lieu de 1,7 KA en l'absence des pièces magnétiques de maintien. For example, such a device applied to a nominal caliber switch 12A will support effective currents of 5 KA KA instead of 1.7 in the absence of magnetic retaining parts.
  • On notera que, dans les modes d'exécution des figures 6 à 13, qui convient particulièrement à la réalisation de contacteurs de petits ou moyens calibres, les conducteurs de support des contacts fixes ne sont pas repliés et n'exercent pas de forces électrodynamiques de répulsion notables. Note that in the embodiments of Figures 6 to 13 which is particularly suitable for the realization of small switches or medium caliber, the lead support fixed contacts are not bent and do not exert any electrodynamic forces notable repulsion. Toutefois, au niveau de la tache de contact, comme on l'a expliqué ci-dessus apparaît un effet de striction qui se traduit finalement par des forces de répulsion que la force supplémentaire de maintien permettra de vaincre, jusqu'à un certain seuil de courant. However, at the contact spot, as explained above appears a pinch effect which ultimately results in repulsive forces that the additional retention force will overcome to a certain threshold current.
  • Il va de soi que les formes de contacts représentées aux différentes figures ne sont pas limitatives. It goes without saying that the forms of contacts represented the different drawings are not restrictive. En particulier, dans le cas où le pont de contact serait de nature à établir un circuit capacitif, ce qui provoquerait, lors de la fermeture, la naissance de transitoires de fréquences allant de 500 à 1000Hz par exemple, avec des courants de crête élevés, les solutions décrites permettraient également de contre-carrer l'effet de ces transitoires. In particular, in the case where the contact bridge is such as to establish a capacitive circuit, which would cause, upon closure, the frequency transient rise from 500 to 1000 Hz for example, with high peak currents, the solutions described also would carrer-against the effect of these transients.
  • Le dispositif pourrait s'appliquer à des ensembles à contacts simple coupure. The device could be applied to sets single break contact. La forme et la disposition de la ou des pièces magnétiques pourraient faire l'objet de variantes, ainsi que celles de l'ensemble de contact lui-même. The shape and arrangement of the magnetic pieces or could be subject to variations, as well as those of the contact assembly itself.
  • Pour que les forces de compensation soient importantes, il est avantageux que tous les entrefers restent relativement faibles en position de fermeture; For the compensation forces are important, it is advantageous that all gaps remain relatively low in the closed position; dans les modes d'exécution des figures 6 à 10, les entrefers actifs sont définis par la fente du U. in the embodiments of Figures 6 to 10, the active air gaps are defined by the slot of the U.
  • Dans un mode de réalisation simplifié du dispositif décrit aux figures 11 à 13 (où un emboîtement des diverses pièces est obtenu par une forme en V), des pièces correspondant à celles référencées par 17, 18, 19 pourraient présenter des formes plates ou rectilignes, des moyens non décrits, mais évidents pour l'homme de l'art, permettant par ailleurs d'assurer un maintien latéral du pont de contact et des pièces ferro-magnétiques. In a simplified embodiment of the device described in Figures 11 to 13 (wherein a fitting of the various parts is obtained by a V-shape), parts corresponding to those referenced by 17, 18, 19 could have flat or rectilinear shapes, means not described but obvious to those skilled in the art, allowing also to ensure lateral holding of the contact bridge and ferromagnetic parts.
  • Un montage, destiné à l'alimentation d'une charge à sa protection et à la protection des lignes, et comprenant en série un contacteur conforme à l'invention et, A mounting, for feeding a charge to the protection and the protection lines, and comprising in series a contactor according to the invention and,
    • soit des moyens de détection de courant (par exemple magnéto-thermiques) aptes à commander l'ouverture du contacteur et un appareil n'effectuant que la limitation, either current detecting means (e.g. magneto-thermal) capable of controlling the opening of the contactor and an apparatus carrying out only the limitation,
    • soit un disjoncteur-limiteur dont l'ouverture provoque également la commande d'ouverture du contacteur, peut couper sans dommage ni soudure des courants de court-circuit efficaces présumés de l'ordre de 100 KA, à condition que le disjoncteur ou module limiteur limite les courants de crête à une valeur inférieure à 40-50 In. is a current limiting circuit breaker whose opening also causes the contactor opening command can cut without damage or solder effective short-circuit currents suspected of the order of 100 KA, provided that the limit switch or limiter module peak current to a value less than 40-50 in.
  • Un tel montage est donc particulièrement avantageux en raison du fait qu'il est beaucoup plus facile de fabriquer un disjoncteur ou un étage limiteur, qui soit en mesure de limiter effectivement les courants de crête mentionnés ci-dessus, alors qu'il est très difficile de limiter les courants de crête de l'ordre de 15 à 20 ln pour lesquels apparaissent justement les défauts des contacteurs traditionnels. Such an arrangement is particularly advantageous because of the fact that it is much easier to manufacture a circuit breaker or limiting stage, which is able to effectively limit the peak currents mentioned above, then it is very difficult limit peak currents of the order of 15 to 20 ln where precisely appear the defects of traditional contactors.

Claims (11)

1. A contactor comprising a control electromagnet having a movable part, a contact assembly comprising at least a first conducting piece (3, 11, 18) supporting at least one movable contact and at least a second conducting piece (2a, 2b, 12a, 12b) supporting at least one fixed contact, means (1,5,9,13,14,15) for connecting the movable part of the electromagnet to the first mobile contact supporting piece, a resilient member (4, 14) adapted to cooperate with said first movable contact supporting piece, in a direction which establishes a certain contact pressure, and means for concentrating locally the flux created by the passage of the current through said conducting pieces, in the neighbourhood of said first conducting piece, for exerting thereon a first attraction force which closes the contacts, characterized in that said means comprise at least a first soft magnetic piece (6, 10, 19) rigidly coupled to contact holding means fast with said movable part of the electromagnet and adapted for generating a fIux ψ 1 suitable for exerting on said first conducting piece (3, 11, 18) a Laplace force when an overload current appears reaching the intensity which standards require of a traditional contact holder, namely six to fifteen times the rated current, in said first conducting piece (3, 11, 18), said first Laplace force being then sufficient to counter the effect of the repulsion forces which are then exerted between the fixed and the movable contacts, whereas the developed pulling force between the fixed part and the movable part of the electromagnet is provided sufficient, on the one hand, so as to support the additional pulling force exerted on its movable part when said attraction force is exerted without said movable part breaking away from said fixed part and, on the other hand, for, added to the said attraction force, countering the effect of said repulsion forces when said overload occurs before the closure of the contactor.
2. The contactor as claimed in claim 1, characterized in that said electromagnet has a small air gap or is supplied by a very strong pulling current, preferably consisting in a rectified small wave AC current.
3. The contactor as claimed in claim 1, characterized in that said first magnetic piece (6) has the shape of a U whose base is coupled indirectly to the movable part of the electromagnet, whereas the second magnetic piece (8) is arranged to form a first air gap with the upper ends of the legs of the U and that said part (3c) of the movable contact supporting piece (3) has the form of a blade fast with said second magnetic piece (8) and engaging in the opening of the U while forming a second air gap so that the action of a Laplace force which is developped thanks to the cooperation of a flux <1>1 flowing between the two legs of the first magnetic piece in the form of a U may be exerted on said supporting piece (3).
4. The contactor as claimed in claim 3, characterized by two conducting pieces supporting the fixed contact and having a J-shaped profile (2a-2b), by a movable contact bridge (3), and by connection members comprising: an insulating piece (1) rigidly coupled to the movable part of the electromagnet, said first magnetic piece (8) being itself rigidly connected (at 7) to said insulating piece, a spring (4) which forms said resilient contact pressure member and bears, on the one hand, on the lower part of said first magnetic piece (6) and, on the other hand, on the bottom of a blade (5) made from a non-magnetic material bent in a U shape slidably mounted in said insulating piece (1),the second magnetic piece (8) being itself fast with the upper part of said blade (5), between the legs of which said two magnetic pieces (6, 8) are disposed opposite one another.
5. The contactor as claimed in claim 1, characterized in that said first magnetic piece (10) has the shape of a U, whereas said part (110c) of the movable contact supporting piece has the shape of a blade which engages in the opening of the U.
6. The contactor as claimed in claim 5, characterized in that said connection members comprise:
a first hollow insulating piece or contact holder (9) rigidly coupled to the movable part of the electromagnet and inside which is fixed said first magnetic piece (10), a second insulating piece (13) closing the upper end of the first piece (9), and a spring (14) which forms said resilient contact pressure member and bears, on the one hand, on said second insultaing piece (13) and, on the other hand, on a third insulating piece (15) itself bearing on the ends of said movable contact supporting piece (11) and in that said part (110c) is situated between said two ends.
7. The contactor as claimed in claim 1, characterized in that said second magnetic piece (17) is maintained in abutment, by said resilient member (14), against said part of said mobile contact supporting piece (18) and forms an air gap with said first magnetic piece (19).
8. The contactor as claimed in claim 7, characterized in that said connection members comprise: a first hollow insulating piece (9) having a lower bearing portion on which said first magnetic piece (19) is fixed, a second insulating piece (13) closing the upper end of the first insulating piece (9), and a spring (14) which forms said resilient contact pressure member and bears, on the one hand, on said second insulating piece (13) and, on the other hand, on a third insulating piece (16) itself bearing on said second magnetic piece (17).
9. The contactor as claimed in claims 7 or 8, characterized in that said movable contact supporting piece (18) is a blade forming a double break contact bridge (180a-180b) comprising a central V-shaped part, said two magnetic pieces (17, 19) being themselves in the form of blades comprising a central V-shaped part for cooperation with the preceding one.
10. The contactor as claimed in claim 2, characterized in that the electromagnet is energized by a rectified current during the holding phase.
11. A circuit for supplying a load, protecting same and for protecting the lines, comprising, in combination, a contactor member according to one of claims 1 to 10 and an overload current breaking and limiting member, in series with the principal contacts of the contactor member, in which the limiting member limits the peak currents to a value less than fifty times the rated current of the contactor.
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