EP0303210A2 - Protection device for an electromagnetic drive of a switch gear - Google Patents

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EP0303210A2
EP0303210A2 EP88112847A EP88112847A EP0303210A2 EP 0303210 A2 EP0303210 A2 EP 0303210A2 EP 88112847 A EP88112847 A EP 88112847A EP 88112847 A EP88112847 A EP 88112847A EP 0303210 A2 EP0303210 A2 EP 0303210A2
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switching
switch
actuating element
electromagnetic drive
protection device
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Jean-Luc Payet-Burin
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Eaton Industries GmbH
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Kloeckner Moeller Elektrizitaets GmbH
Kloeckner Moeller GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/226—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil for bistable relays

Definitions

  • the invention relates to a protective device for an electromagnetic drive of a switching device according to the preamble of claim 1.
  • Such electromagnetic drives are often equipped with optimized electromagnets that are only designed for short-term operation. If these electromagnets are exposed to permanent loads, there is a risk of overheating and destruction. It is therefore necessary to have a protective device that prevents the electromagnet from being loaded for the permissible time even in the event of a fault or incorrect operation.
  • the invention is characterized in particular by the fact that this interrupter switch is coupled to a simply constructed actuating element and is only actuated by a changeover lever when the electromagnet is loaded by the current present for longer than the changeover lever driven by a delay mechanism requires an idle travel "s" to cover.
  • Fig. 1 the operative connection of the delay arrangement 3 with the electromagnetic drive 2 is shown.
  • the electromagnetic drive 2 operates via actuating elements 11 and 12 of a switching mechanism 21 on a rocker switch 13 of a switching device 1 and causes the switching device 1 to be switched on or off with each switching pulse on the electromagnet 2o which acts on the switching mechanism 21.
  • the contacts of the auxiliary switch 6b are either closed or open, and the electromagnetic drive 2 can be activated via the auxiliary switches 6d or 6e, which can be arranged in a control room located away from the switching device 1.
  • a "triggered” position is provided, which can be set as a result of a protective function of the switching device 1.
  • the "triggered” position is expressed in the switching position of the auxiliary switch 6a and requires a reset via the "reset switch” 6c before being switched on again.
  • All switching functions can be carried out both on the switching device 1 directly via the switching elements 14 or 15 and by remote switching via the auxiliary switch arrangement 6, by means of which the electromagnet 2o of the electromagnetic drive 2 is activated.
  • the electromagnet 2o is only loaded with short current pulses, here for example under 5o ms, which do not yet lead to overheating and destruction.
  • protective device consisting of the delay arrangement 3 and the interrupter switch 5, is provided, which opens the interrupter switch 5 in the event of current pulses of more than 50 ms and interrupts the current supply.
  • the interrupter switch 5 is designed as a changeover switch with two stable switching positions.
  • the delay arrangement 3 is activated at each switching pulse on the electromagnet 2o by the switching mechanism 21 via a connecting element 34 in such a way that the switching lever 3o moves in the sense of an opening of the interrupter switch 5, ie the switching arm 33 moves in the direction of the actuating element 31, which with the interrupter switch 5 is connected by a switching element 35.
  • the switching movement of the switching lever 3o is delayed by a known delay mechanism 3, which is not explained in more detail here, such that the duration of movement of the switching arm 33 until the actuating element 31 is reached is below the maximum permissible current loading period for the electromagnet 2o.
  • the pulse duration when the drive 2 is operating correctly is below this permissible load duration, so that the switching mechanism 21 returns to the starting position and thus the switching lever 3o also moves into its starting position shown in FIG. 2a before the actuating element 31 is reached by the switching arm 33 and opens the breaker switch 5.
  • the actuating element 31 is moved by the switching arm 33 in the sense of a contact opening of the interrupter switch 5.
  • the power supply is interrupted, the electromagnet drops and the switching mechanism 21 returns to the starting position.
  • the changeover lever 3o is moved via the connecting element 34 in the sense of a contact closure of the interrupter switch 5.
  • the delay arrangement 3 also acts in this direction in such a way that the switching arm 32 moves the actuating element 31 in the closing direction of the interrupter switch 5 after a period of time which is sufficient to allow all moving parts of the electromagnetic drive 2 and the switch 1 to fall back into the starting position, so that the starting position is reached for all switching elements.

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Abstract

The protection device consists of a delay arrangement (3), coupled to the electromagnetic drive (2), and an interruption switch (5), controlled by the delay arrangement (3). If the magnetic coil (20) of the electromagnetic drive (2) remains excited for longer than the period predetermined by the delay arrangement (3), the interruption switch (5) is opened by means of a changeover lever (30) and an operating element (31). In this case, the operating element (31) has such operating hysteresis with respect to the changeover lever (30) that the operating element (31) reacts delayed by the predetermined time in both the switch-off as well as the switch-on direction. This hysteresis is achieved by the changeover lever (30) having two switching arms (32, 33) which hold the operating element between them and which are arranged at such a distance from one another that the switching arm (33 or 32) which is located in each case remotely from the operating element must initially cover a no-load path s1 or s2 before the interruption switch (5) is operated. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen elektromagnetischen Antrieb eines Schaltgerätes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a protective device for an electromagnetic drive of a switching device according to the preamble of claim 1.

Derartige elektromagnetische Antriebe sind vielfach mit optimierten Elektromagneten ausgerüstet, die nur für einen Kurzzeitbetrieb ausgelegt sind. Werden diese Elektromagneten Dauerbelastungen ausgesetzt, besteht die Gefahr der Überhit­zung und Zerstörung. Es ist daher eine Schutzeinrichtung erforderlich, die auch im Fehlerfall oder bei Fehlbedienung eine Belastung des Elektromagneten über die zulässige Zeit verhindert.Such electromagnetic drives are often equipped with optimized electromagnets that are only designed for short-term operation. If these electromagnets are exposed to permanent loads, there is a risk of overheating and destruction. It is therefore necessary to have a protective device that prevents the electromagnet from being loaded for the permissible time even in the event of a fault or incorrect operation.

Bei bekannten Antrieben wird dies nur durch kostenmäßig und schaltungstechnisch aufwendige elektromechanische oder elektronische Zeitrelais erreicht.In known drives, this is only achieved by electromechanical or electronic timing relays, which are expensive in terms of circuitry and technology.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schutzvorrichtung zu schaffen, die kostengünstig und einfach im Aufbau und sicher in der Wirkungsweise ist.It is therefore the object of the invention to provide a protective device which is inexpensive and simple in construction and reliable in operation.

Diese Aufgabe wird erfidnungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Unterbrecherschalter mittels eines mit einem Umschalthebel form- oder kraftschlüssig gekoppelten Betätigungselementes geöffnet wird, wenn die Magnetspule des Elektromagnetischen Antriebs länger als die durch die Verzögerungsanordnung vorgegebene Zeit erregt bleibt. Besonders vorteilhafte Weiter­bildung er Erfindung sind durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 5 gekennzeichnet.This object is achieved in accordance with the invention in that an interrupter switch is opened by means of an actuating element which is positively or non-positively coupled to a changeover lever when the solenoid of the electromagnetic drive remains energized for longer than the time predetermined by the delay arrangement. Particularly advantageous developments of the invention are characterized by the features of claims 2 and 5.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß dieser Unterbrecherschalter mit einem einfach aufgebauten Betätigungs­element gekoppelt ist und durch einen Umschalthebel nur dann betätigt wird, wenn der Elektromagnet durch den anstehenden Strom länger belastet wird, als der über eine Verzögerungs­mechanik angetriebene Umschalthebel benötigt, um einen Leer­weg "s" zurückzulegen.The invention is characterized in particular by the fact that this interrupter switch is coupled to a simply constructed actuating element and is only actuated by a changeover lever when the electromagnet is loaded by the current present for longer than the changeover lever driven by a delay mechanism requires an idle travel "s" to cover.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß der Unterbrecherschalter nur im Fehlerfalle d. h. bei längerer Belastungsdauer akti­viert wird. Liegt die Stromflußdauer für den Elektromagneten im Rahmen der vorgegebenen und in der Verzögerungsmechanik programmierten Zeitspanne, so bewegt sich der Umschalthebel maximal um einen Weg "s", ohne den Unterbrecherschalter zu betätigen.This has the advantage that the breaker switch d. H. activated for a longer period of exposure. If the current flow duration for the electromagnet is within the specified period of time programmed in the delay mechanism, the changeover lever moves a maximum of one path "s" without actuating the interrupter switch.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 den schematischen Aufbau der Schutzeinrichtung.
  • Fig. 2 das Zusammenwirken des Umschalthebels mit dem Betäti­gungselement.
The invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawings. Show it:
  • Fig. 1 shows the schematic structure of the protective device.
  • Fig. 2 shows the interaction of the switch lever with the actuating element.

In Fig. 1 ist die Wirkverbindung der Verzögerungsanordnung 3 mit dem elektromagnetischen Antrieb 2 dargestellt. Der elek­tromagnetische Antrieb 2 arbeitet über Betätigungselemente 11 und 12 einer Umschaltmechanik 21 auf eine Schaltwippe 13 eines Schaltgerätes 1 und veranlaßt bei jedem Schaltimpuls auf den Elektromagneten 2o, der auf die Umschaltmechanik 21 wirkt, eine Ein- oder Ausschaltung des Schaltgerätes 1.In Fig. 1, the operative connection of the delay arrangement 3 with the electromagnetic drive 2 is shown. The electromagnetic drive 2 operates via actuating elements 11 and 12 of a switching mechanism 21 on a rocker switch 13 of a switching device 1 and causes the switching device 1 to be switched on or off with each switching pulse on the electromagnet 2o which acts on the switching mechanism 21.

Je nach Schaltstellung sind die Kontakte des Hilfsschalters 6b entweder geschlossen oder geöffnet und der elektromagne­tische Antrieb 2 kann über die Hilfsschalter 6d oder 6e, die in einer vom Schaltgerät 1 entfernt angeordneten Schalt­warte angeordnet sein können, aktiviert werden.Depending on the switch position, the contacts of the auxiliary switch 6b are either closed or open, and the electromagnetic drive 2 can be activated via the auxiliary switches 6d or 6e, which can be arranged in a control room located away from the switching device 1.

Als weitere Schaltstellung des Schaltgerätes 1 ist eine "Ausgelöst"-Stellung vorgesehen, die sich als Folge einer Schutzfunktion des Schaltgerätes 1 einstellen kann. Die "Ausgelöst"-Stellung drückt sich in der Schaltstellung des Hilfsschalters 6a aus und erfordert vor einer Wiederein­schaltung eine Rückstellung über den "Reset-Schalter" 6c.As a further switching position of the switching device 1, a "triggered" position is provided, which can be set as a result of a protective function of the switching device 1. The "triggered" position is expressed in the switching position of the auxiliary switch 6a and requires a reset via the "reset switch" 6c before being switched on again.

Alle Schaltfunktionen sind dabei sowohl am Schaltgerät 1 direkt über die Schaltelemente 14 oder 15 als auch durch Fernschaltung über die Hilfsschalteranordnung 6, durch die der Elektromagnet 2o des elektromagnetischen Antriebes 2 aktiviert wird, durchführbar.All switching functions can be carried out both on the switching device 1 directly via the switching elements 14 or 15 and by remote switching via the auxiliary switch arrangement 6, by means of which the electromagnet 2o of the electromagnetic drive 2 is activated.

Im Normalfall wird der Elektromagnet 2o nur mit kurzen Stromimpulsen, hier beispielhaft unter 5o ms, belastet, die noch nicht zu einer Überhitzung und Zerstörung führen. Bei Fehlbedienung oder im Fehlerfall im Bereich der Hilfs­schalteranordnung 6 besteht jedoch die Gefahr eines Dauer­stromes und damit der Zerstörung des Elektromaneten 2o. Für diesen Fall ist Schutzeinrichtung, bestehend aus der Ver­zögerungsanordnung 3 und dem Unterbrecherschalter 5, vor­gesehen, die bei Stromimpulsen über 5o ms den Unterbrecher­schalter 5 öffnet und die Stromzufuhr unterbricht. Der Unter­brecherschalter 5 ist als Umschalter mit zwei stabilen Schaltstellungen ausgeführt. Die Verzögerungsanordnung 3 wird bei jedem Schaltimpuls auf den Elektromagneten 2o durch die Umschaltmechanik 21 über eine Verbindungselement 34 der­art aktiviert, daß der Umschalthebel 3o sich im Sinne einer Öffnung des Unterbrecherschalters 5 bewegt, d. h. der Schaltarm 33 bewegt sich in Richtung des Betätigungs­elementes 31, das mit dem Unterbrecherschalter 5 durch ein Schaltelement 35 verbunden ist.Normally, the electromagnet 2o is only loaded with short current pulses, here for example under 5o ms, which do not yet lead to overheating and destruction. In the event of incorrect operation or in the event of a fault in the area of the auxiliary switch arrangement 6, however, there is a risk of a continuous current and thus the destruction of the electromanete 2o. In this case, protective device, consisting of the delay arrangement 3 and the interrupter switch 5, is provided, which opens the interrupter switch 5 in the event of current pulses of more than 50 ms and interrupts the current supply. The interrupter switch 5 is designed as a changeover switch with two stable switching positions. The delay arrangement 3 is activated at each switching pulse on the electromagnet 2o by the switching mechanism 21 via a connecting element 34 in such a way that the switching lever 3o moves in the sense of an opening of the interrupter switch 5, ie the switching arm 33 moves in the direction of the actuating element 31, which with the interrupter switch 5 is connected by a switching element 35.

Die Umschaltbewegung des Umschalthebels 3o wird durch eine bekannte hier nicht näher erläuterte Verzögerungsmechanik 3 derart verzögert, daß die Bewegungsdauer des Schaltarmes 33 bis zum Erreichen des Betätigungselementes 31 unterhalb der maximal zulässigen Strombelastungsdauer für den Elektro­magneten 2o liegt. Die Impulsdauer bei ordnungsgemäßem Betrieb des Antriebes 2 liegt unterhalb dieser zulässigen Belastungs­dauer, so daß die Umschaltmechanik 21 in die Ausgangsstellung zurückgeht und damit der Umschalthebel 3o ebenfalls in seine in der Fig. 2a dargestellte Ausgangsposition bewegt, bevor das Betätigungselement 31 durch den Schaltarm 33 erreicht wird und den Unterbrecherschalter 5 öffnet.The switching movement of the switching lever 3o is delayed by a known delay mechanism 3, which is not explained in more detail here, such that the duration of movement of the switching arm 33 until the actuating element 31 is reached is below the maximum permissible current loading period for the electromagnet 2o. The pulse duration when the drive 2 is operating correctly is below this permissible load duration, so that the switching mechanism 21 returns to the starting position and thus the switching lever 3o also moves into its starting position shown in FIG. 2a before the actuating element 31 is reached by the switching arm 33 and opens the breaker switch 5.

Wird der Elektromagnet 2o durch fehlerhafte Bedienung oder einen Schaltungsfehler mit einem Stromimpuls von längerer Dauer als der zulässigen belastet, so wird das Betätigungs­element 31 durch den Schaltarm 33 im Sinne einer Kontakt­öffnung des Unterbrecherschalters 5 bewegt. Die Stromzufuhr wird unterbrochen, der Elektromagnet fällt ab und die Umschaltmechanik 21 geht in die Ausgangsstellung zurück. Dabei wird über das Verbindungselement 34 der Umschalthebel 3o im Sinne einer Kontaktschließung des Unterbrecherschalters 5 bewegt. Auch in dieser Richtung wirkt die Verzögerungs­anordnung 3 derart, daß der Schaltarm 32 das Betätigungs­element 31 nach Ablauf einer Zeitspanne in die Schließ­richtung des Unterbrecherschalters 5 bewegt, die ausreicht, alle beweglichen Teile des elektromagnetischen Antriebes 2 und des Schalters 1 in die Ausgangsstellung zurückfallen zu lassen, so daß für alle Schaltelemente die Ausgangs­stellung erreicht ist.If the electromagnet 2o is loaded with a current pulse of a longer duration than the permissible due to incorrect operation or a circuit fault, the actuating element 31 is moved by the switching arm 33 in the sense of a contact opening of the interrupter switch 5. The power supply is interrupted, the electromagnet drops and the switching mechanism 21 returns to the starting position. In this case, the changeover lever 3o is moved via the connecting element 34 in the sense of a contact closure of the interrupter switch 5. The delay arrangement 3 also acts in this direction in such a way that the switching arm 32 moves the actuating element 31 in the closing direction of the interrupter switch 5 after a period of time which is sufficient to allow all moving parts of the electromagnetic drive 2 and the switch 1 to fall back into the starting position, so that the starting position is reached for all switching elements.

In den Fig. 2a und 2b ist das Zusammenwirken der Schaltarme 32 und 33 des Umschalthebels 3o mit dem Betätigungselement 31 dargestellt. Im Bewegungsablauf des Umschalthebels 3o muß zuerst der Weg s1 bzw. s2 zurückgelegt werden, bevor über das Betätigungselement 31 eine Kontaktöffnung oder -schließung des Unterbrecherschalters 5 erfolgt. Dieser Bewegungsab­lauf kann über bekannte Verzögerungseinrichtungen nahezu beliebig verzögert werden, so daß bei gleichbleibendem Weg S eine von der Verzögerungseinrichtung bestimmte Zeit bis zur Schaltung des Unterbrecherschalters abläuft. Bewegt sich in Fig. 2a der Umschalthebel 3o in Pfeilrichtung. so erfolgt eine Schaltung, wenn der Schaltarm 33 den Weg s1 zurückgelegt hat.
Umgekehrt erfolgt die Schließung des Unterbrecherschalters 5, wenn der Umschalthebel 3o sich aus der in Fig. 2b darge­stellten Position in Pfeilrichtung bewegt und der Schaltarm 32 den Weg s2 zurückgelegt hat.2a and 2b, the interaction of the switching arms 32 and 33 of the switching lever 3o with the actuating element 31 is shown. In the course of movement of the changeover lever 3o, the path s1 or s2 must first be covered before the opening or closing of the contact breaker 5 takes place via the actuating element 31. This sequence of movements can be almost arbitrarily delayed using known delay devices, so that with the path S remaining constant, a time determined by the delay device expires before the circuit breaker is switched. In Fig. 2a the switching lever 3o moves in the direction of the arrow. a shift takes place when the shift arm 33 has traveled the path s1.
Conversely, the interrupter switch 5 closes when the switch lever 3o moves from the position shown in FIG. 2b in the direction of the arrow and the switching arm 32 has traveled the path s2.

Claims (5)

1. Schutzeinrichtung für einen elektromagnetischen Antrieb eines Schaltgerätes, der vorzugsweise der Fernbetätigung eines Schutzschalters dient, bestehend aus einer mit dem elektromagnetischen Antrieb gekoppelten Verzögerungsan­ordnung und einem in der Spulenversorgung angeordneten und von der Verzögerungsanordnung gesteuerten Unter­brecherschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Unter­brecherschalter (5) mittels eines mit einem Umschalthebel (3o) form- oder kraftschlüssig gekoppelten Betätigungs­elementes (31) geöffnet wird, wenn die Magnetspule (2o) des elektromagnetischen Antriebs (2) länger als die, durch die Verzögerungsanordnung (3) vorgegebene Zeit erregt bleibt.1. Protection device for an electromagnetic drive of a switching device, which is preferably used for remote actuation of a circuit breaker, consisting of a delay arrangement coupled to the electromagnetic drive and an interrupter switch arranged in the coil supply and controlled by the delay arrangement, characterized in that the interrupter switch (5) means one with a switch lever (3o) positively or non-positively coupled actuating element (31) is opened when the solenoid (2o) of the electromagnetic drive (2) remains energized for longer than the time predetermined by the delay arrangement (3). 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (31) in Bezug auf den Umschalt­hebel (3o) eine derartige Betätigungshysterese aufweist, daß das Betätigungselement (31) des Unterbrecherschalters (5) sowohl in Ausschalt- als auch in Einschaltrichtung um die vorgegebene Zeit verzögert reagiert.2. Protection device according to claim 1, characterized in that the actuating element (31) with respect to the switching lever (3o) has such an actuation hysteresis that the actuating element (31) of the interrupter switch (5) in both the switch-off and in the switch-on direction specified time responds with a delay. 3. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalthebel (3o) zwei Schalt­arme (32, 33) aufweist, die zwischen sich das Betätigungs­element (31) aufnehmen und in einem derartigen Abstand zueinander angeordnet sind, daß der jeweils von dem Be­tätigungselement (31) entfernt liegende Schaltarm (33 bzw. 32) bei Aktivierung der Schutzeinrichtung zuerst einen Leerweg (S) zurücklegen muß, bevor er das Betätigungs­element (31) erreicht und hierüber den Unterbrecherschalter (5) betätigt.3. Protection device according to claims 1 and 2, characterized in that the switching lever (3o) has two switching arms (32, 33) which receive the actuating element (31) between them and are arranged at such a distance from one another that the respective of switching arm (33 or 32) which is distant from the actuating element (31) must first cover an empty travel (S) when the protective device is activated before it reaches the actuating element (31) and thereby actuates the interrupter switch (5). 4. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsablauf der Schaltarme (33 bzw. 32) über den Leerweg (S) zwischen dem jeweiligen Schaltarm (33 bzw. 32) und dem Betätigungselement (31) durch die Verzögerungsanordnung (3) derart verzögert wird, daß der elektromagnetische Antrieb (2) im Normal­fall seine Bewegungsrichtung bereits umkehrt, bevor der sich in Richtung des Betätigungselementes (31) bewegende Schaltarm (32 bzw. 33) dieses erreicht.4. Protection device according to claims 1 to 3, characterized in that the movement of the switching arms (33 or 32) over the free travel (S) between the respective switching arm (33 or 32) and the actuating element (31) by the delay arrangement ( 3) is delayed such that the electromagnetic drive (2) normally reverses its direction of movement before the switching arm (32 or 33) moving in the direction of the actuating element (31) reaches it. 5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeit des elektromagnetischen Antriebes (2) derart auf die Betätigungshystese des Um­schalthebels (3o) abgestimmt ist, daß bei ungestörtem Schaltvorgang der Unterbrecherschalter (5) nicht betätigt wird.5. Protection device according to claims 1 to 4, characterized in that the switching time of the electromagnetic drive (2) is so matched to the actuation hysteresis of the switch lever (3o) that the interrupter switch (5) is not actuated when the switching operation is undisturbed.
EP88112847A 1987-08-11 1988-08-06 Protection device for an electromagnetic drive of a switch gear Expired - Lifetime EP0303210B1 (en)

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DE19873726624 DE3726624A1 (en) 1987-08-11 1987-08-11 PROTECTIVE DEVICE FOR THE ELECTROMAGNETIC DRIVE OF A SWITCHGEAR

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Publication Number Publication Date
EP0303210A2 true EP0303210A2 (en) 1989-02-15
EP0303210A3 EP0303210A3 (en) 1990-08-22
EP0303210B1 EP0303210B1 (en) 1994-07-13

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EP88112847A Expired - Lifetime EP0303210B1 (en) 1987-08-11 1988-08-06 Protection device for an electromagnetic drive of a switch gear

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