EP0589779A1 - Disjoncteur électrique à soufflage magnétique - Google Patents

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EP0589779A1
EP0589779A1 EP93402305A EP93402305A EP0589779A1 EP 0589779 A1 EP0589779 A1 EP 0589779A1 EP 93402305 A EP93402305 A EP 93402305A EP 93402305 A EP93402305 A EP 93402305A EP 0589779 A1 EP0589779 A1 EP 0589779A1
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branch
circuit breaker
arc
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EP93402305A
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Jean-Pierre Guery
Jean-Luc Mertz
Jacques Olifant
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Merlin Gerin SA
Schneider Electric SE
Original Assignee
La Telemecanique Electrique SA
Merlin Gerin SA
Schneider Electric SE
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H01H9/465—Shunt circuit closed by transferring the arc onto an auxiliary electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H01H89/06—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device
    • H01H2089/065—Coordination between protection and remote control, e.g. protection job repartition, mutual assistance or monitoring
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H01H89/06—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device

Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit breaker with magnetic blowing comprising separable contacts respectively located on a fixed contact piece and on a movable contact piece, the latter being subject to a control mechanism in particular triggerable in the event of overcurrent.
  • Patent EP-104 981 describes a circuit breaker-contactor device, the circuit breaker part of which comprises separable mechanical contacts, these contacts being placed in series with a static switch which constitutes the contactor part of the device.
  • the contacts are associated with an arc electrode connected to a bypass circuit of the static switch.
  • the bypass circuit is designed to capture the arc as soon as the contacts open in order to protect the static switch.
  • the magnetic blowing of the arc deserves in certain cases to be accentuated to improve the quality of cutting.
  • the object of the invention is in particular to provide in an easy manner an excellent quality of breaking in an electromagnetic circuit breaker.
  • the deflecting branch of the fixed contact part can advantageously be connected to an auxiliary terminal of the circuit breaker, preferably accessible from the front.
  • FIG. 1 shows an electric circuit breaker 10 which comprises, in a housing 11, an electromechanical breaking member provided with a movable contact piece 20 and with a fixed contact piece 30.
  • the movable contact piece 20 carries the actual movable contact 21 and it is connected by appropriate conductors to an upstream terminal 22 of the circuit breaker and from there by external cables to a source of low voltage electrical energy 23.
  • the term circuit breaker covers here any device of the circuit breaker type, in particular circuit breakers-contactors or other associations of a circuit breaker with another electrical device.
  • the fixed contact part 30 comprises two parts 31, 32 electrically isolated from each other by an isolation gap 33.
  • the main part 31 of the part 30 carries the fixed contact itself 34 and belongs to a normal path. of current C1; the auxiliary part 32 of the part 30 belongs to an auxiliary current path C2; the paths C1 then C2 are traversed by the current respectively when the contacts 21, 34 are closed and then during their transient opening phase; in the latter case, the arc generated between the contacts jumps from part 31 to part 32, crossing the insulating gap 33; the successive phases of the arc phenomenon are indicated in A1, A2, A3.
  • the respective parts 31, 32 of the fixed contact part 30 are both in the approximate shape of J and thus each comprise, for the purpose of driving the arc towards the breaking chamber 45, a neighboring branch 35, 36 of the movable contact and substantially parallel to the part 20.
  • the branches 35, 36 are traversed by a current i31, respectively i32 in the opposite direction to the current i20 in the neighboring part - arm or bridge - of movable contact 20, and this respectively at the closed state and in the transient opening phase.
  • the normal current path C1 connects the main part 31 of the fixed contact piece 30 to a first downstream terminal 37 of the circuit breaker and from there by an external cable to an upstream terminal 38 of a member 40 to be protected - such as a static switch, contactor or other load -.
  • the auxiliary current path C2 connects the auxiliary part 32 of the part 30 to a second downstream terminal 37 'or auxiliary terminal of the circuit breaker; terminal 37 'is connected by an external cable to a downstream terminal 39 of the member 40.
  • the movable contact piece 20 is connected to the upstream terminal 22 of the circuit breaker via a magnetic or magnetothermal trip member 42 which, via a mechanism 43 controls the opening of the contacts as soon as it detects an overcurrent.
  • a control button 44 also makes it possible to open and close the contacts.
  • the circuit breaker comprises for movable contact piece 20 a double-cut bridge displaceable in translation according to arrow B.
  • the deflector branch 36 of part 32 is contiguous with a cut-off chamber 45 containing arc splitting fins 46.
  • the part 31 comprises a branch 47 for connection with the terminal 37, parallel to the branch 35 which carries the fixed contact and connected to this branch by a perpendicular branch 48.
  • the part 32 comprises a branch 49 of connection with the other elements of the bypass path C2.
  • the branch 49 is parallel to the deflecting branch 36 and is connected to it by a fold or a perpendicular branch 50 obtained by folding.
  • An air space is provided or an insulating part 51, for example a thin insulating layer, can be inserted between the branches 36, 49, as well as a ferromagnetic part 52 aimed at improving the magnetic induction produced by the current in the branch 36.
  • an air space or a dielectric layer 53 Between the branches 47,49, there is an air space or a dielectric layer 53.
  • the branch 35 of the part 31 which carries the fixed contact enters an opening 54 of the deflecting branch 36 of the part 32.
  • An insulating layer 55 is interposed near the edge of the opening between the branches 35.36.
  • the circuit breaker shown operates as follows. It is assumed that initially the contacts are closed, the current passing through the path C1. When an overcurrent is detected by the magnetothermal member 42, the latter reacts and the mechanism 43 controls the opening of the contacts. The arc which appears between the contacts 21,34 (state A1) moves to the right (figure 1) and skips the insulating interval 33 (state A2). The opening current then follows the bypass path C2; as it flows in the deflecting branch 36 in the opposite direction to its path in the movable contact piece 20 (state A3), this results in a magnetic induction which tends to continue blowing the arc to the right (FIG. 1 ) and therefore to the fractionation fins.
  • FIG. 6 shows an example of association of the circuit breaker 10 with a contactor 40.
  • the contactor 40 comprises a switch 56 of the separable contact type or of the static type controlled by a member 57 of the electromagnetic or respectively electronic type.
  • the control member 57 is connected to control terminals A1, A2.
  • the downstream terminals 37 and 37 'of the circuit breaker are wired respectively to the upstream terminals 38 and downstream 39 of the contactor.
  • the terminals 22,37,37 ′, 38,39 of the same pole are accessible frontally and advantageously located in a plane P perpendicular to the front faces of the circuit breaker and of the contactor, which allows the user to benefit from the good breaker cut-out quality a variable gauge contactor easy to connect to the circuit breaker.
  • the circuit breaker is associated with a contactor 40.
  • the circuit breaker comprises a movable contact bridge 20 which has two contacts 20a, 20b to cooperate with respective fixed contacts 34a, 34b carried by parts of fixed contact 30a, 30b.
  • Each of these comprises two parts 31a; 31b and 32a; 32b in the form of J, contiguous and mutually isolated by an insulating gap 33a; 33b, in the vicinity of cooling and arc splitting fins 46a, 46b.
  • the main downstream 37 and auxiliary 37 'downstream terminals are respectively connected to the parts 31b, 32b of the fixed part 30b and are wired, as described above, to the terminals 38, 39 of the contactor.
  • the parts 31a, 32a of the fixed part 30a are connected to the main upstream terminal 22 and respectively to an auxiliary upstream terminal 22 '.
  • a current limiting impedance Z is disposed between the upstream terminals 22,22 '. An opening of the contacts following a short circuit therefore causes the transient commissioning, that is to say during the duration of the arcing phenomenon, of the circuit terminal 22 - impedance Z - terminal 22 ', and therefore a limitation arc current.
  • the device can be composed of a circuit breaker 10 to which the contactor 40 is connected by plugging in according to arrow F (FIG. 8).
  • the contactor 40 has an upstream pin 38 and a downstream pin 39 connectable to respective downstream terminals 57,58.
  • the terminal 58 is connected on the one hand to a terminal 50 for connection with the charging circuit, on the other hand to the part 32 of the fixed contact part 30 by the path C2.
  • Terminal 57 is connected to part 31 by the auxiliary path C1.
  • the invention is applicable to single or double break circuit breakers, which can be combined with electromechanical or static contactors.

Landscapes

  • Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Disjoncteur électrique à soufflage magnétique comprenant une pièce de contact fixe composée de deux parties électriquement isolées. La partie auxiliaire 32 de la pièce de contact fixe 30 est raccordée à une borne auxiliaire 37' et comprend une branche déflectrice d'arc 36 disposée de manière qu'à l'ouverture des contacts le courant passe en sens opposés dans cette branche et dans la pièce de contact mobile 20. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un disjoncteur électrique à soufflage magnétique comprenant des contacts séparables respectivement situés sur une pièce de contact fixe et sur une pièce de contact mobile, cette dernière étant assujettie à un mécanisme de commande notamment déclenchable en cas de surintensité.
  • Le brevet EP-104 981 décrit un appareil disjoncteur-contacteur dont la partie disjoncteur comprend des contacts mécaniques séparables, ces contacts étant mis en série avec un interrupteur statique qui constitue la partie contacteur de l'appareil. Aux contacts est associée une électrode d'arc reliée à un circuit de dérivation de l'interrupteur statique. Le circuit de dérivation est agencé pour capter l'arc dès l'ouverture des contacts afin de protéger l'interrupteur statique. Dans cet appareil, le soufflage magnétique de l'arc mérite dans certains cas d'être accentué pour améliorer la qualité de coupure.
  • L'invention a notamment pour but de procurer de manière simple une excellente qualité de coupure dans un disjoncteur électromagnétique.
  • Elle a aussi pour but de faire bénéficier de cette coupure améliorée un appareil disposé en série avec les contacts séparables et facilement raccordable au disjoncteur.
  • Selon l'invention, dans un disjoncteur du type précité, la pièce de contact fixe comprend:
    • une première partie conductrice qui comporte au voisinage de la pièce de contact mobile une branche disposée de manière qu'à l'état fermé des contacts le courant passe en sens opposés dans cette branche et dans la pièce de contact mobile,
    • une deuxième partie conductrice qui est attenante à la première partie tout en étant isolée électriquement d'elle en fonctionnement normal par un intervalle isolant propre au saut d'arc,
    • la deuxième partie comprenant une branche déflectrice d'arc disposée de manière qu'à l'ouverture des contacts le courant passe en sens opposés dans cette branche et dans la pièce de contact mobile.

    Ainsi, par l'agencement décrit de la branche déflectrice, qui se trouve ou non dans le prolongement de la branche portant le contact fixe, on obtient un soufflage magnétique satisfaisant de l'arc même lorsque celui-ci a franchi l'intervalle d'isolement entre les deux parties de la pièce de contact fixe.
  • La branche déflectrice de la pièce de contact fixe peut être avantageusement raccordée à une borne auxiliaire du disjoncteur, de préférence accessible frontalement.
  • D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de l'exposé qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, illustré à titre d'exemple sur les figures.
    • La figure 1 représente schématiquement un disjoncteur mettant en oeuvre l'invention.
    • La figure 2 montre un mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 3 est une vue selon III-III d'un détail de la figure 2.
    • La figure 4 montre une variante de réalisation.
    • La figure 5 est une vue selon V-V d'un détail de la figure 4.
    • La figure 6 montre l'association du disjoncteur avec un contacteur, vue de devant.
    • La figure 7 montre en vue de côté l'association d'une variante du disjoncteur avec un contacteur.
    • La figure 8 représente en vue de côté une variante de réalisation du disjoncteur.
  • On voit sur la figure 1 un disjoncteur électrique 10 qui comprend dans un boîtier 11 un organe de coupure électromécanique muni d'une pièce de contact mobile 20 et d'une pièce de contact fixe 30.
  • La pièce de contact mobile 20 porte le contact mobile proprement dit 21 et elle est reliée par des conducteurs appropriés à une borne amont 22 du disjoncteur et de là par des câbles externes à une source d'énergie électrique à basse tension 23. Le terme disjoncteur couvre ici tout appareil du genre disjoncteur, en particulier les disjoncteurs-contacteurs ou d'autres associations d'un disjoncteur avec un autre appareil électrique.
  • La pièce de contact fixe 30 comprend deux parties 31,32 électriquement isolées l'une de l'autre par un intervalle d'isolement 33. La partie principale 31 de la pièce 30 porte le contact fixe proprement dit 34 et appartient à un chemincment normal de courant C1 ; la partie auxiliaire 32 de la pièce 30 appartient à un cheminement auxiliaire de courant C2 ; les cheminements C1 puis C2 sont parcourus par le courant respectivement quand les contacts 21,34 sont fermés puis pendant leur phase transitoire d'ouverture ; dans ce dernier cas, l'arc engendré entre les contacts saute en effet de la partie 31 à la partie 32 en franchissant l'intervalle isolant 33 ; les phases successives du phénomène d'arc sont indiquées en A1, A2, A3.
  • On remarque que les parties respectives 31,32 de la pièce de contact fixe 30 sont toutes deux en forme approximative de J et comportent ainsi chacune, dans le but de chasser l'arc vers la chambre de coupure 45, une branche 35,36 voisine du contact mobile et sensiblement parallèle à la pièce 20. Les branches 35,36 sont parcourues par un courant i₃₁, respectivement i₃₂ dans le sens inverse du courant i₂₀ dans la pièce voisine - bras ou pont - de contact mobile 20, et ce respectivement à l'état fermé et dans la phase transitoire d'ouverture.
  • Le chemin normal de courant C1 relie la partie principale 31 de la pièce de contact fixe 30 à une première borne aval 37 du disjoncteur et de là par un câble externe à une borne amont 38 d'un organe 40 à protéger - tel qu'un organe interrupteur statique, un contacteur ou une autre charge -. Le chemin auxiliaire de courant C2 relie la partie auxiliaire 32 de la pièce 30 à une deuxième borne aval 37' ou borne auxiliaire du disjoncteur ; la borne 37' est raccordée par un câble externe à une borne aval 39 de l'organe 40. La pièce de contact mobile 20 est reliée à la borne amont 22 du disjoncteur via un organe déclencheur magnétique ou magnétothermique 42 qui, par l'intermédiaire d'un mécanisme 43, commande l'ouverture des contacts dès qu'il détecte une surintensité. Un bouton de commande 44 permet également d'ouvrir et fermer les contacts.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 2, le disjoncteur comprend pour pièce de contact mobile 20 un pont à double coupure déplaçable en translation selon la flèche B. La branche déflectrice 36 de la partie 32 est contiguë à une chambre de coupure 45 contenant des ailettes de fractionnement d'arc 46. La partie 31 comprend une branche 47 de liaison avec la borne 37, parallèle à la branche 35 qui porte le contact fixe et reliée à cette branche par une branche perpendiculaire 48. La partie 32 comprend une branche 49 de raccordement avec les autres éléments du chemin de dérivation C2. La branche 49 est parallèle à la branche déflectrice 36 et lui est reliée par un pli ou une branche perpendiculaire 50 obtenue par pliage. Un espace d'air est prévu ou une pièce isolante 51, par exemple une couche mince isolante, peut être insérée entre les branches 36,49, ainsi qu'une pièce ferromagnétique 52 visant à améliorer l'induction magnétique produite par le courant dans la branche 36. Entre les branches 47,49, on a un espace d'air ou une couche diélectrique 53.
  • Dans la variante de la figure 4, la branche 35 de la partie 31 qui porte le contact fixe pénètre dans une ouverture 54 de la branche déflectrice 36 de la partie 32. Une couche isolante 55 est interposée près du bord de l'ouverture entre les branches 35,36.
  • Le disjoncteur représenté fonctionne de la manière suivante. On suppose qu'initialement les contacts sont fermés, le courant passant par le chemin C1. Lorsqu'une surintensité est détectée par l'organe magnétothermique 42, celui-ci réagit et le mécanisme 43 commande l'ouverture des contacts. L'arc qui apparaît entre les contacts 21,34 (état A1) se déplace vers la droite (figure 1) et saute l'intervalle isolant 33 (état A2). Le courant d'ouverture emprunte alors le cheminement de dérivation C2 ; comme il s'écoule dans la branche déflectrice 36 en sens opposé à son cheminement dans la pièce de contact mobile 20 (état A3), il en résulte une induction magnétique qui tend à poursuivre le soufflage de l'arc vers la droite (figure 1) et donc vers les ailettes de fractionnement.
  • On voit sur la figure 6 un exemple d'association du disjoncteur 10 avec un contacteur 40. Le contacteur 40 comprend un interrupteur 56 de type à contacts séparables ou de type statique commandé par un organe 57 de type électromagnétique ou respectivement électronique. L'organe de commande 57 est relié à des bornes de commande A1,A2. Les bornes aval 37 et 37' du disjoncteur sont câblées respectivement aux bornes amont 38 et aval 39 du contacteur. Les bornes 22,37,37',38,39 d'un même pôle sont accessibles frontalement et avantageusement situées dans un plan P perpendiculaire aux faces frontales du disjoncteur et du contacteur, ce qui permet à l'utilisateur de faire bénéficier de la bonne qualité de coupure du disjoncteur un contacteur de calibre variable facile à connecter au disjoncteur.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 7, le disjoncteur est associé à un contacteur 40. Le disjoncteur comprend un pont de contact mobile 20 qui présente deux contacts 20a,20b pour coopérer avec des contacts fixes respectifs 34a,34b portés par des pièces de contact fixe 30a,30b.
  • Chacune de celles-ci comprend deux parties 31a;31b et 32a;32b en forme de J, contiguës et isolées mutuellement par un intervalle isolant 33a;33b, au voisinage d'ailettes de refroidissement et de fractionnement d'arc 46a,46b. Les bornes aval principale 37 et auxiliaire 37' sont respectivement reliées aux parties 31b,32b de la pièce fixe 30b et sont câblées, comme décrit précédemment, aux bornes 38,39 du contacteur.
  • Les parties 31a,32a de la pièce fixe 30a sont raccordées à la borne amont principale 22 et respectivement à une borne amont auxiliaire 22'. Une impédance Z de limitation de courant est disposée entre les bornes amont 22,22'. Une ouverture des contacts consécutive à un court-circuit entraîne donc la mise en service transitoire, c'est-à-dire pendant la durée du phénomène d'arc, du circuit borne 22 - impédance Z - borne 22', et donc une limitation correspondante du courant d'arc.
  • Au lieu d'être constitué par l'interconnexion électrique de deux appareils 10,40 mécaniquement indépendants, le dispositif peut être composé d'un disjoncteur 10 auquel le contacteur 40 est rapporté par embrochage selon la flèche F (figure 8). Dans ce cas, le contacteur 40 présente une broche amont 38 et une broche aval 39 connectables à des bornes aval respectives 57,58. La borne 58 est connectée d'une part à une borne 50 de liaison avec le circuit de charge, d'autre part à la partie 32 de la pièce de contact fixe 30 par le chemin C2. La borne 57 est reliée à la partie 31 par le chemin auxiliaire C1.
  • L'invention est applicable aux disjoncteurs à simple ou double coupure, associables à des contacteurs électromécaniques ou statiques.

Claims (8)

  1. Disjoncteur à soufflage magnétique, comprenant
    - au moins un contact fixe et un contact mobile séparables et situés respectivement sur une pièce de contact fixe et une pièce de contact mobile, la pièce de contact mobile étant assujettie à un mécanisme de commande notamment déclenchable en cas de surintensité,
    - la pièce de contact fixe étant reliée à un organe électrique à protéger,
    caractérisé par le fait que la pièce de contact fixe (30) comprend
    - une premiére partie conductrice (31) qui comporte au voisinage de la pièce de contact mobile (20) une branche (35) disposée de manière que lorsque les contacts sont fermés le courant passe en sens opposés dans cette branche et dans la pièce de contact mobile,
    - une deuxième partie conductrice (32) qui est attenante à la première partie tout en étant électriquement isolée d'elle par un intervalle isolant (33) propre au saut d'arc, et qui comprend une branche déflectrice d'arc (36) disposée de manière qu'à l'ouverture des contacts le courant passe en sens opposés dans cette branche et dans la pièce de contact mobile.
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la deuxième partie (32) de la pièce de contact fixe (30) est formée par une pièce pliée, dont le pli (50) est situé au voisinage de l'intervalle de saut d'arc (33) et relie la branche déflectrice d'arc (36) à une branche de raccordement (47) avec l'organe à protéger (40).
  3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une couche isolante (51) est disposée entre la branche déflectrice (36) et la branche de raccordement (47).
  4. Disjoncteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'une pièce ferromagnétique (52) est disposée entre la branche déflectrice (36) et la branche de raccordement (47).
  5. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la première partie (31) de la pièce de contact fixe (30) présente une extrémité introduite dans une ouverture (54) de la branche déflectrice (36) de la deuxième partie (32) de la pièce de contact fixe, avec interposition d'un élément isolant électrique (55) entre l'extrémité et la branche déflectrice près du bord de l'ouverture.
  6. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la branche déflectrice d'arc (36) est une pièce en forme de J directement raccordée à une borne auxiliaire (37') du disjoncteur.
  7. Disjoncteur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des pôles à double coupure.
  8. Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend du côté amont une pièce de contact fixe (30a) munie de deux parties conductrices (31a,32a) séparées l'une de l'autre par un intervalle isolant (33a) propre au saut d'arc et interconnectables via une impédance (Z) de limitation du courant d'arc.
EP93402305A 1992-09-25 1993-09-21 Disjoncteur électrique à soufflage magnétique Expired - Lifetime EP0589779B1 (fr)

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FR9211569A FR2696273B1 (fr) 1992-09-25 1992-09-25 Disjoncteur électrique à soufflage magnétique.

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CN (1) CN1032338C (fr)
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