EP1032942A1 - Schaltgerät mit lichtbogen-löscheinrichtung - Google Patents

Schaltgerät mit lichtbogen-löscheinrichtung

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EP1032942A1
EP1032942A1 EP98962230A EP98962230A EP1032942A1 EP 1032942 A1 EP1032942 A1 EP 1032942A1 EP 98962230 A EP98962230 A EP 98962230A EP 98962230 A EP98962230 A EP 98962230A EP 1032942 A1 EP1032942 A1 EP 1032942A1
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EP
European Patent Office
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arc
wall
insulating strip
chamber
quenching
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EP98962230A
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EP1032942B1 (de
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Ludwig Niebler
Christian Schreckinger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36Metal parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns

Definitions

  • the invention relates to a switching device with a fixed contact and a movable contact, which together form a contact point, and with an arc extinguishing device which serves to extinguish an arc occurring at this contact point and which has an assembly designed as an arc chamber composed of a plurality of parallel means of an insulating strip Spaced quenching plates and a first and a second arc guide plate, the two arc guide plates are each arranged adjacent to one of the outer quenching plates of the arc quenching device and wherein the insulating strip has a wall forming the arc chamber closure at which the quenching plates end.
  • a generic switching device has been available on the electrical market for some time.
  • an electric arc occurs at the opening contact points when electrical currents are switched off.
  • This arc causes wear at the contact points by burning off the contact material and delays the disconnection of the circuit, since the current continues to flow through the arc until it goes out.
  • electrical switching or Protective devices with a certain output or more are equipped with an arc extinguishing device.
  • Such an arc extinguishing device often consists of an arc chamber 1 with arc guide plates 2 and 3 and various components which, among other things, also perform fluidic tasks.
  • the arcing device 1 is designed as a package of U-shaped die-cut quenching plates 4, which are arranged in parallel and are kept at a distance.
  • a strip of insulating material usually a volcanic fever strip 5 is folded around the quenching plates 4, which keeps the quenching plates 4 at a distance and combines them into an assembly. Openings 6 are punched in the insulating strips 5, which, among other things, influence the flow conditions in the arc chamber 1.
  • the baffles 2 and 3 are arranged at the upper and lower ends of the arc chamber 1 according to FIG. 4.
  • the upper arc guide plate 2 forms a contact point 8 together with a movable contact bridge 7.
  • FIG. 6 shows in a cross-sectional representation of the arc extinguishing device the migration of the arc from the contact point into the arc chamber.
  • the arc guide plates 2 and 3 are shaped and arranged in such a way that they lead the arc to the arc chamber 1 as quickly as possible .
  • the arc 9 is then extinguished in the inner part of the arc chamber 1.
  • flow or thermomechanical forces occur between the quenching plates 4 and the arc guide plates 2 and 3. If the arc guiding plates 2 and 3 are not fixed stably enough, which is often not sufficient due to the structural conditions, they touch the outer quenching plates 4 and weld them to them. This reduces the efficiency of the arc chamber 1 for further extinguishing processes. With particularly strong arcs like this As a result of short-circuit shutdowns, there is a risk that they will pass through the arc chamber and short-circuit behind it. In this case, the arc chamber is no longer extinguishing.
  • the arc baffles are kept relatively short, i.e. not to the end of the arc chamber where the quenching plates end. Another option is to completely dispense with the lower arc guide plate.
  • the very short arc guiding plates are either not mechanically supported at all or an additional plastic part is used to support them, but this is associated with corresponding additional costs.
  • the solution with short baffles has the significant disadvantage that the entire volume of the inner part of the arc chamber may not be optimally used during the extinguishing process.
  • the invention has for its object to improve a switching device of the type mentioned above so that the arc chamber is optimally used in its extinguishing effect, and at the same time the risk is eliminated that the arc short-circuits in the space behind the arc chamber.
  • the object is achieved in that one of the arc baffles protrudes beyond the wall of the insulating strip into a space behind the arc chamber and at the same time the other of the arc baffles is sealed off from the space behind the arc chamber by the wall of the insulating strip in connection with a housing wall.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention exists when one of the arc guiding plates is supported in such a way that an approach to the nearest quenching plate is prevented.
  • the arc baffle which is sealed off from the space behind the arc chamber, extends to the wall of the insulating strip except for an assembly play in order to optimally utilize the arc chamber in its extinguishing effect.
  • the solution according to the invention requires neither additional parts nor additional assembly steps.
  • the solution can be implemented in a simple manner by means of a slightly increased material expenditure and thus low additional costs for the insulating strip.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an arc extinguishing device according to the invention in cooperation with a contact point
  • FIG. 2 shows a sectional view of an arc extinguishing device according to the invention in cooperation with a contact point
  • FIGS. 1 and 2 show an arc chamber of the arc extinguishing devices according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 shows an arc quenching device in a known design
  • 5 shows the arc arrester of the arc extinguishing device according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a cross-sectional illustration of the known arc extinguishing device with illustration of the extinguishing effect in connection with the migration of the arc into the arc chamber.
  • FIG. 1 shows an arc extinguishing device consisting of an arc chamber 10 with an upper 11 and a lower arc guide plate 12.
  • the arc chamber 10 is designed as a package of U-shaped stamped quenching plates 13 which are arranged in parallel and are kept at a distance.
  • An insulating strip 14 is folded around the quenching plates 13, which keeps the quenching plates 13 at a distance and combines them into an assembly.
  • the insulating strip 14 has a wall 15 forming the arc chamber end, on which the quenching plates 13 end.
  • the upper arc guide plate 11, which is arranged parallel to the uppermost quenching plate 13, forms, together with a movable contact bridge 16, a contact point 17 at which, when the contact is opened, i.
  • an arc forms when the switching device trips.
  • the lower arc guide plate 12 Arranged parallel to the lowest extinguishing plate 13 is the lower arc guide plate 12, which projects beyond the wall 15 of the insulating strip 14 into the space behind the arc chamber 10.
  • the lower arc guide plate 12 is supported on a protruding tab 18 of the wall 15, so that on the one hand an approach to the nearest quenching plate 13 is prevented and on the other hand a migration of the arc base at the lower arc guide plate 12 into the space behind the arc chamber 10 is excluded becomes.
  • the upper arc guide plate 11 is guided to a projecting tab 19 of the wall 15 except for an assembly game. It is in a groove 20 of the housing, from which the housing Sea section 21 is shown. The fixation in the housing also ensures that the upper arc baffle 11 cannot approach the upper arc 13 of the arc chamber 10.
  • the mode of operation of the arc quenching device improved in this way can be seen from FIG.
  • the arc guide plates 11 and 12 have a length that optimally utilizes the arc chamber 10, while at the same time the risk of a short circuit of the arc behind the arc chamber 10 is eliminated by the support of the lower arc guide plate 12 and the partitioning of the upper arc guide plate 11. As measures for this, the wall 15 was extended upwards and downwards by projecting tabs 18 and 19.
  • Figure 3 shows the arc chamber 10 with the package consisting of the quenching plates 13, which is held together by the insulating strip 14.
  • the wall 15 is extended up and down by projecting tabs 18 and 19 as mentioned above.

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Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Schaltgerät mit einer optimal genutzten Lichtbogenkammer (10) geschaffen. Hierzu ist ein unteres Lichtbogenleitblech (12) in einen hinter der Lichtbogenkammer (10) liegenden Raum erstreckt und ein oberes Lichtbogenleitblech (11) gegenüber diesen Raum durch entsprechende Ausbildung eines Isolierstreifens (14) der Lichtbogenkammer (10) abgeschottet. Der Isolierstreifen (14) ist hierfür mit überstehenden Lappen (18, 19) versehen.

Description

Beschreibung
Schaltgerät mit Lichtbogen-Löscheinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem festen Kontakt und einem beweglichen Kontakt, die gemeinsam eine Kontaktstelle bilden, und mit einer zur Löschung eines an dieser Kontaktstelle auftretenden Lichtbogens dienenden Lichtbogen- Löscheinrichtung, die eine als Lichtbogenkammer ausgebildete Baugruppe aus mehreren mittels eines Isolierstreifens parallel, auf Abstand gehaltenen Löschblechen sowie ein erstes und ein zweites Lichtbogenleitblech umfaßt, wobei die beiden Lichtbogenleitbleche jeweils einem der äußeren Löschbleche der Lichtbogen-Löscheinrichtung benachbart angeordnet sind und wobei der Isolierstreifen eine den Lichtbogenkammer- Abschluß bildende Wand aufweist, an der die Löschbleche enden.
Ein gattungsgemäßes Schaltgerät ist seit geraumer Zeit am Elektromarkt erhältlich. Bei derartigen Schalt- bzw. Schutzgeräten entsteht beim Abschalten von elektrischen Strömen an den sich öffnenden Kontaktstellen ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen verursacht an den Kontaktstellen durch Abbrand des Kontaktmaterials einen Verschleiß und verzögert das Frei- schalten des Stromkreises, da der Strom über den Lichtbogen solange weiterfließt, bis dieser erlischt. Um den Schaden durch den Lichtbogen einzuschränken, sind elektrische Schaltbzw. Schutzgeräte ab einer bestimmten Leistung mit einer Lichtbogen-Löscheinrichtung ausgerüstet .
Eine derartige Lichtbogen-Löscheinrichtung besteht gemäß Figur 4 häufig aus einer Lichtbogenkammer 1 mit Lichtbogenleitblechen 2 und 3 und diversen Komponenten, welche unter anderem auch strömungstechnische Aufgaben erfüllen. Die Lichtbogenk-am er 1 ist gemäß Figur 5 als Paket aus U-för- mig gestanzten Löschblechen 4 ausgeführt, welche parallel angeordnet sind und auf Abstand gehalten werden. Um die Löschbleche 4 herum ist ein Streifen aus isolierendem Material, meist ein Vulkanfieberstreifen 5, gefaltet, der die Löschbleche 4 auf Abstand hält und zu einer Baugruppe zusammenfaßt. In den Isolierstreifen 5 sind Öffnungen 6 gestanzt, die unter anderem die Strömungsverhältnisse in der Lichtbogenkammer 1 beeinflussen. Die Leitbleche 2 und 3 sind am oberen und am unteren Ende der Lichtbogenkammer 1 gemäß Figur 4 angeordnet. Das obere Lichtbogenleitblech 2 bildet zusammen mit einer beweglichen Kontaktbrücke 7 eine Kontaktstelle 8.
Figur 6 zeigt in einer Querschnittsdarstellung der Lichtbo- gen-Löscheinrichtung die Wanderung des Lichtbogens von der Kontaktstelle in die Lichtbogenkammer. Beim Öffnen der Kontaktstelle 8 entsteht ein Lichtbogen 9 zwischen den sich voneinander entfernenden Kontakten. Durch elektromagnetische Kräfte wird der Lichtbogen 9 in Richtung der Lichtbogen- Löschkammer 1 bewegt. Die Lichtbogenfußpunkte des Lichtbogens
9 an den Austrittstellen der Lichtbogenleitbleche 2 und 3 wandern dabei von der Kontaktstelle 8 weg entlang der mit dem Stromkreis elektrisch verbundenen Lichtbogenleitbleche 2 und 3. Dabei sind die Lichtbogenleitbleche 2 und 3 so geformt und angeordnet, daß sie den Lichtbogen möglichst rasch zur Lichtbogenkammer 1 hinführen. Im inneren Teil der Lichtbogenkammer 1 wird der Lichtbogen 9 dann gelöscht. Während des beschriebenen Ablaufs treten ström- bzw. thermomechanische Kräfte zwischen den Löschblechen 4 und den Lichtbogenleitblechen 2 und 3 auf. Werden die Lichtbogenleitbleche 2 und 3 nicht stabil genug fixiert, was aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten oftmals nicht ausreichend gelingt, so berühren sie die äußeren Löschbleche 4 und verschweißen mit diesen. Hierdurch wird die Effizienz der Lichtbogenkammer 1 für weitere Lösch- ablaufe gemindert. Bei besonders starken Lichtbögen wie sie als Folge von Kurzschlußabschaltungen auftreten besteht die Gefahr, daß diese die Lichtbogenkammer durchlaufen und sich dahinter kurzschließen. In diesem Fall ist die Löschwirkung der Lichtbogenkammer nicht mehr gegeben.
Um das Kurzschließen des Lichtbogens im Raum hinter der Lichtbogenkammer zu vermeiden, sind bisher folgende Lösungen bekannt. Die Lichtbogenleitbleche werden relativ kurz gehalten, d.h. nicht bis zum Ende der Lichtbogenkammer, wo die Löschbleche enden, geführt. Eine andere Möglichkeit ist der gänzliche Verzicht auf das untere Lichtbogenleitblech. Üblicherweise werden die sehr kurzgehaltenen Lichtbogenleitbleche entweder überhaupt nicht mechanisch abgestützt oder aber es wird zur Abstützung ein zusätzliches Kunststoffteil einge- setzt, was allerdings mit entsprechenden Mehrkosten verbunden ist. Die Lösung mit kurzen Leitblechen hat den bedeutenden Nachteil, daß unter Umständen nicht das gesamte Volumen des inneren Teils der Lichtbogenkammer beim Löschvorgang optimal ausgenutzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Lichtbogenkammer in ihrer Löschwirkung optimal ausgenutzt wird, und dabei zugleich die Gefahr ausgeschaltet wird, daß sich der Lichtbogen im Raum hinter der Lichtbogenkammer kurzschließt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eines der Lichtbogenleitbleche über die Wand des Isolierstreifens hinaus in einen hinter der Lichtbogenkammer liegenden Raum übersteht und zugleich das andere der Lichtbogenleitbleche gegenüber dem hinter der Lichtbogenkammer liegenden Raum durch die Wand des Isolierstreifens in Verbindung mit einer Gehäusewand abgeschottet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird ein optimaler Wirkungsgrad der Lichtbogen-Löscheinrichtung erreicht. Durch die angegebene Abschottung des einen der Lichtbogenleitbleche wird verhindert, daß sich der Lichtbogen im Raum hinter der Lichtbogenkammer kurzschließen kann .
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht, wenn eines der Lichtbogenleitbleche derart abgestützt ist, daß eine Annäherung an das nächstliegende Löschblech verhindert wird.
Vorteilhafterweise erfolgt die Abstützung an der Wand des
Isolierstreifens. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das gegenüber dem hinter der Lichtbogenkammer liegenden Raum abgeschottete Lichtbogenleitblech bis auf ein Montagespiel an die Wand des Isolierstreifens heranreicht, um die Lichtbogenkam- er in ihrer Löschwirkung optimal auszunutzen.
Die erfindungsgemäße Lösung erfordert weder zusätzliche Teile noch zusätzliche Montageschritte. Durch geringfügig erhöhten Materialaufwand und damit geringe Mehrkosten für den Isolier- streifen läßt sich die Lösung auf einfache Weise realisieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lichtbogen-Löscheinrichtung in Zusammenwirkung mit einer Kontaktstelle,
FIG 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lichtbogen-Löscheinrichtung in Zusammenwirkung mit einer Kontaktstelle,
FIG 3 eine Lichtbogenkammer der Lichtbogen-Löscheinrich- tungen gemäß Figur 1 und 2 ,
FIG 4 eine Lichtbogen-Löscheinrichtung in bekannter Ausführung, FIG 5 die Lichtbogenk-ammer der Lichtbogen-Löscheinrichtung gemäß Figur 4 und FIG 6 eine Querschnittsdarstellung der bekannten Lichtbogen-Löscheinrichtung mit Darstellung der Löschwirkung in Verbindung mit der Wanderung des Lichtbogens in die Lichtbogenkammer.
In Figur 1 ist eine Lichtbogen-Löscheinrichtung bestehend aus einer Lichtbogenkammer 10 mit einem oberen 11 und einem unte- ren Lichtbogenleitblech 12 dargestellt. Die Lichtbogenkammer 10 ist als Paket aus U-förmig gestanzten Löschblechen 13 ausgeführt, die parallel angeordnet sind und auf Abstand gehalten sind. Um die Löschbleche 13 herum ist ein Isolierstreifen 14 gefaltet, der die Löschbleche 13 auf Abstand hält und zu einer Baugruppe zusammenfaßt. Der Isolierstreifen 14 weist eine den Lichtbogenkammer-Abschluß bildende Wand 15 auf, an der die Löschbleche 13 enden. Das obere Lichtbogenleitblech 11, das parallel zum obersten Löschblech 13 angeordnet ist, bildet zusammen mit einer beweglichen Kontaktbrücke 16 eine Kontaktstelle 17, an der sich bei Öffnung des Kontakts, d.h. bei Auslösung des Schaltgeräts ein Lichtbogen bildet. Parallel zum untersten Löschblech 13 ist das untere Lichtbogenleitblech 12 angeordnet, das über die Wand 15 des Isolierstreifens 14 hinaus in den hinter der Lichtbogenkammer 10 liegenden Raum übersteht. Das untere Lichtbogenleitblech 12 stützt sich an einem überstehenden Lappen 18 der Wand 15 ab, so daß einerseits eine Annäherung an das nächstliegende Löschblech 13 verhindert wird und andererseits zugleich ein Auswandern des Lichtbogenfußpunkts am unteren Lichtbogenleit- blech 12 in den hinter der Lichtbogenkammer 10 liegenden Raum ausgeschlossen wird.
Das obere Lichtbogenleitblech 11 ist bis auf ein Montagespiel an einen überstehenden Lappen 19 der Wand 15 geführt. Es steckt in einer Nut 20 des Gehäuses, von dem hier der Gehäu- seausschnitt 21 dargestellt ist. Durch die Fixierung in dem Gehäuse wird ebenfalls erreicht, daß sich das obere Lichtbogenleitblech 11 an das obere Löschblech 13 der Lichtbogenkammer 10 nicht annähern kann. Der obere überstehende Lappen 19 der Wand 15 bewirkt in Verbindung mit dem Gehäuse eine Abschottung des oberen Lichtbogenleitblechs 11 gegenüber dem hinter der Lichtbogenkammer 10 liegenden Raum, was den oben erwähnten unerwünschten Kurzschluß des Lichtbogens verhindert. Die Wirkungsweise der in dieser Weise verbesserten Lichtbogen-Löscheinrichtung ist aus Figur 2 ersichtlich. Einerseits weisen die Lichtbogenleitbleche 11 und 12 eine die Lichtbogenkammer 10 optimal ausnutzende Länge auf, wobei zugleich durch die Abstützung des unteren Lichtbogenleitblechs 12 und die Abschottung des oberen Lichtbogenleitblechs 11 die Gefahr eines Kurzschlusses des Lichtbogens hinter der Lichtbogenkammer 10 ausgeschaltet wird. Als Maßnahmen wurden hierzu die Wand 15 nach oben und unten zu durch überstehende Lappen 18 und 19 verlängert.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist es darüber hinaus zweckmäßig, das Lichtbogenleitblech 12 auch nach unten hin durch das Gehäuse abzustützen, so daß ebenso wie beim oberen Lichtbogenleitblech 11 eine solche Abschottung besteht, daß der Lichtbogenfußpunkt lediglich bis zur Wand 15 des Isolierstreifens 14 wandern kann.
Figur 3 zeigt die Lichtbogenkammer 10 mit dem aus den Löschblechen 13 bestehenden Paket, das durch den Isolierstreifen 14 zusammengehalten wird. Die Wand 15 ist nach oben und unten hin durch überstehende Lappen 18 und 19 wie oben erwähnt verlängert .

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät mit einem festen Kontakt und einem beweglichen Kontakt, die gemeinsam eine Kontaktstelle (17) bilden, und mit einer zur Löschung eines an dieser Kontaktstelle (17) auftretenden Lichtbogens dienenden Lichtbogen-Löscheinrichtung, die eine als Lichtbogenkammer (10) ausgebildete Baugruppe aus mehreren mittels eines Isolierstreifens (14) parallel, auf Abstand gehaltenen Löschblechen (13) sowie ein erstes (11) und ein zweites Lichtbogenleitblech (12) umfaßt, wobei die beiden Lichtbogenleitbleche (11, 12) jeweils einem der äußeren Löschbleche (13) der Lichtbogen-Löscheinrichtung benachbart angeordnet sind und wobei der Isolierstreifen (14) eine den Lichbogenkammer-Abschluß bildende Wand (15) auf- weist, an der die Löschbleche (13) enden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eines der Lichtbogenleitbleche (11 oder 12) über die Wand (15) des Isolierstreifens
(14) hinaus in einen hinter der Lichbogenkammer (10) liegenden Raum übersteht und das andere Lichtbogenleitblech (11 oder 12) gegenüber dem hinter der Lichbogenkammer (10) liegenden Raum durch die Wand (15) des Isolierstreifens (14) in Verbindung mit einer Gehäusewand (21) abgeschottet ist.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß eines der Lichtbogenleitbleche (11, 12) derart abgestützt ist, daß eine Annäherung an das nächstliegende Löschblech (13) verhindert wird.
3. Schaltgerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Abstützung an der Wand
(15) des Isolierstreifens (14) erfolgt.
4. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das gegenüber dem hinter der Lichtbogenkammer (10) liegenden Raum abgeschottete Lichtbogenleitblech (11) bis auf ein Montagespiel an die Wand (15) des Isolierstreifens (14) heranreicht.
EP98962230A 1997-11-21 1998-11-09 Schaltgerät mit lichtbogen-löscheinrichtung Expired - Lifetime EP1032942B1 (de)

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PCT/DE1998/003272 WO1999027553A1 (de) 1997-11-21 1998-11-09 Schaltgerät mit lichtbogen-löscheinrichtung

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EP (1) EP1032942B1 (de)
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