EP1548772A1 - Arc extinguishing installation for a circuit breaker with a double break - Google Patents

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EP1548772A1
EP1548772A1 EP03405920A EP03405920A EP1548772A1 EP 1548772 A1 EP1548772 A1 EP 1548772A1 EP 03405920 A EP03405920 A EP 03405920A EP 03405920 A EP03405920 A EP 03405920A EP 1548772 A1 EP1548772 A1 EP 1548772A1
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EP
European Patent Office
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arc
bridge
loop
quenching device
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03405920A
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German (de)
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EP1548772A8 (en
Inventor
Gerhard Schneider
Tudor Baiatu
Torsten Edler
Frank Wentzler
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz Holding AG
ABB Schweiz AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz Holding AG, ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz Holding AG
Priority to EP03405920A priority Critical patent/EP1548772A1/en
Publication of EP1548772A1 publication Critical patent/EP1548772A1/en
Publication of EP1548772A8 publication Critical patent/EP1548772A8/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
    • H01H1/2066—Fork-shaped bridge; Two transversally connected contact arms bridging two fixed contacts
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H73/02—Details
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of power switches for Low-voltage distribution networks. It relates to an arc quenching device for Circuit breaker with double break according to the preamble of patent claim 1.
  • installation switch-in switches serve the fast and easy Reliable protection of low-voltage cables, motors, apparatus and systems against the consequences of overload and short-circuit currents. They exhibit in the Generally a thermal actuator with a bimetal and a electromagnetic release with a coil and a punch on and off preferably a contact arrangement with double interruption.
  • a normal circuit breaker has a contact point, which consists of a fixed and a movable contact piece is formed.
  • the contact point is in one so-called pre-chamber, to which a quenching chamber with a Arc splitter stack connects.
  • the base points of the arc are of the fixed contact piece and the movable contact piece via arc guide rails passed to the arc splitter stack.
  • the arc widens immediately after the contact opening, and the inlet velocity of the arc in the Arc splitter stack is dependent on the so-called own blowing, i. the by the arc itself generated magnetic blowing field, the pressure conditions in the Arc, the shaping of the guide rails and the choice of contact material.
  • EP-A 642 199 a protective circuit with a reversible short-circuit current limiter for a DC link of an inverter circuit is shown.
  • the short circuit current limiter has a PTC thermistor PTC, ie with a positive temperature coefficient of electrical resistance.
  • PTC thermistor is based on a polymer composite whose polymer matrix is filled with a mixture of carbon, a metal such as Ni, and a boride, silicide, oxide or carbide such as TiC 2 , TiB 2 , MoSi 2 , V 2 O 3 .
  • Object of the present invention is in a circuit breaker with Double break the acceleration of the two by a shutdown movement of a Switching contact generated arc optimized separately. This task is done by an arc quenching device with the features of claim 1 and a Circuit breaker with the features of claim 10 solved.
  • advantageous Embodiments are evident from the dependent claims.
  • the core of the invention is in one only during a shutdown of the Circuit breaker current-carrying and comprising the two arc Arc extinguishing a asymmetrical with respect to the extinguishing chamber partition wall install trained blow loop.
  • This blow loop is so the Arc guide rails, which in turn are symmetrical with respect to Extinguishing chamber partition are arranged and on which the foot of the arc migrate, not assigned in a comparable mass, i. the two arcs are not blown or accelerated to the same extent by the blow loop.
  • the blown loop arranged in sections parallel to an arc track and is of a Flowed through which points in the same direction as the turn-off in the adjacent arc guide rail.
  • the blow loop is not in a vertical to the extinguishing chamber partition wall, two-dimensional surface, i. it also includes a component parallel to this partition. This will be for the return or Completion of the blown loop gained degrees of freedom, and the overall blowing effect All sections of the blow loop can be adjusted more easily.
  • the blown loop is geometrically or material technically with equipped with current-limiting features. Since the blown loop in nominal operation, i. When the switch contact is closed, no current flows, this affects the self-impedance the switch is not and hinders due to their low initial or cold resistance of a few m ⁇ also the commutation of the arc to the corresponding Arc run rails not. After commutation of both arcs is also the blow loop flows through current, as a result increases their impedance and limited the turn-off current.
  • a PTC thermistor i. a material with positive nonlinear temperature coefficient of resistivity.
  • Suitable metals such as Ni, Co, Fe, metallic alloys based on Ni, Co, Fe and NiCr, NiMn, NiFe, NiCrMn, NiCo, NiCoFe, CoFe, CrAlFe.
  • a magnetic shield the arc area including the arc guide rail provided. This will do that magnetic field generated by the arc extinguishing circuit and thereby caused Self-inflated strengthens.
  • the magnetic interaction between the both oppositely current-carrying arc restricted is also arranged parallel to the light guide rail section of the blower loop in the Shielded arc area included.
  • blower loop according to the invention is asymmetrical, a second blown loop is formed both geometrically and with respect to the current flow direction parallel to a second arranged on the bridge side arc run rail. This also increases the for the magnetic blowing effect on the second arc and the current the arc driving force.
  • the two blow loops are preferred connected in parallel and thus only ever about half the turn-off.
  • Fig.1 is an oblique view of a section of a single or multi-pole Circuit breaker with two series-connected switching contacts per pole.
  • a first Terminal 10 leads through the coil of a short-circuit current release 100 and a first connection conductor 11 to a first fixed contact 21. This is in closed Switch position (not shown) in electrical contact with a first bridge contact 31 of a movable fork-shaped contact bridge 3.
  • a second bridge contact 32 of Contact bridge 3 is in closed switch position in contact with a second Fixed contact 22, which via a second connecting conductor 12 on to a not shown overcurrent release and leads to a second terminal.
  • Both each formed by a fixed and bridge contact switching points is always a first or second arc extinguishing chamber assigned, which are separated by a not shown, in the space between the two splitter stacks 71,72 thinking extinguishing chamber partition.
  • Arc running rails 61,62 are the two connecting conductors 11,12 not mirror image formed with respect to this extinguishing chamber partition.
  • terminal-side arc runners 51,52 favors, migrates a first arc between the first terminal side arc runner 51 and the first one bridge-side arc runner 61 in the direction of a first Arc splitter stack 71, while a second arc between the second terminal side arc runner 52 and the second bridge side Arc track 62 moves toward a second arc splitter stack 72.
  • the arcs are thus generated by the self-generated magnetic fields along the arc runners in extinguishing chambers urged on the quenching plates cooled, divided into partial arcs and deleted.
  • first blow loop 81 in the form of a Wire loop or provided as a band-shaped stamped part.
  • first blower loop 81 flows at least part of the turn-off current from the first to the second arc through it first blower loop 81.
  • It comprises at least one Lorentz section 811, which geometrically arranged parallel to the first bridge-side arc run rail 61 and in which the current flow direction is the same as in the adjacent one Arc running rail 61.
  • the connecting conductors 11,12 which of the terminal contacts of the Switch lead to the fixed contacts 21,22, not symmetrical with respect to Erschkammennennwand are formed, is also the first blower loop 81 in this regard not symmetrical, but takes on the arrangement of said connecting conductors Consideration.
  • the Lorentz portion 811 of the first blown loop 81 over the entire length of the first bridge-side arc runner 61 to this parallel.
  • the blown loop 81 is completed by a return section 812, which according to the invention is not comparable with the Lorentz section 811 Extent parallel to the second bridge-side arc runner rail 62 is arranged.
  • the return 812 is located largely on the same side of the Extinguishing chamber partition wall as the Lorentz section 811, but not in the by the vertical projection of the Lorentz section 811 onto the extinguishing chamber partition wall defined area.
  • FIG. 2 shows a first shielding jacket 91 with a U-shaped cross-section.
  • a magnetically active material such as iron or steel
  • the first bridge side Arc running rail 61 and the Lorentz section 811 of the blower loop 81 includes.
  • a second shielding jacket 92 may be placed around the second arc runner 62.
  • the blown loop is preferred with turn-off current limiting properties fitted.
  • it may comprise a suitable inductance, which in shape a separate coil or as one or more additional loops is realized. Become these additional loops in sections led parallel to the Lorentz section, multiplied the magnetically effective current strength and increases the blowing effect on the Arc in addition.
  • a current limiting behavior by the Material selection can be achieved, all conductors come with an electric Resistance in question, which increases with increasing current, and below especially as a PTC thermistor or PTC resistor (positive temperature coefficient) Head known and mentioned above alloys or ceramic materials in Question.
  • PTC thermistor or PTC resistor positive temperature coefficient
  • inductive-geometric and resistive-material-dependent Variants can also be combined. It is important that the beginning or Cold resistance is not too high and the commutation of the arcs on the Bridge side rail contacts 41,42 and the associated training of the Arc extinguishing circuit is not obstructed.
  • FIG. 3 only the two arc rails 61,62 are shown, together with two electrically connected blow loops 81,82.
  • the first Bridge-side rail contact 41 performs a first
  • the first arc run rail 61 serving blower loop 81 to the second bridge-side rail contact 42 as already shown in the embodiment of FIG.
  • a second blower loop 82 between the rail contacts 41, 42 comprises a second Lorentz section 821, in which the current flows in parallel to the turn-off in the running rail 62.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Inserted in an arc quencher circuit, an asymmetric blowing loop has a Lorentz section (811) parallel to a running rail so as to amplify a magnetic blowing action on an electric arc. Fixed contacts (21,22) link to connection terminals in a safety switch and make contact via two bridge contacts (31,32) on a contact bridge (3). An independent claim is also included for a safety switch with a two-way interrupter switch.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungsschalter für Niederspannungsverteilungsnetze. Sie betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für Schutzschalter mit Doppelunterbrechung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to the field of power switches for Low-voltage distribution networks. It relates to an arc quenching device for Circuit breaker with double break according to the preamble of patent claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

In Niederspannungsverteilnetzen dienen Installationseinbauschalter dem raschen und zuverlässigen Schutz von unter Niederspannung stehenden Leitungen, Motoren, Apparaten und Anlagen vor den Folgen von Überlast und Kurzschlussströmen. Sie weisen im Allgemeinen einen thermischen Auslöser mit einem Bimetall und einen elektromagnetischen Auslöser mit einer Spule und einem Schlaganker auf sowie vorzugsweise eine Kontaktanordnung mit Doppelunterbrechung.In low-voltage distribution networks, installation switch-in switches serve the fast and easy Reliable protection of low-voltage cables, motors, apparatus and systems against the consequences of overload and short-circuit currents. They exhibit in the Generally a thermal actuator with a bimetal and a electromagnetic release with a coil and a punch on and off preferably a contact arrangement with double interruption.

Bei derartigen Schaltgeräten ist für die Lebensdauer und Schaltleistung von entscheidender Bedeutung, dass der beim Öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen nicht auf den Kontaktstücken verharrt, sondern möglichst schnell in einen Löschkammerbereich geführt wird, wo eine Kühlung und Löschung des Lichtbogens erfolgt. Jedes Verharren des Lichtbogens auf den Kontaktstücken, auch im Millisekundenbereich, führt zu erhöhtem Abbrand und Abnutzung der Kontaktstücke.In such switching devices is for the life and switching capacity of crucial importance that the opening of the contacts resulting arc not stuck to the contact pieces, but as quickly as possible in one Extinguishing chamber area is guided, where a cooling and extinguishing of the arc he follows. Any persistence of the arc on the contact pieces, also in the Millisecond range, leads to increased burnup and wear of the contact pieces.

Ein normaler Leitungsschutzschalter besitzt eine Kontaktstelle, die aus einem festen und einem bewegbaren Kontaktstück gebildet ist. Die Kontaktstelle befindet sich in einer sogenannten Vorkammer, an welche eine Löschkammer mit einem Lichtbogenlöschblechpaket anschliesst. Die Fusspunkte des Lichtbogens werden von dem festen Kontaktstück und dem beweglichen Kontaktstück über Lichtbogenleitschienen zu dem Lichtbogenlöschblechpaket geleitet. Der Lichtbogen weitet sich dabei unmittelbar nach der Kontaktöffnung auf, und die Einlaufgeschwindigkeit des Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpaket ist abhängig von der sogenannten Eigenblasung, d.h. dem durch den Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld, den Druckverhältnissen im Lichtbogen, der Formgebung der Leitschienen und der Wahl des Kontaktmaterials.A normal circuit breaker has a contact point, which consists of a fixed and a movable contact piece is formed. The contact point is in one so-called pre-chamber, to which a quenching chamber with a Arc splitter stack connects. The base points of the arc are of the fixed contact piece and the movable contact piece via arc guide rails passed to the arc splitter stack. The arc widens immediately after the contact opening, and the inlet velocity of the arc in the Arc splitter stack is dependent on the so-called own blowing, i. the by the arc itself generated magnetic blowing field, the pressure conditions in the Arc, the shaping of the guide rails and the choice of contact material.

Aus der EP-A 649 155 ist ein gattungsgemässer Schutzschalter mit Doppelunterbrechung bekannt, bei welchem in den Lichtbogenlöschkreis eine zusätzliche elektromagnetische Blasschlaufe zur Beschleunigung des Lichtbogenlaufs vorgesehen ist. Diese nur beim Abschaltvorgang stromdurchflossene Blasschlaufe ist symmetrisch zu einer Trennwand, welche zwei Löschkammern trennt, und geometrisch parallel zu den Lichtbogenleitschienen ausgebildet. Durch eine parallele Stromführung in der Blasschlaufe und den benachbarten Leitschienen wird die elektromagnetische Kraft auf den Lichtbogen verstärkt und seine Bewegung beschleunigt, daraus resultiert letztendlich eine höhere Schaltleistung.From EP-A 649 155 a generic circuit breaker with Double interruption known in which in the arc extinguishing an additional Electromagnetic blower loop is provided to accelerate the arc run. This blowing loop, which is only current during the switch-off process, is symmetrical to a partition that separates two extinguishing chambers and geometrically parallel to the Arc guide rails formed. By a parallel current flow in the blower loop and the adjacent guide rails becomes the electromagnetic force on the arc intensified and accelerated his movement, ultimately results in a higher Breaking capacity.

In der EP-A 642 199 ist eine Schutzschaltung mit einem reversiblen Kurzschlussstrombegrenzer für einen Zwischenkreis einer Wechselrichterschaltung dargestellt. Der Kurzschlussstrombegrenzer weist einen Kaltleiter mit PTC-Verhalten auf, d.h. mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes auf. Ein derartiger Kaltleiter beruht auf einem Polymerkomposit, dessen Polymermatrix gefüllt ist mit einem Gemisch aus Kohlenstoff, einem Metall wie beispielsweise Ni, sowie einem Borid, Silizid, Oxid oder Karbid wie beispielsweise TiC2, TiB2, MoSi2, V2O3.In EP-A 642 199 a protective circuit with a reversible short-circuit current limiter for a DC link of an inverter circuit is shown. The short circuit current limiter has a PTC thermistor PTC, ie with a positive temperature coefficient of electrical resistance. Such a PTC thermistor is based on a polymer composite whose polymer matrix is filled with a mixture of carbon, a metal such as Ni, and a boride, silicide, oxide or carbide such as TiC 2 , TiB 2 , MoSi 2 , V 2 O 3 .

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Schutzschalter mit Doppelunterbrechung die Beschleunigung der beiden durch eine Abschaltbewegung eines Schaltkontaktes erzeugten Lichtbogen getrennt zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen Schutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.Object of the present invention is in a circuit breaker with Double break the acceleration of the two by a shutdown movement of a Switching contact generated arc optimized separately. This task is done by an arc quenching device with the features of claim 1 and a Circuit breaker with the features of claim 10 solved. advantageous Embodiments are evident from the dependent claims.

Kern der Erfindung ist es, in einen nur während einem Abschaltvorgang des Schutzschalters stromdurchflossenen und die beiden Lichtbogen umfassenden Lichtbogenlöschkreis eine bezüglich der Löschkammertrennwand asymmetrisch ausgebildete Blasschlaufe einzubauen. Diese Blasschlaufe ist also den Lichtbogenleitschienen, welche ihrerseits symmetrisch bezüglich der Löschkammertrennwand angeordnet sind und auf welchen die Fusspunkte der Lichtbogen wandern, nicht in einem vergleichbaren Masse zugeordnet, d.h. die beiden Lichtbogen werden durch die Blasschlaufe nicht in demselben Umfang beblasen oder beschleunigt. Da die beiden Verbindungsleiter zu den Festkontakten der Lichtbogenlöscheinrichtung bezüglich der Löschkammertrennwand nicht symmetrisch angeordnet sind, können deren unterschiedliche Blaswirkungen auf die Lichtbogen durch die erfindungsgemässe Blasschlaufe besser in Betracht gezogen, ausgeglichen und gegebenenfalls kompensiert werden.The core of the invention is in one only during a shutdown of the Circuit breaker current-carrying and comprising the two arc Arc extinguishing a asymmetrical with respect to the extinguishing chamber partition wall install trained blow loop. This blow loop is so the Arc guide rails, which in turn are symmetrical with respect to Extinguishing chamber partition are arranged and on which the foot of the arc migrate, not assigned in a comparable mass, i. the two arcs are not blown or accelerated to the same extent by the blow loop. There the two connecting conductors to the fixed contacts of the arc quenching device with respect to the extinguishing chamber partition wall are not arranged symmetrically, can different blowing effects on the arc by the inventive Blow loop better considered, balanced and possibly compensated become.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Blasschlaufe abschnittsweise parallel zu einer Lichtbogenlaufschiene angeordnet und wird von einem Strom durchflossen, welcher in dieselbe Richtung zeigt wie der Abschaltstrom in der benachbarten Lichtbogenleitschiene. Dadurch werden die magnetischen Blaswirkungen der beiden Ströme auf den Lichtbogen kumuliert.In a preferred embodiment of the invention, the blown loop arranged in sections parallel to an arc track and is of a Flowed through which points in the same direction as the turn-off in the adjacent arc guide rail. As a result, the magnetic blowing effects of two currents are accumulated on the arc.

Gemäss einer weiteren Variante befindet sich die Blasschlaufe nicht in einer senkrecht zur Löschkammertrennwand stehenden zweidimensionalen Fläche, d.h. sie umfasst auch eine Komponente parallel zu dieser Trennwand. Dadurch werden für die Rückführung oder Vervollständigung der Blasschlaufe Freiheitsgrade gewonnen, und die Gesamt-Blaswirkung aller Abschnitte der Blasschlaufe lässt sich einfacher einstellen.According to another variant, the blow loop is not in a vertical to the extinguishing chamber partition wall, two-dimensional surface, i. it also includes a component parallel to this partition. This will be for the return or Completion of the blown loop gained degrees of freedom, and the overall blowing effect All sections of the blow loop can be adjusted more easily.

Bevorzugt wird die Blasschlaufe geometrisch oder materialtechnisch mit strombegrenzenden Eigenschaften ausgestattet. Da die Blasschlaufe im Nennbetrieb, d.h. bei geschlossenem Schaltkontakt, keinen Strom führt, beeinflusst dies die Eigenimpedanz des Schalters nicht und behindert infolge ihres geringen Anfangs- oder Kaltwiderstandes von einigen mΩ auch die Kommutierung des Lichtbogens auf die entsprechenden Lichtbogenlaufschienen nicht. Nach erfolgter Kommutierung beider Lichtbögen ist auch die Blasschlaufe stromdurchflossen, in der Folge nimmt deren Impedanz zu und begrenzt den Abschaltstrom.Preferably, the blown loop is geometrically or material technically with equipped with current-limiting features. Since the blown loop in nominal operation, i. When the switch contact is closed, no current flows, this affects the self-impedance the switch is not and hinders due to their low initial or cold resistance of a few mΩ also the commutation of the arc to the corresponding Arc run rails not. After commutation of both arcs is also the blow loop flows through current, as a result increases their impedance and limited the turn-off current.

In einer bevorzugten Ausführungsform der abschaltstrombegrenzenden Blasschlaufe ist diese zumindest abschnittsweise aus einem Kaltleiter, d.h. einem Material mit positivem nichtlinearem Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes, gefertigt. Mit zunehmender Eigenerwärmung des Kaltleiters steigt dessen Impedanz weiter an und verstärkt den strombegrenzenden Effekt Geeignet dazu sind insbesondere Metalle wie Ni, Co, Fe, metallische Legierungen auf der Basis von Ni, Co, Fe sowie NiCr, NiMn, NiFe, NiCrMn, NiCo, NiCoFe, CoFe, CrAlFe. In a preferred embodiment of the turn-off current limiting blown loop these at least in sections from a PTC thermistor, i. a material with positive nonlinear temperature coefficient of resistivity. With increasing self-heating of the PTC thermistor continues to increase its impedance and Strengthens the current-limiting effect Suitable metals such as Ni, Co, Fe, metallic alloys based on Ni, Co, Fe and NiCr, NiMn, NiFe, NiCrMn, NiCo, NiCoFe, CoFe, CrAlFe.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine magnetische Abschirmung des Lichtbogenbereichs inklusive der Lichtbogenleitschiene vorgesehen. Dadurch wird das durch den Lichtbogenlöschkreis erzeugte Magnetfeld und die dadurch bewirkte Eigenblasung verstärkt. Zudem wird die magnetische Wechselwirkung zwischen den beiden gegensinnig stromdurchflossenen Lichtbogen eingeschränkt. Vorteilhafterweise wird auch der parallel zur Lichtlaufschiene angeordnete Abschnitt der Blasschlaufe in den abgeschirmten Lichtbogenbereichs eingeschlossen.In a further embodiment of the invention is a magnetic shield the arc area including the arc guide rail provided. This will do that magnetic field generated by the arc extinguishing circuit and thereby caused Self-inflated strengthens. In addition, the magnetic interaction between the both oppositely current-carrying arc restricted. advantageously, is also arranged parallel to the light guide rail section of the blower loop in the Shielded arc area included.

Da die erfindungsgemässe Blasschlaufe asymmetrisch ist, wird eine zweite Blasschlaufe sowohl geometrisch als auch in Bezug auf die Stromflussrichtung parallel zu einer zweiten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene angeordnet. Dadurch erhöhen sich auch die für die magnetische Blaswirkung auf den zweiten Lichtbogen verantwortliche Stromstärke und die den Lichtbogen treibende Kraft. Die beiden Blasschlaufen sind bevorzugt parallelgeschaltet und führen somit nur je ungefähr den halben Abschaltstrom.Since the blower loop according to the invention is asymmetrical, a second blown loop is formed both geometrically and with respect to the current flow direction parallel to a second arranged on the bridge side arc run rail. This also increases the for the magnetic blowing effect on the second arc and the current the arc driving force. The two blow loops are preferred connected in parallel and thus only ever about half the turn-off.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in Schrägaufsicht jeweils eine Lichtbogenlöscheinrichtung in geöffneter Schalterstellung mit

  • Fig.1 einer ersten Blasschlaufe,
  • Fig.2 zusätzlich einer magnetischen Abschirmung, und
  • Fig.3 zwei Blasschlaufen.
    • The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. In Schrägaufsicht each show an arc quenching device in the open switch position
  • 1 a first blow loop,
  • 2 in addition a magnetic shield, and
  • 3 two blow loops.

    • Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst. Grundsätzlich sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.The reference numerals used in the drawings are in the list of reference numerals summarized. Basically, the same parts with the same reference numerals Mistake.

    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

    In Fig.1 ist in Schrägaufsicht ein Ausschnitt aus einem ein- oder mehrpoligen Schutzschalter mit zwei in Serie geschalteten Schaltkontakten je Pol. Eine erste Anschlussklemme 10 führt über die Spule eines Kurzschlussstromauslösers 100 und einen ersten Verbindungsleiter 11 zu einem ersten Festkontakt 21. Dieser ist in geschlossener Schalterstellung (nicht gezeigt) in elektrischem Kontakt mit einem ersten Brückenkontakt 31 einer beweglichen gabelförmigen Kontaktbrücke 3. Ein zweiter Brückenkontakt 32 der Kontaktbrücke 3 ist in geschlossener Schalterstellung in Kontakt mit einem zweiten Festkontakt 22, welcher über einen zweiten Verbindungsleiter 12 weiter zu einem nicht dargestellten Überstromauslöser und zu einer zweiten Anschlussklemme führt. Beiden durch je einen Fest- und Brückenkontakt gebildeten Schaltstellen ist jeweils eine erste beziehungsweise zweite Lichtbogenlöschkammer zugeordnet, welche getrennt sind durch eine nicht dargestellte, im Zwischenraum zwischen den beiden Löschblechstapeln 71,72 zu denkende Löschkammertrennwand. Im Gegensatz zu den nachfolgend eingeführten Lichtbogenlaufschienen 61,62 sind die beiden Verbindungsleiter 11,12 nicht spiegelbildlich ausgebildet bezüglich dieser Löschkammertrennwand.In Fig.1 is an oblique view of a section of a single or multi-pole Circuit breaker with two series-connected switching contacts per pole. A first Terminal 10 leads through the coil of a short-circuit current release 100 and a first connection conductor 11 to a first fixed contact 21. This is in closed Switch position (not shown) in electrical contact with a first bridge contact 31 of a movable fork-shaped contact bridge 3. A second bridge contact 32 of Contact bridge 3 is in closed switch position in contact with a second Fixed contact 22, which via a second connecting conductor 12 on to a not shown overcurrent release and leads to a second terminal. Both each formed by a fixed and bridge contact switching points is always a first or second arc extinguishing chamber assigned, which are separated by a not shown, in the space between the two splitter stacks 71,72 thinking extinguishing chamber partition. In contrast to the following introduced Arc running rails 61,62 are the two connecting conductors 11,12 not mirror image formed with respect to this extinguishing chamber partition.

    Wird im Kurzschluss- oder Überstromfall durch den Kurzschlussstromauslöser 10 oder den Überstromauslöser die Kontaktbrücke 3 von den Festkontakten 21,22 wegbewegt, bilden sich zwischen den Festkontakten 21,22 und den Brückenkontakten 31,32 zwei gegensinnig vom Abschaltstrom durchflossene Lichtbogen aus, deren brückenseitige Fusspunkte in der Folge von den Brückenkontakten 31,32 auf brückenseitige Laufschienenkontakte 41,42 kommutieren oder "springen". Durch die Form der (in der Anordnung nach Fig.1 "unteren ") brückenseitigen Lichtbogenlaufschienen 61,62 sowie der mit den Festkontakten 21,22 verbundenen (in der Anordnung nach Fig.1 "oberen") anschlussseitigen Lichtbogenlaufschienen 51,52 begünstigt, wandert ein erster Lichtbogen zwischen der ersten anschlussseitigen Lichtbogenlaufschiene 51 und der ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 61 in Richtung eines ersten Lichtbogenlöschblechpaketes 71, während sich ein zweiter Lichtbogen zwischen der zweiten anschlussseitigen Lichtbogenlaufschiene 52 und der zweiten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 62 zu einem zweiten Lichtbogenlöschblechpaket 72 hinbewegt. Beim Ausschalten werden somit die Lichtbögen durch die selbst erzeugten Magnetfelder entlang den Lichtbogenlaufschienen in Löschkammern gedrängt, an den Löschblechen gekühlt, in Teillichtbögen aufgeteilt und gelöscht.In the event of a short circuit or overcurrent caused by the short-circuit current release 10 or the overcurrent release the contact bridge 3 moves away from the fixed contacts 21,22, form between the fixed contacts 21,22 and the bridge contacts 31,32 two in opposite directions from the cut-off current through arc, the bridge side Feet points in the sequence of the bridge contacts 31,32 on the bridge side Track contacts 41,42 commute or "jump". Due to the shape of the (in the Arrangement according to Fig.1 "lower") bridge-side arc rails 61,62 and the one connected to the fixed contacts 21,22 (in the arrangement of Figure 1 "upper") terminal-side arc runners 51,52 favors, migrates a first arc between the first terminal side arc runner 51 and the first one bridge-side arc runner 61 in the direction of a first Arc splitter stack 71, while a second arc between the second terminal side arc runner 52 and the second bridge side Arc track 62 moves toward a second arc splitter stack 72. When switched off, the arcs are thus generated by the self-generated magnetic fields along the arc runners in extinguishing chambers urged on the quenching plates cooled, divided into partial arcs and deleted.

    Zwischen dem ersten brückenseitigen Laufschienenkontakt 41 und dem zweiten brückenseitigen Laufschienenkontakt 42 ist eine erste Blasschlaufe 81 in Form einer Drahtschlaufe oder als bandförmiges Stanzteil vorgesehen. Im Auslösefall fliesst zumindest ein Teil des Abschaltstromes vom ersten zum zweiten Lichtbogen durch diese erste Blasschlaufe 81. Sie umfasst zumindest einen Lorentzabschnitt 811, welcher geometrisch parallel zur ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 61 angeordnet ist und in welchem die Stromflussrichtung dieselbe ist wie in der benachbarten Lichtbogenlaufschiene 61. Dadurch wird die elektromagnetische Lorentzkraft auf den ersten Lichtbogen, welche diesen in Richtung des ersten Löschblechpakets 71 bewegt, verstärkt. Da die Verbindungsleiter 11,12, welche von den Anschlusskontakten des Schalters zu den Festkontakten 21,22 führen, nicht symmetrisch bezüglich der Löschkammertrennwand ausgebildet sind, ist auch die erste Blasschlaufe 81 diesbezüglich nicht symmetrisch, sondern nimmt auf die Anordnung der genannten Verbindungsleiter Rücksicht.Between the first bridge-side rail contact 41 and the second Bridge side rail contact 42 is a first blow loop 81 in the form of a Wire loop or provided as a band-shaped stamped part. When triggered, flows at least part of the turn-off current from the first to the second arc through it first blower loop 81. It comprises at least one Lorentz section 811, which geometrically arranged parallel to the first bridge-side arc run rail 61 and in which the current flow direction is the same as in the adjacent one Arc running rail 61. As a result, the electromagnetic Lorentz force on the first arc, which moves it in the direction of the first splitter stack 71, strengthened. Since the connecting conductors 11,12, which of the terminal contacts of the Switch lead to the fixed contacts 21,22, not symmetrical with respect to Erschkammennennwand are formed, is also the first blower loop 81 in this regard not symmetrical, but takes on the arrangement of said connecting conductors Consideration.

    In der Ausführungsform nach Fig.1 ist der Lorentzabschnitt 811 der ersten Blasschlaufe 81 über die gesamte Länge der ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 61 zu dieser parallel. Die Blasschlaufe 81 wird vervollständigt durch einen Rückführabschnitt 812, welcher erfindungsgemäss nicht in einem mit dem Lorentzabschnitt 811 vergleichbaren Ausmass parallel zur zweiten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 62 angeordnet ist. Bevorzugt liegt die Rückführung 812 grösstenteils auf derselben Seite der Löschkammertrennwand wie der Lorentzabschnitt 811, jedoch nicht in der durch die senkrechte Projektion des Lorentzabschnitts 811 auf die Löschkammertrennwand definierten Fläche.In the embodiment of Figure 1, the Lorentz portion 811 of the first blown loop 81 over the entire length of the first bridge-side arc runner 61 to this parallel. The blown loop 81 is completed by a return section 812, which according to the invention is not comparable with the Lorentz section 811 Extent parallel to the second bridge-side arc runner rail 62 is arranged. Preferably, the return 812 is located largely on the same side of the Extinguishing chamber partition wall as the Lorentz section 811, but not in the by the vertical projection of the Lorentz section 811 onto the extinguishing chamber partition wall defined area.

    In Fig.2 ist ein erster Abschirmmantel 91 mit einem U-förmigen Querschnitt dargestellt, welcher aus einem magnetisch wirksamen Material wie beispielsweise Eisen oder Stahl bevorzugt als einstückiges Schirmblech hergestellt ist und die erste brückenseitige Lichtbogenlaufschiene 61 sowie den Lorentzabschnitt 811 der Blasschlaufe 81 umfasst. Dadurch wird die Lichtbogenleitstrecke zwischen den beiden ersten Lichtbogenleitstrecken 51,61 magnetisch gegenüber dem Aussenraum und insbesondere gegenüber der zweiten Löschkammer abgeschirmt. Weiter wird die magnetische Beblasung oder Lorentzkraftverstärkung des ersten Lichtbogens durch den Lorentzabschnitt 811 durch den Abschirmmantel 91 zusätzlich verstärkt. Zudem wird die infolge gegensinniger Stromflussrichtungen bremsende magnetische Wirkung des Lorentzabschnitt 811 auf den zweiten Lichtbogen drastisch reduziert. Wie in Fig.2 dargestellt, kann zum selben Zweck auch ein zweiter Abschirmmantel 92 um die zweite Lichtbogenlaufschiene 62 gelegt sein.FIG. 2 shows a first shielding jacket 91 with a U-shaped cross-section. which is made of a magnetically active material such as iron or steel is preferably made as a one-piece shielding plate and the first bridge side Arc running rail 61 and the Lorentz section 811 of the blower loop 81 includes. As a result, the arc gap between the two first arc lines 51.61 magnetic with respect to the outside space and in particular to the second Shielding chamber shielded. Next is the magnetic blowing or Lorentz force amplification of the first arc through the Lorentz section 811 through the Shielding 91 additionally reinforced. In addition, due to gegensinniger Stromflussrichtungen braking magnetic effect of the Lorentz section 811 on the second arc drastically reduced. As shown in Figure 2, for the same purpose Also, a second shielding jacket 92 may be placed around the second arc runner 62.

    Die Blasschlaufe ist bevorzugt mit abschaltstrombegrenzenden Eigenschaften ausgestattet. Beispielsweise kann sie eine geeignete Induktivität umfassen, welche in Form einer separaten Spule oder als eine oder mehrere Zusatzschlaufen realisiert ist. Werden diese Zusatzschlaufen abschnittweise parallel zum Lorentzabschnitt geführt, vervielfacht sich die magnetisch wirksame Stromstärke und vergrössert die Blaswirkung auf den Lichtbogen zusätzlich. Andererseits kann ein strombegrenzendes Verhalten durch die Materialauswahl erreicht werden, dazu kommen sämtliche Leiter mit einem elektrischen Widerstand in Frage, welcher mit zunehmender Stromstärke ansteigt, und darunter insbesondere die als Kaltleiter oder PTC Widerstand (positiv temperature coefficient) Leiter bekannten und eingangs genannten Legierungen oder keramischen Werkstoffe in Frage. Selbstverständlich können induktiv-geometrisch und resistiv-materialabhängige Varianten auch kombiniert werden. Wichtig ist dabei, dass der Anfangs- oder Kaltwiderstand nicht zu hoch ist und die Kommutierung der Lichtbögen auf die brückenseitigen Laufschienenkontakte 41,42 und die damit einhergehende Ausbildung des Lichtbogenlöschkreises nicht behindert wird.The blown loop is preferred with turn-off current limiting properties fitted. For example, it may comprise a suitable inductance, which in shape a separate coil or as one or more additional loops is realized. Become these additional loops in sections led parallel to the Lorentz section, multiplied the magnetically effective current strength and increases the blowing effect on the Arc in addition. On the other hand, a current limiting behavior by the Material selection can be achieved, all conductors come with an electric Resistance in question, which increases with increasing current, and below especially as a PTC thermistor or PTC resistor (positive temperature coefficient) Head known and mentioned above alloys or ceramic materials in Question. Of course, inductive-geometric and resistive-material-dependent Variants can also be combined. It is important that the beginning or Cold resistance is not too high and the commutation of the arcs on the Bridge side rail contacts 41,42 and the associated training of the Arc extinguishing circuit is not obstructed.

    In Fig.3 sind nur die beiden Lichtbogenlaufschienen 61,62 dargestellt, zusammen mit zwei elektrisch parallelgeschalteten Blasschlaufen 81,82. Ausgehend vom ersten brückenseitiger Laufschienenkontakt 41 führt eine erste, die erste Lichtbogenlaufschiene 61 bedienende Blasschlaufe 81 zum zweiten brückenseitigen Laufschienenkontakt 42 wie im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 bereits dargestellt. Eine zweite Blasschlaufe 82 zwischen den Laufschienenkontakten 41,42 umfasst einen zweiten Lorentzabschnitt 821, in welchem der Strom parallel zum Abschaltstrom in der Laufschiene 62 fliesst. Durch die Parallelschaltung der beiden Blasschlaufen fliesst in jeder nur ungefähr der halbe Abschaltstrom des Lichtbogenlöschkreises.In Figure 3, only the two arc rails 61,62 are shown, together with two electrically connected blow loops 81,82. Starting from the first Bridge-side rail contact 41 performs a first, the first arc run rail 61 serving blower loop 81 to the second bridge-side rail contact 42 as already shown in the embodiment of FIG. A second blower loop 82 between the rail contacts 41, 42 comprises a second Lorentz section 821, in which the current flows in parallel to the turn-off in the running rail 62. By the Parallel connection of the two blow loops flows in each only about half Shutdown current of the arc extinguishing circuit.

    BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

    1010
    Erste AnschlussklemmeFirst connection terminal
    100100
    KurzschlussstromauslöserShort circuit current release
    1111
    Erster VerbindungsleiterFirst connection conductor
    1212
    Zweiter VerbindungsleiterSecond connection conductor
    2121
    Erster FestkontaktFirst fixed contact
    2222
    Zweiter FestkontaktSecond fixed contact
    33
    KontaktbrückeContact bridge
    3131
    Erster BrückenkontaktFirst bridge contact
    3232
    Zweiter BrückenkontaktSecond bridge contact
    4141
    Erster brückenseitiger LaufschienenkontaktFirst bridge side rail contact
    4242
    Zweiter brückenseitiger LaufschienenkontaktSecond bridge side rail contact
    5151
    Erste anschlussseitige Lichtbogenlaufschiene First connection-side arc runner
    5252
    Zweite anschlussseitige LichtbogenlaufschieneSecond connection-side arc runner
    6161
    Erste brückenseitige LichtbogenlaufschieneFirst bridge-side arc runner
    6262
    Zweite brückenseitige LichtbogenlaufschieneSecond bridge-side arc runner
    7171
    Erstes LichtbogenlöschblechpaketFirst arc splitter stack
    7272
    Zweites LichtbogenlöschblechpaketSecond arc splitter package
    8181
    Erste BlasschlaufeFirst blow loop
    811811
    Erster LorentzabschnittFirst Lorentz section
    812812
    Erster RückführungsabschnittFirst return section
    8282
    Zweite BlasschlaufeSecond blow loop
    821821
    Zweiter LorentzabschnittSecond Lorentz section
    822822
    Zweiter RückführungsabschnittSecond return section
    9191
    Erster magnetischer AbschirmmantelFirst magnetic shielding jacket
    9292
    Zweiter magnetischer AbschirmmantelSecond magnetic shielding jacket

    Claims (10)

    Lichtbogenlöscheinrichtung für Schutzschalter mit Doppelunterbrechung, umfassend zwei Festkontakte (21,22), welche mit Anschlussklemmen des Schutzschalters verbindbar und durch zwei Brückenkontakte (31,32) einer beweglichen Kontaktbrücke (3) kontaktierbar sind, zwei durch eine Löschkammertrennwand getrennte Löschkammern mit je einem Lichtbogenlöschblechpaket (71,72) und je zwei Lichtbogenlaufschienen (51,61; 52,62), wovon eine anschlussseitige Lichtbogenlaufschiene (51,52) mit einem Festkontakt (21,22) verbunden ist und eine brückenseitige Lichtbogenlaufschiene (61,62) zur Übernahme eines Lichtbogens von einem Brückenkontakt (31,32) der Kontaktbrücke (3) ausgebildet ist, eine mit den beiden brückenseitigen Lichtbogenlaufschienen (61,62) verbundene erste Blasschlaufe (81) zur Erzeugung einer in Richtung des ersten Löschblechpakets (71) gerichteten Lorentzkraft auf einen zwischen der ersten brückenseitigen und der ersten anschlussseitigen Lichtbogenleitschiene (51,61) bestehenden ersten Lichtbogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasschlaufe (81) bezüglich der Löschkammertrennwand asymmetrisch ausgebildet ist.Arc quenching device for circuit breaker with double break, comprising two fixed contacts (21, 22) which can be connected to connection terminals of the circuit breaker and can be contacted by two bridge contacts (31, 32) of a movable contact bridge (3), two extinguishing chambers separated by an extinguishing chamber dividing wall, each having one arc splitter stack (71, 72) and two arc runners (51, 61; 52, 62), of which one connection-side arc runner (51, 52) is connected to a fixed contact (21, 22) and one bridge-side arc runner rail (61, 62) is designed to take over an arc from a bridge contact (31, 32) of the contact bridge (3), a first blower loop (81) connected to the two bridge-side arc runners (61, 62) for generating a Lorentz force directed in the direction of the first breaker pack (71) onto a first arc present between the first bridge-side and the first connection-side arc guide rail (51, 61), characterized in that the blower loop (81) is formed asymmetrically with respect to the extinguishing chamber partition wall. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blasschlaufe (81) einen ersten Lorentzabschnitt (811) aufweist, welcher geometrisch parallel zu der ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene (61) derart angeordnet ist, dass die Stromrichtung im ersten Lorentzabschnitt (811) mit der Richtung eines Abschaltstromes in der ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene (61) übereinstimmt.Arc quenching device according to claim 1, characterized in that the first blowing loop (81) has a first Lorentzabschnitt (811) which is geometrically parallel to the first bridge-side arc runner (61) arranged such that the current direction in the first Lorentzabschnitt (811) with the direction a turn-off current in the first bridge-side arc run rail (61) coincides. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blasschlaufe (81) einen ersten Rückführabschnitt (812) aufweist, dessen Projektion senkrecht zur Löschkammertrennwand von einer Projektion des Lorentzabschnitts (811) senkrecht zur Löschkammertrennwand verschieden ist.Arc quenching device according to claim 2, characterized in that the first blowing loop (81) has a first return section (812) whose projection is perpendicular to the extinguishing chamber partition wall of a projection of the Lorentzabschnitts (811) perpendicular to the extinguishing chamber partition wall. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blasschlaufe (81) strombegrenzende Eigenschaften aufweist. Arc quenching device according to one of claims 1-3, characterized in that the first blowing loop (81) has current-limiting properties. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die strombegrenzenden Eigenschaften der Blasschlaufe (81) durch ein Kaltleitermaterial bestimmt sind.Arc quenching device according to claim 4, characterized in that the current-limiting properties of the blown loop (81) are determined by a PTC thermistor material. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der ersten Löschkammer magnetisch abgeschirmt ist.Arc quenching device according to one of claims 1-3, characterized in that at least a part of the first quenching chamber is magnetically shielded. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstückiges Formteil mit einem U-förmigen Profil aus einem magnetischen Material die erste brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene (61) und einen dazu geometrisch parallel angeordneten Lorentzabschnitt (811) der Blasschlaufe (81) teilweise umgibt.Arc quenching device according to claim 6, characterized in that a one-piece molded part with a U-shaped profile of a magnetic material, the first bridge-side arc runner (61) and a geometrically parallel arranged Lorentzabschnitt (811) of the blower loop (81) partially surrounds. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur ersten Blasschlaufe (81) elektrisch parallelgeschaltete zweite Blasschlaufe (82) zur Erzeugung einer in Richtung des zweiten Löschblechpakets (72) gerichteten Lorentzkraft auf einen zwischen der zweiten brückenseitigen und der zweiten anschlussseitigen Lichtbogenleitschiene (52,62) bestehenden zweiten Lichtbogen vorgesehen ist.Arc quenching device according to one of Claims 1-7, characterized in that a second blowing loop (82) electrically connected in parallel with the first blowing loop (81) generates a Lorentz force directed in the direction of the second splitter stack (72) between one of the second bridge-side and the second connection-side Arc guide rail (52,62) existing second arc is provided. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Blasschlaufen je über einen Lorentzabschnitt (811,821) und einen Rückführabschnitt (812,822) verfügen, welche sich auf derselben Seite der Löschkammertrennwand befinden.Arc quenching device according to claim 8, characterized in that both blower loops each have a Lorentz section (811, 821) and a return section (812, 822) which are located on the same side of the extinguishing chamber dividing wall. Schutzschalter mit Doppelunterbrechung, umfassend zwei Anschlussklemmen (11), einen auf eine Kontaktbrücke (3) wirkenden Kurzschlussstromauslöser (100) und eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Double-breaker circuit breaker comprising two terminals (11), a short-circuit current release (100) acting on a contact bridge (3) and a Arc quenching device according to one of the preceding claims.
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