EP2795643A1 - Schaltgeraet geeignet fuer einen gleichstrombetrieb - Google Patents

Schaltgeraet geeignet fuer einen gleichstrombetrieb

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EP2795643A1
EP2795643A1 EP12798778.2A EP12798778A EP2795643A1 EP 2795643 A1 EP2795643 A1 EP 2795643A1 EP 12798778 A EP12798778 A EP 12798778A EP 2795643 A1 EP2795643 A1 EP 2795643A1
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EP
European Patent Office
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contact
arc
switching device
contacts
extinguishing
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EP12798778.2A
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EP2795643B1 (de
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Karsten Gerving
Volker Lang
Johannes Meissner
Ralf Thar
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Eaton Intelligent Power Ltd
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns

Definitions

  • Such a switching device is known from EP 2 061 053 A2.
  • a switching device for DC applications there is proposed to use the housing of a switching device for AC applications, wherein additionally at least one magnet is provided which has a magnetic field with substantially transverse to the separation paths of the current paths of the AC switching device field lines.
  • the housing In the housing, three receiving areas are provided for each one flow path, wherein each current path is associated with a movable switching contact element and two opposing fixed switching contact elements.
  • the three movable switching contact elements are jointly movable between a closed position, which corresponds to the switched-on state of the switching device, and an open position, which corresponds to a switched-off state of the switching device.
  • DC applications In DC applications, erasure of an arc can not be achieved due to zero current passage, as in AC applications, DC applications require the provision of a magnetic field which drives the arc into one of the arc quenching devices.
  • This magnetic field is formed by permanent magnets, wherein a magnetic field is established with field lines in an orientation which extend transversely to the separation lines and generate a Lorenz force on these arcs forming parting lines, which the arcs in the direction of one of
  • Arc quenching drives In this case, an arc between a first contact pair in the direction of a first arc quenching device and the arc between a second contact pair in a second
  • a switching device suitable for a DC operation which comprises at least one pair of contacts with a first contact and a second contact, wherein at least one of the two contacts is movable and the two contacts in an on state of the switching device in contact and in a turned off state of the switching device are out of contact with each other.
  • the switching device comprises an arc runner arrangement, which generates a magnetic field at least in the region of the contact pair, and a first arc guide arrangement, by means of which an arc occurring between the contacts is conducted with a first current direction to a quenching device for extinguishing the arc.
  • a second arc guide arrangement which generates a magnetic field at least in the region of the contact pair
  • a first arc guide arrangement by means of which an arc occurring between the contacts is conducted with a first current direction to a quenching device for extinguishing the arc.
  • Arcing device provided by means of which an arc occurring between the contacts with one of the first current direction opposite second current direction to the extinguishing device for extinguishing the arc is passed.
  • Extinguishing device is directed.
  • a permanent magnetic field is generated by means of permanent magnets in order to provide a magnetic field in a simple manner and current-independent.
  • the first arc guide arrangement is designed such that an arc is deflected with a first current direction in a first direction of rotation and directed to the extinguishing device.
  • the second arc guide arrangement is arranged such that an arc is deflected with a second current direction in a direction of rotation opposite to the first direction of rotation and directed to the extinguishing device. This means that the arc is deflected regardless of its current direction and is driven into the extinguishing device.
  • the paths which the arc must cover until it reaches the extinguishing device are preferably the same size in order to achieve the same switching behavior of the switching device in both current directions
  • the first contact is a stationary fixed contact and the second contact is a movable contact.
  • the arc is deflected by the second contact on a side facing away from the first contact side of the second contact.
  • the arc is thus deflected to the rear of the movable contact, wherein the erasing device is arranged on the back of the movable contact.
  • the arc is driven in a direction in the quenching device, which is approximately parallel to the direction of movement of the movable contact.
  • the movable contact moves when opening the contact pair in the direction of the extinguishing device, so that the arc in the shortest path in the
  • Extinguishing device can be directed.
  • the extinguishing device is preferably as a deion-quenching chamber with a plurality of mutually electrically isolated, arranged parallel to each other
  • the extinguishing device is preferably used as a preassembled unit that can be used in a housing of the switching device.
  • the quenching plates are preferably aligned parallel to the direction of movement of the at least one movable contact.
  • the arc guide assemblies each have a first baffle and a second baffle, wherein the two first baffles extend from the first contact in opposite directions and in the direction of the extinguishing device.
  • the first two baffles can accommodate the extinguishing device between them.
  • the second baffles even in the transitions between the fixed contact carrier and the second baffles, designed without interruption. This avoids standing electric arcs, which can lead to burnup and thus to a shorter service life.
  • the two second baffles are preferably arranged on a contact carrier, which carries the second contact, wherein they can extend in opposite directions.
  • a contact carrier which carries the second contact, wherein they can extend in opposite directions.
  • the second baffles are angled at their free ends in the direction of the extinguishing device.
  • the baffles therefore remain substantially plate-shaped, which simplifies the production of baffles.
  • a second variant is characterized in that the second baffles are bent annularly at their free ends. The second baffles thus each form a ring section with an im
  • the arc runner assembly comprises in a preferred embodiment at least one permanent magnet disposed between two pole plates, the contact pair being disposed between the pole plates. By the two pole plates a homogeneous magnetic field is generated.
  • the switching device can be designed as a double-breaking switching device with two pairs of contacts, wherein the two pairs of contacts each have a first contact and a second contact.
  • the second contacts are in this case arranged on a bridge contact piece which is movable relative to the first contacts. In the switched on State of the switching device, the second contacts are each in contact with one of the first contacts, wherein the bridge switching piece electrically connects the two second contacts.
  • Figure 3 is a side view of the circuit arrangement in a simplified representation
  • FIG. 4 shows an arc runner arrangement for a switching device according to FIG. 1.
  • FIGS 1 to 3 show the switching device 1 according to the invention in perspective views, wherein in Figure 2, a housing 6 of the switching device for the sake of clarity is not shown and in Figure 3 in addition, the arc runner assembly has been omitted. Figures 1 to 3 will be described together below.
  • the electrical switching device 1 comprises a total of two poles, d. H. two switching paths, namely a first switching path 2 and a second switching path 3.
  • Switching tracks 2, 3 are each provided with a switch, as explained in more detail below, and thus can be electrically interrupted.
  • the two switching paths 2, 3 can each be integrated into a DC circuit and serve to interrupt a current flow.
  • the first switching path 2 is shown on the left and the second switching path 3 on the right.
  • the first switching path 2 is first representatively explained, wherein the second switching path 3 is mirror-image constructed in principle identical. Differences will be explained later.
  • the two switching paths 2, 3 with respect to the arc line and deletion designed differently.
  • both variants were shown in the switching device 1.
  • the switches can also be designed completely identical.
  • the switching device 1 comprises a housing 6, in which the switches are explained in more detail below, are added.
  • the first switching path 2 comprises a first switching path
  • the two terminals 4, 5 are rectified on the same side of the housing 6 led out of this.
  • the first terminal 4 leads to a first contact pair 7, which in a first
  • Switching chamber 26 of the housing 6 is arranged.
  • the second connection 5 leads to a second contact pair 8, which is arranged in a second switching chamber 27 of the housing 6.
  • the two switching chambers 26, 27 are electrically isolated from each other in the housing 6, arranged side by side.
  • the first terminal 4 is electrically connected to a first fixed contact carrier 10, on which a first contact 9 of the first contact pair 7 is arranged.
  • a second contact 11 is movably arranged.
  • the second contact 11 is vertically adjustable in the representation shown in Figure 1.
  • the second contact 11 is on an electrically conductive contact carrier in the form of a bridge contact piece 12th
  • switched state is the first contact 9 and the second contact 11 held in contact with each other.
  • the two contacts 9, 11 are kept out of contact with each other.
  • Bridge contact piece 12 also carries a hidden here and therefore not visible second contact of the second contact pair 8, wherein the bridge contact piece 12, the two second contacts 11 electrically interconnects.
  • the second contact of the second contact pair 8 is arranged adjustable to a first contact of the second contact pair 8, wherein the first contact of the second contact pair 9 arranged on a second fixed contact carrier, which is electrically connected to the second terminal 5.
  • the first switching path 2 is thus either closed or interrupted at both contact pairs 7, 8.
  • a first erasing device 14 is provided vertically above the first contact pair 7 and a second erasing device, not shown here for reasons of clarity, is provided vertically above the second contact pair 8, the two erasing devices 14 being constructed identically to one another.
  • the first extinguishing device 14 is arranged on a side facing away from the first contact 9 side of the bridge contact piece 12.
  • the first extinguishing device 14 comprises first extinguishing plates 15, which are arranged parallel to one another and parallel to the
  • FIG. 4 shows by way of example the first arc runner arrangement 16, which shows a permanent magnet 28.
  • the permanent magnet 28 is arranged between two flux guides 29, 30 running parallel to the permanent magnet 28.
  • the flux-conducting pieces 29, 30 and the permanent magnet 28 are in turn arranged between an outer pole plate 18 and an inner pole plate 19.
  • the first arc runner assembly 16 has a substantially U-shaped profile. Furthermore, the inner pole plate 19, the interior of the first arc runner assembly 16 has a substantially U-shaped profile. Furthermore, the inner pole plate 19, the interior of the first arc runner assembly 16 has a substantially U-shaped profile. Furthermore, the inner pole plate 19, the interior of the first arc runner assembly 16 has a substantially U-shaped profile. Furthermore, the inner pole plate 19, the interior of the first arc runner assembly 16 has a substantially U-shaped profile. Furthermore, the inner pole plate 19, the interior of the
  • Switching device 1 has and adjacent to the second arc running arrangement 17, a slot 33 through which the bridge contact piece 12th
  • Arc runner assembly 16 ' form a stronger magnetic field than at the outer edges.
  • a continuous plate-shaped spacer 32 is provided of electrically insulating material.
  • a shielding plate 35 is also provided on the spacer 32 in order to shield the magnetic fields generated by the permanent magnets 28, 28 'downwards.
  • an actuating device is generally provided in the rule, which has a magnetic switching coil, wherein the
  • the arc guiding devices 20, 21 of the two contact pairs 7, 8 are of identical design, reference being made below to the arc guiding devices 20, 21 of the first contact pair 7.
  • a first arc guiding device 20 and a second arc guiding device 21 are provided.
  • the first arc guiding device 20 serves to conduct a
  • a Lorenz force is applied to the arc.
  • a first baffle 22 is used and a second baffle 24 to drive the arc into the first eraser 14.
  • the first baffle 22 is connected to the first fixed contact carrier 10 and initially extends horizontally to the left in the orientations of the switching device 1 shown in Figure 1 and is then deflected 90 ° and leads vertically upwards.
  • the second baffle 24 is formed on the bridge switch piece 12 and leads slightly bent upward to the left.
  • the arc is therefore formed between these two baffles 22, 24 continues, and is deflected 90 ° upwards.
  • the arc will run along the rear side of the bridge contact piece 12 facing away from the first contact 9, the arc being successively driven into the gap between the individual first extinguishing plates 15.
  • blowout openings 34 for blowing out the
  • a first guide plate 23 first leads from the first fixed contact carrier 10 to the right and is then angled vertically upwards at 90 °.
  • a second baffle 25 which is formed by the bridge switching piece 12, slightly bent upward, so that an arc is first deflected to the side to the right and then upwards. Subsequently, the arc is applied to the back of the
  • Bridge switching piece 12 on one side facing away from the first contact 9 driven and guided there successively between the first quenching plates 15.
  • the first fixed contact carrier 10 and the first baffles 22, 23 are U-shaped, wherein the first guide plates 22, 23 are executed parallel to their ends and straight. In this area, take the first two baffles 22, 23, the first erase 14 between them, wherein the quenching plates 15 are arranged parallel to the free ends of the first baffles 22, 23.
  • the arc guiding devices 20, 21 and the first erasing device for the first contact pair 7 are identical to the arc guiding devices and the second erasing device for the second contact pair 8 is formed.
  • the Lichtbogenleit noiseen 20 ', 21' of the second switching path 3 are basically the same structure as the Lichtbogenleit respondeden 20, 21 of the first switching path 2. In their function matching components are the same reference numerals, but a superscript added, provided.
  • the second switching path 3 differ in the example shown only with respect to the second baffles 24 ', 25'. This further embodiment of the second baffles 24 ', 25' is integrated into the same switching device 1 for ease of illustration.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (1) geeignet für einen Gleichstrombetrieb umfassend mindestens ein Kontaktpaar (7, 8) mit einem ersten Kontakt (9) und einem zweiten Kontakt (11), wobei zumindest einer der beiden Kontakte (11) beweglich ist und die beiden Kontakte (9, 11) in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts (1) in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts (1) außer Kontakt zueinander sind, eine Lichtbogentreiberanordnung (16, 17), die zumindest im Bereich des Kontaktpaares (7, 8) ein Magnetfeld erzeugt, und eine erste Lichtbogenleitanordnung (20), mittels derer ein zwischen den Kontakten (9, 11) auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer Löscheinrichtung (14) zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird, wobei eine zweite Lichtbogenleitanordnung (21) vorgesehen ist, mittels derer ein zwischen den Kontakten (9, 11) auftretender Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung entgegen gesetzten zweiten Stromrichtung zu der genannten Löscheinrichtung (14) zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.

Description

SCHALTGERAET GEEIGNET FUER EINEN GLEICHSTROMBETRIEB
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb, welches mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt umfasst, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt zueinander sind. Ferner umfasst das Schaltgerät eine Lichtbogentreiberanordnung, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares ein Magnetfeld erzeugt, sowie eine erste
Lichtbogenleitanordnung, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
Ein solches Schaltgerät ist aus der EP 2 061 053 A2 bekannt. Zur Schaffung eines Schaltgeräts für Gleichstromanwendungen wird dort vorgeschlagen, das Gehäuse eines Schaltgeräts für Wechselstromanwendungen zu verwenden, wobei zusätzlich mindestens ein Magnet vorgesehen ist, der ein Magnetfeld mit im wesentlichen quer zur Trennstrecken der Strombahnen des Wechselstromschaltgeräts verlaufende Feldlinien aufweist. In dem Gehäuse sind drei Aufnahmebereiche für jeweils eine Strombahn vorgesehen, wobei jeder Strombahn ein bewegbares Schaltkontaktelement sowie zwei einander gegenüberliegende feststehende Schaltkontaktelemente zugeordnet ist. Die drei bewegbaren Schaltkontaktelemente sind dabei gemeinsam zwischen einer Schließstellung, die dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, und einer Öffnungsstellung, die einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, bewegbar. Den einzelnen Strombahnen sind jeweils zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen zugeordnet, die jeweils in Form von einzelnen übereinander angeordneten, elektrisch voneinander isolierten Löschblechen ausgebildet sind. Außerdem weist jede Strombahn zwei Trennstrecken auf, die sich bei geöffneten bewegbaren Schaltkontaktelementen zwischen deren Enden und den diesen Enden zugeordneten ersten und zweiten feststehenden Schaltkontaktelementen ausbilden. Beim Öffnen der Schaltkontaktelemente bildet sich entlang der
Trennstrecken jeweils ein Lichtbogen, der mit Hilfe der
Lichtbogenlöscheinrichtungen gelöscht werden kann. Da bei
Gleichstromanwendungen das Löschen eines Lichtbogens nicht aufgrund eines Nulldurchgangs des Stroms, wie bei Wechselstromanwendungen, erreicht werden kann, bedarf es bei Gleichstromanwendungen dem Vorsehen eines Magnetfeldes, welches den Lichtbogen in eine der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Dieses Magnetfeld wird durch Permanentmagneten gebildet, wobei ein Magnetfeld mit Feldlinien in einer Ausrichtung aufgebaut wird, die quer zu den Trennstrecken verlaufen und auf sich längs dieser Trennstrecken bildenden Lichtbögen eine Lorenzkraft erzeugen, welche die Lichtbögen in Richtung auf eine der
Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Hierbei wird ein Lichtbogen zwischen einem ersten Kontaktpaar in Richtung einer ersten Lichtbogenlöscheinrichtung und der Lichtbogen zwischen einem zweiten Kontaktpaar in eine zweite
Lichtbogenlöscheinrichtung getrieben. Da die Bewegung der Lichtbögen von der Stromrichtung abhängig ist, ist das Schaltgerät nur für eine Stromrichtung, d.h. Polung, geeignet. Würde das Schaltgerät auch in einer umgekehrten Stromrichtung betrieben, würden die Lichtbögen nicht in die Lichtbogenlöscheinrichtungen getrieben werden, sondern in die entgegengesetzte Richtung zu einer Schaltbrücke. Selbst wenn man die magnetische Polung einer der Lichtbogenlöscheinrichtungen umdrehen würde, so würde stets einer der Lichtbögen in Richtung zur Schaltbrücke laufen, was eine reduzierte Lebensdauer zur Folge hätte, da die Schaltbrücke oder andere Bauteile auf Dauer beschädigt oder sogar zerstört würden.
Die EP 0 789 372 Bl zeigt ebenfalls ein Schaltgerät der eingangs genannten Art. Ein Festkontakt ist hierbei mit einem feststehenden Bogenläufer versehen, der kreisbogenförmig gestaltet ist. An einem bewegbaren Kontakt ist ein bewegbarer Bogenläufer vorgesehen, wobei sich zwischen den beiden Bogenläufern ein
Lichtbogen ausbilden kann, der über die Lichtbogentreiberanordnung je nach
Stromrichtung in unterschiedliche Richtungen bewegt wird. Je nach Stromrichtung des Lichtbogens wird dieser entweder in einem ersten Drehsinn oder in einem dem ersten Drehsinn entgegen gesetzten zweiten Drehsinn um einen Mittelpunkt umgelenkt, wobei der Mittelpunkt dem Mittelpunkt des feststehenden Bogenläufers entspricht. Ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung wird in einen ersten Bogenläuferkanal und ein Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung
entgegengesetzten zweiten Stromrichtung wird in einen zweiten Bogenläuferkanal gelenkt. Die beiden Bogenläuferkanäle verlaufen um den Mittelpunkt herum und sind, durch eine isolierende Wand voneinander getrennt, nebeneinander angeordnet. Die Bogenläuferkanäle sind jeweils Bestandteil einer Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens. Die Löscheinrichtungen umfassen ferner Löschbleche, die gegenüber dem stationären Bogenläufer radial verlaufend angeordnet sind. Die Löschbleche sind derart angeordnet, dass sie beide Bogenläuferkanäle überdecken und somit Teil beider Löscheinrichtungen sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereit zu stellen, dass polaritätsunabhängig betrieben werden kann und das möglichst einfach aufgebaut ist.
Die Aufgabe wird durch ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb gelöst, welches mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt umfasst, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt zueinander sind. Ferner umfasst das Schaltgerät eine Lichtbogentreiberanordnung, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares ein Magnetfeld erzeugt, sowie eine erste Lichtbogenleitanordnung, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird. Darüber hinaus ist eine zweite
Lichtbogenleitanordnung vorgesehen, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung entgegen gesetzten zweiten Stromrichtung zur Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
Von Vorteil ist hierbei, dass die beiden Lichtbogenleitanordnungen derart gestaltet sind, dass der Lichtbogen unabhängig von seiner Stromrichtung in dieselbe
Löscheinrichtung gelenkt wird. Hierbei sind keine speziellen isolierenden Trennwände erforderlich, um den Lichtbogen in unterschiedliche Löscheinrichtungen oder in unterschiedliche Bereiche ein und derselben Löscheinrichtung zu lenken. Vorzugsweise wird ein Permanentmagnetfeld mittels Permanentmagneten erzeugt, um ein Magnetfeld auf einfache Art und Weise und stromunabhängig bereitzustellen.
Die erste Lichtbogenleitanordnung ist derart gestaltet, dass ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung in einem ersten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung geleitet wird. Die zweite Lichtbogenleitanordnung ist derart angeordnet, dass ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung in einem zum ersten Drehsinn entgegen gesetzten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung geleitet wird. Das bedeutet, dass der Lichtbogen unabhängig von seiner Stromrichtung umgelenkt wird und in die Löscheinrichtung getrieben wird. Hierbei sind die Wege, die der Lichtbogen bis zum Erreichen der Löscheinrichtung zurücklegen muss, vorzugsweise gleich groß, um in beiden Stromrichtungen ein gleiches Schaltverhalten des Schaltgeräts zu
gewährleisten.
Vorzugweise ist der erste Kontakt ein unbeweglicher Festkontakt und der zweite Kontakt ein beweglicher Kontakt. Hierbei wird der Lichtbogen um den zweiten Kontakt auf eine vom ersten Kontakt abgewandte Seite des zweiten Kontakts umgelenkt. Der Lichtbogen wird somit auf die Rückseite des beweglichen Kontaktes umgelenkt, wobei die Löscheinrichtung auf der Rückseite des beweglichen Kontakts angeordnet ist. Der Lichtbogen wird in einer Richtung in die Löscheinrichtung getrieben, die annähernd parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts ist. Der bewegliche Kontakt bewegt sich beim Öffnen des Kontaktpaares in Richtung zur Löscheinrichtung, so dass der Lichtbogen auf kürzestem Wege in die
Löscheinrichtung geleitet werden kann.
Die Löscheinrichtung ist vorzugsweise als Deion-Löschkammer mit einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten, parallel zueinander angeordneten
Löschblechen ausgebildet. Somit ist es möglich, standardisierte Bauteile zu verwenden und bevorzugt die Löscheinrichtung als vormontierte Baueinheit vorzusehen, die in ein Gehäuse des Schaltgeräts eingesetzt werden kann. Hierbei sind die Löschbleche vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung des zumindest einen beweglichen Kontakts ausgerichtet.
Die Lichtbogenleitanordnungen weisen jeweils ein erstes Leitblech und ein zweites Leitblech auf, wobei die beiden ersten Leitbleche ausgehend vom ersten Kontakt in entgegengesetzten Richtungen und in Richtung zur Löscheinrichtung verlaufen. Die beiden ersten Leitbleche können die Löscheinrichtung zwischen sich aufnehmen. Vorzugsweise sind die zweiten Leitbleche, auch in den Übergängen zwischen dem Festkontaktträger und den zweiten Leitblechen, unterbrechungsfrei gestaltet. Dadurch werden stehende Lichtbögen vermieden, die zu einem Abbrand und damit zu einer geringeren Lebensdauer führen können.
Die beiden zweiten Leitbleche sind vorzugsweise an einem Kontaktträger, der den zweiten Kontakt trägt, angeordnet, wobei sie in entgegengesetzten Richtungen verlaufen können. Bei einer ersten Variante der zweiten Leitbleche ist vorgesehen, dass die zweiten Leitbleche an ihren freien Enden in Richtung zur Löscheinrichtung abgewinkelt sind. Die Leitbleche bleiben daher im wesentlichen plattenförmig, was die Fertigung der Leitbleche vereinfacht. Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Leitbleche an ihren freien Enden ringförmig umgebogen sind. Die zweiten Leitbleche bilden somit jeweils einen Ringabschnitt mit einem im
Verhältnis zur Materialdicke größeren Durchmesser, so dass der Lichtbogen leichter umgelenkt wird. Jedoch stellt sich die Herstellung komplizierter dar, als bei plattenförmigen zweiten Leitblechen. Die Lichtbogentreiberanordnung umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest einen Permanentmagneten, der zwischen zwei Polplatten angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar zwischen den Polplatten angeordnet ist. Durch die beiden Polplatten wird ein möglichst homogenes Magnetfeld erzeugt. Das Schaltgerät kann als doppelt unterbrechendes Schaltgerät mit zwei Kontaktpaaren ausgebildet sein, wobei die beiden Kontaktpaare jeweils einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweisen. Die zweiten Kontakte sind hierbei auf einem zu den ersten Kontakten beweglichen Brückenschaltstück angeordnet. Im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts sind die zweiten Kontakte jeweils mit einem der ersten Kontakte in Kontakt, wobei das Brückenschaltstück die beiden zweiten Kontakte elektrisch miteinander verbindet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Hierin zeigen:
Figur 1 einen perspektivischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Schaltgerät,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Schaltanordnung des
Schaltgeräts gemäß Figur 1 ohne Gehäuse,
Figur 3 eine Seitenansicht der Schaltanordnung in vereinfachter Darstellung und
Figur 4 eine Lichtbogentreiberanordnung für ein Schaltgerät gemäß Figur 1.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen das erfindungsgemäße Schaltgerät 1 in perspektivischen Darstellungen, wobei in Figur 2 ein Gehäuse 6 des Schaltgeräts der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist und in Figur 3 zusätzlich die Lichtbogentreiberanordnung weggelassen wurde. Die Figuren 1 bis 3 werden im folgenden zusammen beschrieben.
Das elektrische Schaltgerät 1 umfasst insgesamt zwei Pole, d. h. zwei Schaltbahnen, nämlich eine erste Schaltbahn 2 und eine zweite Schaltbahn 3. Die beiden
Schaltbahnen 2, 3 sind jeweils mit einem Schalter, wie nachfolgend näher erläutert, versehen und können somit elektrisch unterbrochen werden. Die beiden Schaltbahnen 2, 3 können jeweils in einen Gleichstromkreislauf integriert werden und dienen zum Unterbrechen eines Stromflusses. In Figur 1 ist die erste Schaltbahn 2 links und die zweite Schaltbahn 3 rechts dargestellt. Im folgenden wird zunächst repräsentativ die erste Schaltbahn 2 erläutert, wobei die zweite Schaltbahn 3 spiegelbildlich dazu im Prinzip identisch aufgebaut ist. Unterschiede werden später erläutert. Im vorliegenden Fall sind die beiden Schaltbahnen 2, 3 hinsichtlich der Lichtbogenleitung und -löschung unterschiedlich gestaltet. Zur Verdeutlichung zweier Varianten wurden beide Varianten in dem Schaltgerät 1 dargestellt. Die Schalter können jedoch auch vollkommen identisch ausgestaltet sein. Das Schaltgerät 1 umfasst ein Gehäuse 6, in dem die Schalter wie nachfolgend näher erläutert ist, aufgenommen sind. Die erste Schaltbahn 2 umfasst einen ersten
Anschluss 4 und einen zweiten Anschluss 5 zum Verbinden der ersten Schaltbahn 2 mit Anschlüssen eines Gleichstrom-Stromkreises. Die beiden Anschlüsse 4, 5 sind gleichgerichtet an derselben Seite des Gehäuses 6 aus diesem herausgeführt. Der erste Anschluss 4 führt zu einem ersten Kontaktpaar 7, welches in einer ersten
Schaltkammer 26 des Gehäuses 6 angeordnet ist. Der zweite Anschluss 5 führt zu einem zweiten Kontaktpaar 8, welches in einer zweiten Schaltkammer 27 des Gehäuses 6 angeordnet ist. Die beiden Schaltkammern 26, 27 sind in dem Gehäuse 6 elektrisch voneinander isoliert, nebeneinander angeordnet. Der erste Anschluss 4 ist elektrisch mit einem ersten Festkontaktträger 10 verbunden, auf dem ein erster Kontakt 9 des ersten Kontaktpaares 7 angeordnet ist. Zum ersten Kontakt 9 ist ein zweiter Kontakt 11 beweglich angeordnet. Der zweite Kontakt 11 ist in der in Figur 1 gezeigten Darstellung vertikal verstellbar. Der zweite Kontakt 11 ist an einem elektrisch leitfähigen Kontaktträger in Form eines Brückenschaltstücks 12
vorgesehen, welches über eine Schaltbrücke 13 verstellbar ist. In einem
eingeschalteten Zustand ist der erste Kontakt 9 und der zweite Kontakt 11 in Kontakt zueinander gehalten. In einem in Figur 1 dargestellten ausgeschalteten Zustand sind die beiden Kontakte 9, 11 außer Kontakt zueinander gehalten. Das
Brückenschaltstück 12 trägt ferner einen hier verdeckten und somit nicht sichtbaren zweiten Kontakt des zweiten Kontaktpaares 8, wobei das Brückenschaltstück 12 die beiden zweiten Kontakte 11 elektrisch miteinander verbindet. Über das
Brückenschaltstück 12 und die Schaltbrücke 13 ist der zweite Kontakt des zweiten Kontaktpaares 8 verstellbar zu einem ersten Kontakt des zweiten Kontaktpaares 8 angeordnet, wobei der erste Kontakt des zweiten Kontaktpaares 9 auf einem zweiten Festkontaktträger angeordnet, der mit dem zweiten Anschluss 5 elektrisch verbunden ist. Durch Verstellen der Schaltbrücke 13 wird die erste Schaltbahn 2 somit an beiden Kontaktpaaren 7, 8 wahlweise geschlossen oder unterbrochen. Beim Überführen der Schaltbrücke 13 in eine geöffnete Stellung können sich zwischen den Kontakten 9, 11 der beiden Kontaktpaare 7, 8 Lichtbögen ausbilden, die gelöscht werden müssen. Hierzu ist vertikal über dem ersten Kontaktpaar 7 eine erste Löscheinrichtung 14 und vertikal über dem zweiten Kontaktpaar 8 eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte zweite Löscheinrichtung vorgesehen, wobei die beiden Löscheinrichtungen 14 identisch zueinander aufgebaut sind. Die erste Löscheinrichtung 14 ist auf einer vom ersten Kontakt 9 abgewandten Seite des Brückenschaltstücks 12 angeordnet. Die erste Löscheinrichtung 14 umfasst erste Löschbleche 15, die parallel zueinander angeordnet sind und parallel zur
Verstellrichtung des Brückenschaltstücks 12 verlaufen.
Um einen Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 9 und dem zweiten Kontakt 11 ausbildet, in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 14 bewegen zu können, ist eine erste Lichtbogentreiberanordnung 16 vorgesehen. Um einen
Lichtbogen, der sich zwischen den Kontakten des zweiten Kontaktpaares 8 ausbildet, in die zweite Löscheinrichtung zu treiben, ist eine zweite Lichtbogentreiberanordnung 17 vorgesehen. Figur 4 zeigt exemplarisch die erste Lichtbogentreiberanordnung 16, welche einen Permanentmagneten 28 zeigt. Der Permanentmagnet 28 ist zwischen zwei parallel zum Permanentmagneten 28 verlaufenden Flussleitstücken 29, 30 angeordnet. Die Flussleitstücke 29, 30 und der Permanentmagnet 28 sind wiederum zwischen einer äußeren Polplatte 18 und einer inneren Polplatte 19 angeordnet.
Insgesamt weist die erste Lichtbogentreiberanordnung 16 ein im Wesentlichen U- förmiges Profil auf. Ferner weist die innere Polplatte 19, die zum Inneren des
Schaltgeräts 1 weist und benachbart zur zweiten Lichtbogentreiberanordnung 17 angeordnet ist, einen Schlitz 33 auf, durch den das Brückenschaltstück 12
hindurchgeführt ist, um die zwischen den Polplatten 18, 19 angeordneten zweiten Kontakte 11 der beiden Kontaktpaare 7, 8 miteinander zu verbinden.
Die erste Lichtbogentreiberanordnung 16 ist zudem einstückig mit einer weiteren ersten Lichtbogentreiberanordnung 16' für die zweite Schaltbahn 3 ausgebildet, wobei die beiden ersten Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' spiegelbildlich zu einer Querebene des Schaltgeräts 1 ausgebildet sind. Die Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' beider Strombahnen 2, 3 bilden somit eine Baugruppe, die vormontierbar ist. Die äußeren Polplatten 18, 18' und die inneren Polplatten 19, 19' der beiden ersten Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' sind jeweils durch ein gemeinsames Blech gebildet jedoch durch einen Trennschlitz 31 voneinander getrennt. Diese Trennung dient der Homogenisierung der Magnetfelder der einzelnen
Lichtbogentreiberanordnungen. Andernfalls würde sich in der Mitte der Bleche, also im Übergang von einer Lichtbogentreiberanordnung 16 zur anderen
Lichtbogentreiberanordnung 16' ein stärkeres Magnetfeld ausbilden als an den äußeren Rändern. Unterhalb der Permanentmagneten 28, 28' ist ein durchgehender plattenförmiger Abstandshalter 32 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen. Auf der der Polplatten 18, 18', 19, 19' abgewandten Seite ist an dem Abstandshalter 32 ferner ein Abschirmblech 35 vorgesehen, um die von den Permanentmagneten 28, 28' erzeugten Magnetfelder nach unten hin abzuschirmen. Hierdurch soll eine Beeinflussung einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Schaltbrücke 13 vermieden werden.
Unterhalb des Schaltgeräts 1 ist nämlich in aller Regel eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, welche eine magnetische Schaltspule aufweist, wobei die
Permanentmagnetfelder des Lichtbogentreiberanordnungen das Schaltverhalten der Schaltspule negativ beeinflussen könnten.
Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 der beiden Kontaktpaare 7, 8 sind identisch ausgebildet, wobei im folgenden auf die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 des ersten Kontaktpaares 7 Bezug genommen wird. Am ersten Kontaktpaar 7 ist eine erste Lichtbogenleiteinrichtung 20 und eine zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 vorgesehen. Die erste Lichtbogenleiteinrichtung 20 dient zum Leiten eines
Lichtbogens mit einer ersten Stromrichtung. Die zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 dient zum Leiten eines Lichtbogens mit einer zweiten Stromrichtung. Aufgrund des zwischen den Polplatten 18, 19 sich homogen ausbildenden Magnetfeldes von einer Polplatte 18, 19 zur anderen Polplatte 19, 18 und somit senkrecht zu einem
Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 9 und dem zweiten Kontakt 11 ausbildet, wird eine Lorenzkraft auf den Lichtbogen ausgeübt. Je nach Stromrichtung wird der Lichtbogen dann gemäß Figur 1 nach links oder nach rechts getrieben. Wird der Lichtbogen gemäß Figur 1 nach links getrieben, dienen ein erstes Leitblech 22 und ein zweites Leitblech 24 dazu, den Lichtbogen in die erste Löscheinrichtung 14 zu treiben. Das erste Leitblech 22 ist mit dem ersten Festkontaktträger 10 verbunden und verläuft zunächst in den in Figur 1 dargestellten Orientierungen des Schaltgeräts 1 horizontal nach links und ist dann 90° umgelenkt und führt vertikal nach oben. Das zweite Leitblech 24 ist an dem Brückenschaltstück 12 ausgebildet und führt leicht nach oben gebogen nach links. Der Lichtbogen bildet sich daher zwischen diesen beiden Leitblechen 22, 24 weiter aus, und wird 90° nach oben umgelenkt. Im weiteren Verlauf wird der Lichtbogen an der vom ersten Kontakt 9 abgewandten Rückseite des Brückenschaltstücks 12 entlang laufen, wobei der Lichtbogen sukzessive in die Spalte zwischen den einzelnen ersten Löschblechen 15 hineingetrieben wird. An einer Oberseite des Gehäuses 6 sind Ausblasöffnungen 34 zum Ausblasen der
Lichtbogengase vorgesehen.
Wenn der Lichtbogen eine andere Stromrichtung aufweist, wird dieser nach rechts getrieben, wobei die zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 zu einer Querebene spiegelbildlich zur ersten Lichtbogenleiteinrichtung 20 ausgebildet ist. Demnach führt ein erstes Leitblech 23 vom ersten Festkontaktträger 10 zunächst nach rechts und ist dann vertikal nach oben im 90° abgewinkelt. Ebenso verläuft ein zweites Leitblech 25, welches durch das Brückenschaltstück 12 gebildet ist, leicht gebogen nach oben, so dass ein Lichtbogen zunächst zur Seite nach rechts und dann nach oben umgelenkt wird. Im weiteren Verlauf wird der Lichtbogen auf die Rückseite des
Brückenschaltstücks 12 auf eine Seite abgewandt vom ersten Kontakt 9 getrieben und dort sukzessiv zwischen die ersten Löschbleche 15 geführt. Der erste Festkontaktträger 10 sowie die ersten Leitbleche 22, 23 sind U- förmig gestaltet, wobei die ersten Leitbleche 22, 23 zu ihren Enden hin parallel und gerade ausgeführt sind. In diesem Bereich nehmen die beiden ersten Leitbleche 22, 23 die erste Löscheinrichtung 14 zwischen sich auf, wobei die Löschbleche 15 parallel zu den freien Enden der ersten Leitbleche 22, 23 angeordnet sind.
Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 sowie die erste Löscheinrichtung für das erste Kontaktpaar 7 sind identisch zu den Lichtbogenleiteinrichtungen sowie die zweite Löscheinrichtung für das zweite Kontaktpaar 8 ausgebildet. Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20', 21 ' der zweiten Schaltbahn 3 sind vom Prinzip her gleich aufgebaut wie die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 der ersten Schaltbahn 2. In ihrer Funktion übereinstimmende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch um einen hochgestellten Strich ergänzt, versehen. Die zweite Schaltbahn 3 unterscheiden sich im gezeigten Beispiel lediglich hinsichtlich der zweiten Leitbleche 24', 25'. Diese weitere Ausführungsform der zweiten Leitbleche 24', 25' ist zur Vereinfachung der Darstellung in dasselbe Schaltgerät 1 integriert. In der Praxis würde in einem Schaltgerät 1 vorzugsweise nur eine Version zweiter Leitbleche 24, 14', 25, 25' verbaut werden. Die zweiten Leitbleche 24', 25' sind nicht nur nach oben gebogen ausgebildet, sondern sind soweit nach oben umgebogen, dass sie auf der Rückseite des Brückenschaltstücks 12' mit dieser in Anlage geraten und somit geschlossene Ringe bilden. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass die Lichtbögen leichter der Umlenkung auf die Rückseite des Brückenschaltstücks 12 folgen können. Die ersten Löschbleche 15' der ersten Löscheinrichtung 14' sind hierbei bezüglich ihrer Anordnung derart vorgesehen, dass sie an ihrer Unterseite in etwa dem Verlauf der zweiten Leitbleche 24', 25' folgen.
Bezugszeichenliste
1 Schaltgerät
2 erste Schaltbahn
3 zweite Schaltbahn
4 erster Anschluss
5 zweiter Anschluss
6 Gehäuse
7 erstes Kontaktpaar
8 zweites Kontaktpaar
9 erster Kontakt
10 erster Festkontaktträger
11 zweiter Kontakt
12 Brückenschaltstück
13 Schaltbrücke 14 erste Löscheinrichtung
15 erstes Löschblech
16 erste Lichtbogentreibanordnung
17 zweite Lichtbogentreibanordnung
18 äußere Polplatte
19 innere Polplatte
20 erste Lichtbogenleiteinrichtung
21 zweite Lichtbogenleiteinrichtung
22 erstes Leitblech
23 erstes Leitblech
24 zweites Leitblech
25 zweites Leitblech
26 erste Schaltkammer
27 zweite Schaltkammer
28 Permanentmagnet
29 Flussleitstück
30 Flussleitstück
31 Trennschlitz
32 Abstandshalter
33 Schlitz
34 Ausblasöffhung
35 Abschirmblech

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät (1) geeignet für einen Gleichstrombetrieb umfassend mindestens ein Kontaktpaar (7, 8) mit einem ersten Kontakt (9) und einem zweiten Kontakt (11), wobei zumindest einer der beiden Kontakte (11) beweglich ist und die beiden
Kontakte (9, 11) in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts (1) in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts (1) außer Kontakt zueinander sind, eine Lichtbogentreiberanordnung (16, 17), die zumindest im Bereich des Kontaktpaares (7, 8) ein Magnetfeld erzeugt, und eine erste
Lichtbogenleitanordnung (20), mittels derer ein zwischen den Kontakten (9, 11) auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer Löscheinrichtung (14) zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lichtbogenleitanordnung (21) vorgesehen ist, mittels derer ein zwischen den Kontakten (9, 11) auftretender Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung zu der genannten Löscheinrichtung (14) zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Lichtbogenleitanordnung (20) derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung in einem ersten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung (14) geleitet wird und dass die zweite Lichtbogenleitanordnung (21) derart angeordnet ist, dass ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung in einem zum ersten
Drehsinn entgegengesetzten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung (14) geleitet wird.
3. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Kontakt (9) ein unbeweglicher Festkontakt und der zweite Kontakt (11) ein beweglicher Kontakt ist und dass der Lichtbogen um den zweiten Kontakt (11) auf eine vom ersten Kontakt (9) abgewandte Seite des zweiten Kontakts (11) umgelenkt wird.
4. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Löscheinrichtung (14) als Deion-Löschkammer mit einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten, parallel zueinander angeordneten Löschblechen (15) ausgebildet ist.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (15) parallel zur Bewegungsrichtung des zumindest einen beweglichen Kontakts (11) ausgerichtet sind.
6. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtbogenleitanordnungen (20, 21) jeweils ein erstes Leitblech (22, 23) und ein zweites Leitblech (24, 25) umfassen, wobei die beiden ersten Leitblech (22, 23) ausgehend vom ersten Kontakt (9) in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.
7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Leitbleche (22, 23) unterbrechungsfrei ausgebildet sind.
8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Leitbleche (22, 23) die Löscheinrichtung (14) zwischen sich aufnehmen.
9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zweiten Leitbleche (24, 25) an einem Kontaktträger (12), der den zweiten Kontakt (11) trägt, angeordnet sind.
10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Leitbleche (24, 25) ausgehend vom zweiten Kontakt (11) in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.
11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Leitbleche (24, 25) an ihren freien Enden in Richtung zur Löscheinrichtung (14) abgewinkelt sind.
12. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Leitbleche (24, 25) an ihren freien Enden ringförmig umgebogen sind.
13. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtbogentreiberanordnung (16) zumindest einen
Permanentmagneten (28) umfasst, der zwischen zwei Polplatten (18, 19) angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar (7, 8) zwischen den Polplatten (18, 19) angeordnet ist.
14. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei Kontaktpaare (7, 8), jeweils mit einem ersten Kontakt (9) und einem zweiten Kontakt (11), eine doppelt unterbrechende Schalteranordnung bildend vorgesehen sind, wobei die zweiten Kontakte (11) auf einem zu den ersten Kontakten (9) beweglichen Brückenschaltstück (12) angeordnet sind, und dass im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts (1) die zweiten Kontakte (11) jeweils mit einem der ersten Kontakte (9) in Kontakt sind und das Brückenschaltstück (12) die beiden zweiten Kontakte (11) elektrisch miteinander verbindet.
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