使用导线复合体的延长部来防止直流连接断开时产生电弧的技术的制作方法

1.本发明涉及一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体(leitungsverbund)的延长部来防止产生电弧或熄灭电弧的技术，特别是一种插式接触装置。


背景技术：

2.与交流应用(ac应用)不同，断开或闭合直流连接(dc连接)时，必须越来越多地考虑到电弧。这对插式连接器来说是一个特别的挑战。一方面，电弧会对插式连接器造成损害，包括壳体部件和触点。另一方面，电弧也会给操作者带来危险。
3.有各种用机械辅助手段熄灭电弧的方案，例如牺牲区，或者借助所谓的灭弧磁体(基于作用于电弧的等离子体的洛伦兹力)或基于触点分离速度。
4.另一种替代方案是电子灭弧。这种方案是用电子元件抑制电弧。其原理类似于电子开关。与机械开关一样，电路被中断。然而由于没有断开物理触点，其间也不会产生电弧。电路是借助电子元件被中断的。诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或压敏电阻器等半导体器件将分断能力转移到电子组件上，触点因此得到保护。例如ep 2 742 565 b1、us 2018/0006447 a1、de000020253749a1和de10 2007 043 512 a1等公开案描述了此类技术。
5.其中，在正常运行期间，电流要么持续流经电子器件，这会不断地产生功率损耗，要么在切换过程中，电流短暂地流经电子器件并被切断，这在能效方面明显更好。在此情况下，需要设置附加的辅助触点，该辅助触点与其中一个负载触点平行，且能使电流流经电子器件。这些例如在公开案ep 2 742 565 b1和us 2018/0006447 a1中有所描述的变体既可整合在插式连接器壳体中，又可安置在插接板或开关柜中。后一种将电子器件集中放置在插接板或开关柜中的做法，其优点是可以用一个模块操作任意数量的插式连接器。例如，如文献ep 2 742 565 b1中所述，必须在每个辅助触点的进线中安装相应的二极管，以便数个插式连接器的不同支路(strang)之间不会发生短路，并且只有当前切换的支路(或者说待断开或待连接的插式连接器)的电流流经电子器件。
6.文献ep 2 742 565 b1中所描述的二极管允许用单独一个电子模块为数个插式连接器并行供电，但这只适用于单向网络。dc网络的一个特点是，能量流动可以是双向的，例如在蓄电池(二次电池)中就是这样，蓄电池既可以是直流电的来源，也可以是直流电的消耗者。同样，电机可以作为直流电的消耗者进行工作，但也可以在制动时以发电机模式反馈能量。在双向应用的情况下，例如在电动机模式与发电机模式之间切换时，上述二极管电路不起作用。此时将不得不以大量的额外投入来实现每一单个辅助触点的更复杂的电路。
7.已知的现有技术的缺点是，电子器件只能为每条支路上的一个插式连接器供电，也就是电子器件后面的第一个插式连接器。然而，在应用中经常出现数个插式连接器串联的情况。例如，复式插座可以插入壁装插座中。然后可以在复式插座中插入其他设备，这些
设备部分地还可以通过另一个插头直接在设备上分离。例如，可以在设备上安装所谓的冷设备插头因此，数个插式连接器串联在一起的情况并不罕见。这就可以通过导线复合体的延长部以及分支来产生大量的串联连接。现有技术未提供将以灭弧电子器件角度看串联在第一个插式连接器后面的其他插式连接器连接到灭弧电子器件的方案。在此情况下，当其他插式连接器中的一个断开时，灭弧电子器件既不能防止电弧的产生，也不能熄灭电弧。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的是提供一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体的延长部或若干插式连接器所组成的串联线路来防止产生电弧或熄灭电弧的技术，这种技术在单向网络和双向网络中都可运行。
9.这个目的通过独立权利要求的特征而达成。在从属权利要求中提供本发明的合理技术方案和有利的进一步方案。
10.下面将部分参照附图对本发明的实施例进行说明。
11.根据第一方面，提供一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体的延长部来防止产生电弧或熄灭电弧的插式接触装置。该插式接触装置包括至少两个位于导线复合体的延长部的端部的插式连接器，所述插式连接器各自具有主触点(ha)和辅助触点(hi)。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均包括能够可分离地插合在一起的第一触点半部(ha1)和第二触点半部(ha2)。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的插合状态(t0)下将ha1和ha2导电连接。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被进一步设计为在相关插式连接器的释放状态(t3)下将ha1和ha2电隔离。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的介于插合状态(t0)与释放状态之间的第一中间状态(t1)下，将ha1和ha2导电连接。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的介于第一中间状态(t1)与释放状态之间的第二中间状态(t2)下，将ha1和ha2电隔离。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的辅助触点(hi)均包括能够可分离地插合在一起的第一触点半部(hi1)和第二触点半部(hi2)。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi均被设计为在相关插式连接器的插合状态(t0)下将hi1和hi2电隔离。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被进一步设计为在相关插式连接器的释放状态(t3)下将hi1和hi2电隔离。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的第一中间状态(t1)下将hi1和hi2导电连接。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的第二中间状态(t2)下将hi1和hi2导电连接。其中，相关插式连接器的ha2和hi2导电连接。此外，第一插式连接器的ha2与第二插式连接器的ha1导电连接。
12.所述插式接触装置进一步包括电子开关单元，该电子开关单元的第一接头与第一插式连接器的ha1导电连接，且该电子开关单元的第二接头与第一插式连接器的hi1和第二插式连接器的hi1导电连接。电子开关单元被设计为响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从插合状态(t0)到所述插式连接器中的至少一个插式连接器的第一中间状态(t1)的过渡而将第一接头和第二接头导电连接或减小第一接头与第二接头之间的阻抗。
电子开关单元进一步被设计为响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从第一中间状态(t1)到所述插式连接器中的至少一个插式连接器的第二中间状态(t2)的过渡和/或从第二中间状态(t2)到所述插式连接器中的至少一个插式连接器的释放状态的过渡而将第一接头和第二接头电性分离或增大第一接头与第二接头之间的阻抗。
13.在根据第一方面的插式接触装置的一个实施例中，每个插式连接器的ha均可以在插合状态下将ha1和ha2导电连接，而每个插式连接器的hi均可以在插合状态下将hi1和hi2电隔离。在释放状态下，ha1和ha2以及hi1和hi2均可分别电隔离。在插式连接器的介于t0与t3之间的第一中间状态下，ha1和ha2以及hi1和hi2均可分别导电连接。在插式连接器的介于t1与t3之间的第二中间状态下，ha1和ha2可以电隔离，而ha2和hi2可以导电连接。
14.根据第一方面，ha又可称为负载触点。
15.根据第二方面，提供一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体的延长部来防止产生电弧或熄灭电弧的插式接触装置。该插式接触装置包括至少两个位于导线复合体的延长部的端部的插式连接器，所述插式连接器各自具有主触点(ha)。每个插式连接器的ha均包括能够可分离地插合在一起的第一触点半部(ha1)和第二触点半部(ha2)。ha1包括负载触点部分(la1)、隔离部(ta1)和辅助触点部分(hi1)。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的插合状态(t0)下将la1和ha2导电连接，并且将hi1与ha2电隔离。所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被进一步设计为在相关插式连接器的释放状态(t3)下将la1和hi1与ha2电隔离。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的介于插合状态(t0)与释放状态(t3)之间的第一中间状态(t1')下，将la1和ha2电隔离，并且至少使ta1贴靠ha2的接触点。此外，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha均被设计为在相关插式连接器的介于第一中间状态(t1')与释放状态(t3)之间的第二中间状态(t2)下，将hi1与ha2导电连接，并且将la1和ha2电隔离。其中，第一插式连接器的ha2与第二插式连接器的ha1导电连接。
16.所述插式接触装置进一步包括电子开关单元，该电子开关单元的第一接头与第一插式连接器的la1导电连接，且该电子开关单元的第二接头与第一插式连接器和第二插式连接器的hi1导电连接。电子开关单元被设计为响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从插合状态(t0)到第一中间状态(t1')的过渡而将第一接头和第二接头导电连接或减小第一接头与第二接头之间的阻抗。电子开关单元进一步被设计为响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从第一中间状态(t1')到第二中间状态(t2)的过渡和/或从第二中间状态(t2)到释放状态(t3)的过渡而将第一接头和第二接头电性分离或增大第一接头与第二接头之间的阻抗。
17.根据第一方面和/或第二方面的实施例可以实现一种(例如在串联连接的情况下)不必在辅助触点上设置二极管的插式接触装置。辅助触点又可称为控制触点。为了能够省去二极管，如下设置：触点半部(根据第一方面的hi1和hi2或根据第二方面的hi1和ha2)在插合状态下电隔离，例如借助于部分绝缘的插针触点(根据第一方面作为具有隔离部的hi1，或者根据第二方面作为具有部分hi1和ta1的ha1)。这种辅助触点或包括这种辅助触点的插式连接器也可被称为“x导体”。用于在具有辅助触点的插式连接器(“x导体”)断开和/或闭合时防止产生电弧或抑制电弧的技术可以通过根据上述(第一和第二)方面中任一方
面的插式接触装置传送至串联连接的插式连接器，其实现方式是例如借助附加的转接触点(weiterleitungskontakt)(也可称为“y触点”)将串联辅助触点之间的附加导电连接和/或到电子开关单元(也可称为灭弧电子器件)的附加导电连接整合在插式连接器中。附加的转接触点在插式连接器中与辅助触点连接，因而也与电子开关单元连接。在导线复合体的通向后续插式连接器的延长部中相应设有附加的导线(或“芯线”)，以便建立到中央电子开关单元的连接。
18.导线复合体的延长部可以包括延长线。作为替代方案或补充方案，导线复合体的延长部可以包括线束和/或分布在建筑安装设施内的导线和/或在工业布局中安装于机组上的导线。举例而言，“x导体”可以分布在多芯线缆中，或者(例如借助于一个或每个插式连接器的一个半部后面的分支而)作为单独的导线进行敷设。
19.导线复合体的延长部可被分配给配电网络或电气安装设置。
20.下面将对根据上述方面之一的插式接触装置的进一步实施例进行说明。只要未明确提到第一或第二方面，这些实施例就与上述两个方面都有关。
21.所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha1均可包括插针触点，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha2均可包括插座触点。作为替代方案，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha2均可包括插针触点，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha1均可包括插座触点。
22.作为替代方案或补充方案，根据第一方面，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi1均可包括插针触点，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi2均可包括插座触点。作为进一步的替代方案或补充方案，根据第一方面，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi2均可包括插针触点，所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi1均可包括插座触点。hi例如采用如下设计：在插合状态(例如完全插接状态)下，hi1与hi2(例如插针触点与插座触点)之间不存在导电连接。
23.只有当直流连接断开(即朝释放状态方向过渡)时，电路才会通过电子开关单元(简称电子器件)闭合，优选在过渡到第一中间状态时。这优选发生在在前的主触点(ha)上产生电弧之前或者在没有hi(根据第一方面)或hi部分(根据第二方面)的情况下产生电弧之前，例如过渡到第二中间状态时。此时电弧会触发电子开关单元(简称电子器件)，例如基于第一与第二接头之间的电压下降，电流继而会通过hi或hi部分和电子器件传导。然后，电子器件直接中断电路(例如在比从第二中间状态过渡到释放状态的典型时间跨度更短的时间跨度之后)，从而实现无负载断开电气连接(和/或无负载断开hi或hi部分)而不产生电弧。该电子器件的一种示例性作用方式记载于公开案ep 2 742 565 b1中。
24.在具有数个并联插式连接器(又称支路)的插式接触装置中，插式接触装置的实施例可以通过插式接触装置的根据第一方面的辅助触点(hi)或根据第二方面的辅助触点部分(hi1)在插合状态下的电性分离(优选是物理分离或电隔离)来完成各支路的相互分离。
25.在此，电隔离状态也可称为开放状态。导电连接状态也可称为闭合状态。
26.除了主触点(ha)——以及根据第一方面的辅助触点(hi)——之外，所述至少两个插式连接器还可各自包括又可称为第二主触点的配合触点(ge)和/或接地触点(pe，又称“物理地”)。每个插式连接器的ge和/或pe可各自包括第一触点半部和第二触点半部。
27.ge的第一触点半部ge1可包括插针触点，ge的第二触点半部ge2可包括插座触点。
作为替代方案，ge2可包括插针触点，ge1可包括插座触点。作为替代方案或补充方案，pe的第一触点半部pe1可包括插针触点，pe的第二触点半部pe2可包括插座触点，或者，pe2可包括插针触点，pe1可包括插座触点。
28.第一插式连接器的主触点(ha)可以连接或可连接到直流电源的正极。第一插式连接器的配合触点(ge)可以连接或可连接到直流电源的负极。ge和/或pe可以在插合状态(t0)、第一中间状态(t1；t1')和第二中间状态(t2)下导电连接，可以在释放状态(t3)下电隔离。
29.电子开关单元可包括至少一个半导体开关。电子开关单元可与所述至少两个插式连接器的hi(根据第一方面)或hi1(根据第二方面)串联连接。每个插式连接器的hi或hi1均可借助电子开关单元选择性地与相关插式连接器的ha并联连接。电子开关单元也可称为灭弧电子器件。
30.电子开关单元可进一步被设计为响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从释放状态到第二中间状态(t2)的过渡和/或从第二中间状态(t2)到第一中间状态(t1；t1')的过渡而将第一接头和第二接头导电连接或减小第一接头与第二接头之间的阻抗，以及响应所述至少两个插式连接器中的一个插式连接器从第一中间状态(t1；t1')到插合状态(t0)的过渡而将第一接头和第二接头电性分离或增大第一接头与第二接头之间的阻抗。
31.电子开关单元可被设计为将第一接头和第二接头导电连接，以实现双向电流流动或两个电流方向。通过整流器可以确保双向电流流动。
32.直流连接的直流电源的一极，优选是直流电源的正极，可以与第一插式连接器的主触点的根据第一方面的ha1(或根据第二方面的ha1的la1)和/或电子开关单元的第一接头导电连接或可导电连接。用电设备的一极，优选是用电设备的正极，可以与第二插式连接器的主触点的ha2和/或第二插式连接器的(根据第一方面的)辅助触点的hi2导电连接或可导电连接。
33.作为替代方案或补充方案，直流连接的直流电源的一极，优选是直流电源的正极，可以与第二插式连接器的主触点的ha2和/或第二插式连接器的(根据第一方面的)辅助触点的hi2导电连接或可导电连接。用电设备的一极，优选是用电设备的正极，可以与第一插式连接器的主触点的根据第一方面的ha1(或根据第二方面的ha1的la1)和/或电子开关单元的第一接头导电连接或可导电连接。
34.例如，直流电源可以包括可充电的电能存储器(优选是二次电池)，用电设备可以包括电机(e-maschine)。电机可(优选暂时地)以发电机模式运行，其中通过插式接触装置使直流电的电流方向反转(优选用于回收)。
35.至少第一插式连接器可以包括具有第一触点半部(wl1)和第二触点半部(wl2)的转接触点(wl)。第一插式连接器的wl的wl1可与电子开关单元的第一接头和/或(分别根据第一和第二方面的)hi1电性连接。第一插式连接器的wl的wl2可与第二插式连接器的(分别根据第一或第二方面的)hi1导电连接。可选地，第二插式连接器也可以包括具有第一触点半部(wl1)和第二触点半部(wl2)的转接触点(wl)。第二插式连接器的wl的wl1可与第二插式连接器的(分别根据第一或第二方面的)hi1和/或第一插式连接器的wl2导电连接。
36.所述至少两个插式连接器中的第一插式连接器或每个插式连接器的wl1均可包括
插针触点，并且所述至少两个插式连接器中的第一插式连接器或每个插式连接器的wl2均可包括插座触点。作为替代方案，所述至少两个插式连接器中的第一插式连接器或每个插式连接器的wl2均可包括插针触点，并且所述至少两个插式连接器中的第一插式连接器或每个插式连接器的wl1均可包括插座触点。
37.当第二插式连接器或其他插式连接器断开或闭合时，通过第一插式连接器的wl可以激活电子开关单元，其实现方式是通过wl将第二插式连接器或其他插式连接器的(根据第一方面的)hi的导电连接或(根据第二方面的)ha2与hi1之间的导电连接与电子开关单元连接。特别是当远离电子开关单元的串联插式连接器被断开时，通过hi或hi1的导电连接可以改变电子开关单元的第一接头与第二接头之间的电压差，进而改变电子开关单元的阻抗。
38.wl可被设计为信号触点、通信触点或数据触点。作为替代方案或补充方案，wl可以包括具有其他触点(例如信号触点)的同轴触点。
39.所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的ha的插针触点的外轮廓和/或插座触点的内轮廓和/或相关插式连接器的(根据第一方面的)hi的插针触点的外轮廓和/或插座触点的内轮廓可具有圆形、椭圆形或多边形的截面。相关插式连接器的ha和/或(根据第一方面的)hi和/或wl和/或ge和/或pe可以是单一型的(hermaphroditisch)。例如，第一触点半部ha1和ge1可被设计成插座触点，第一触点半部pe1可被设计成插针触点。
40.电子开关单元可包括至少一个半导体开关，该半导体开关适于在第一接头与第二接头之间被施加电压时，减小第一接头与第二接头之间的阻抗，或者将第一接头和第二接头导电连接。
41.电子开关单元可被设计成适于使电流在第一接头与第二接头之间双向流动。电子开关单元优选可包括整流桥以实现双向电流流动。电子开关单元可以包括与至少一个半导体开关链接的整流桥。例如，整流桥与一个或数个半导体开关链接，这些半导体开关将第一接头和第二接头选择性地导电连接和分离，或选择性地增大和减小第一接头与第二接头之间的阻抗。整流桥的两个相对接头可以包括电子开关单元的第一接头和第二接头。整流桥的另外两个相对接头可以通过半导体开关和/或rc元件和/或电容器和/或压敏电阻器和/或热敏电阻器相互连接或可相互连接。
42.电子开关单元可包括两个以相反方向相互串联连接的半导体开关，这些半导体开关各自在阻断方向上与一个二极管并联连接。并联的二极管可在半导体开关的阻断方向上起旁路作用。可选地，电子开关单元可进一步包括触发电路，该触发电路适于在第一接头与第二接头之间被施加电压时使半导体开关闭合。进一步可选地，触发电路可以包括整流桥。
43.作为替代方案或补充方案，电子开关单元可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)和/或绝缘栅双极晶体管(igbt)和/或具有电容器以及压敏电阻器和/或热敏电阻器的rc元件。
44.插式接触装置可包括至少两个第一插式连接器和两个第二插式连接器以及电子开关单元，所述插式连接器各自具有ha(根据第一方面，还各自具有hi)。电子开关单元的第一接头可与每个第一插式连接器的ha的(根据第一方面的)ha1或(根据第二方面的)ha1的la1导电连接。电子开关单元的第二接头可与相关的第一插式连接器的(分别根据第一和第二方面的)hi1导电连接。所述至少两个第一插式连接器各自的第一插式连接器半部可连接
到同一个直流电源和/或并联连接。
45.所述至少两个插式连接器可进一步各自包括具有第一触点半部(ge1)和第二触点半部(ge2)的对极触点(ge)，用于直流连接相对于相关ha而言的对极。优选地，每个插式连接器的ge均可被设计为在相关插式连接器的插合状态(t0)、相关插式连接器的第一中间状态(t1；t1')和相关插式连接器的第二中间状态(t2)下将ge1和ge2导电连接。触点半部ge1或ge2可以比ha的触点半部ha1(根据第一方面)和la1(根据第二方面)或ha2长。特别是，ge的触点半部ge1或ge2可与根据第一方面的hi的触点半部hi1或hi2以及根据第二方面的ha1的hi1具有相同长度。
46.所述至少两个插式连接器可进一步各自包括具有第一触点半部(pe1)和第二触点半部(pe2)的接地触点(pe)。pe可被设计为在相关插式连接器的插合状态(t0)、相关插式连接器的第一中间状态(t1；t1')和相关插式连接器的第二中间状态(t2)下将pe1和pe2导电连接。触点半部pe1或pe2可以比ha的触点半部ha1(根据第一方面)和la1(根据第二方面)或ha2长，并且/或者比(根据第一方面的)hi的触点半部hi1或hi2长以及比(根据第二方面的)ha1的hi1长，并且/或者比ge的触点半部ge1和ge2长。
47.所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器均可包括第一插式连接器半部和第二插式连接器半部。第一插式连接器半部可以包括ha的ha1(根据第一方面，还可包括hi的hi1)。第一插式连接器半部可进一步包括wl的wl1和/或ge的ge1和/或pe的pe1。第二插式连接器半部可以包括ha的ha2(根据第一方面，还可包括hi的hi2)。第二插式连接器半部可进一步包括ge的ge2、wl的wl2和/或pe的pe2。第一插式连接器半部也可被称为插座。第二插式连接器半部也可被称为电源插头。
48.插式连接器的第一插式连接器半部和第二插式连接器半部可以在插合状态下机械连接。插式连接器的第一插式连接器半部和第二插式连接器半部可以在释放状态下空间分离。
49.每个插式连接器半部均可包括壳体。
50.每个插式连接器的ha(和根据第一方面的hi)和可选方案中的wl和/或ge和/或pe可各自具有纵轴。插式连接器的ha1和ha2(以及根据第一方面的hi1和hi2)和可选方案中的wl1和wl2和/或ge1和ge2和/或pe1和pe2可分别沿其纵轴插合和分离。ha的纵轴(和根据第一方面的hi的纵轴)和可选方案中的wl的纵轴和/或ge和/或pe可以相互平行。作为替代方案，ha1和ha2(以及根据第一方面的hi1和hi2)和可选方案中的wl1和wl2和/或ge1和ge2和/或pe1和pe2可分别沿横轴插合和分离，该横轴横向于或垂直于所述纵轴。
51.根据第一方面的所述至少两个插式连接器中的每个插式连接器的hi的(负载侧)hi2或(直流电源侧)hi1相对于(直流电源侧)hi1或(负载侧)hi2的对应于相关hi的(负载侧)hi2或(直流电源侧)hi1的接触点而言的延伸可以长于ha的(负载侧)ha2或(直流电源侧)ha1相对于(直流电源侧)ha1或(负载侧)ha2的对应于相关ha的(负载侧)ha2或(直流电源侧)ha1的接触点而言的延伸。可以在插合状态下沿纵轴在插合方向上确定各延伸。负载侧的触点半部可以通过ha2和hi2的导电连接来确定。直流电源侧的触点半部可以通过hi1与电子开关单元的串联连接(在第二插式连接器的情况下则通过与相关的第一插式连接器的wl的串联连接)以及电子开关单元与ha1的导电连接来确定。例如，负载侧的ha2和hi2可各自包括插针触点。插针触点的延伸可以从相关插座触点ha1或hi1的接触点(例如作为零
点)开始，包括相关插针触点在插合状态下沿(直流侧)插接方向的长度。ha的插针触点可以比hi的插针触点短。
52.根据第一方面的所述至少一个插式连接器的hi的hi2或hi1可以包括隔离部。该隔离部可在相关插式连接器的插合状态(t0)下产生与hi1或hi2的对应于hi的hi2或hi1的接触点的电隔离效果。
53.根据第一方面的hi2或hi1的隔离部的延伸可以包括沿着hi2或hi1的部分延伸环绕分布的绝缘部。相对于ha1或ha2的对应于相关ha的ha2或ha1的接触点而言，hi2或hi1的部分延伸可以短于ha的ha2或ha1的延伸。可以在插合状态下沿插合方向确定沿纵轴的延伸。例如，hi2可以包括以环绕式绝缘部为隔离部的插针触点。隔离部(从插合方向看)可以包括插针触点的外部部分长度。
54.根据第二方面的ha1的la1和hi1可以沿纵轴同轴布置。hi1可以沿纵轴在插合方向上布置在ta1前面，ta1可以沿纵轴在插合方向上布置在ha1的la1前面。
55.根据第二方面的ha1的ta1可包括环绕式绝缘部。
56.根据上述任一方面，相关ha的ha1或ha2可以沿纵轴仅具有一个接触点。作为替代方案或补充方案，相关hi的hi1或hi2可以沿纵轴仅具有一个接触点。
附图说明
57.下面将参照附图对本发明进一步的特征和优点进行说明。其中：
58.图1a和图1b为根据第一方面的具有主触点、辅助触点、电子开关单元和导线复合体的延长部的插式接触装置的两个实施例；
59.图2a和图2b为根据第二方面的具有主触点、电子开关单元和导线复合体的延长部的插式接触装置的两个实施例，所述主触点的第一触点半部包括负载触点部分和辅助触点部分；
60.图3a和图3b为图1a和图1b中的插式接触装置的一个实施例的示例性断开过程；
61.图4a至图4c为图2a和图2b中的插式接触装置的一个实施例的示例性断开过程；
62.图5为实施为复式插接系统的插式接触装置的第三实施例，作为图1b中的插式接触装置的扩展；以及
63.图6a和图6b为双向电子开关单元的两个实施例。
具体实施方式
64.图1a和图1b示出根据第一方面的一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体的延长部来防止产生电弧或熄灭电弧的插式接触装置的两个实施例，该插式接触装置一般以附图标记100标示。插式接触装置100包括两个一般以附图标记110标示的、各自具有主触点(ha)112的插式连接器，该主触点具有设计为插座触点的第一触点半部(ha1)112-1和设计为插针触点的第二触点半部(ha2)112-2。此外，每个插式连接器110都还包括辅助触点(hi)114，该辅助触点具有设计为插座触点的第一触点半部(hi1)114-1和设计为插针触点的第二触点半部(hi2)114-2。每个插式连接器的ha2 112-2和hi2 114-2导电连接。第一插式连接器110(图中右侧)的ha1 112-1与直流电源130的一极(优选是正极)导电连接或可导电连接。第二插式连接器110(图中左侧)的ha2 112-2连接或可连接到负载140。此外，第
一插式连接器110的ha2 112-2和hi2 114-2通过导线复合体的延长部300与第二插式连接器110的ha1 112-1导电连接，该延长部在此示例性地设计为延长线。延长线300包括第一插式连接器110的第二插式连接器半部110-2、第二插式连接器110的第一插式连接器半部110-1及其导电连接。
65.第一插式连接器110(作为可选方案，第二插式连接器110也)包括具有第一触点半部wl1 150-1和第二触点半部wl2 150-2的转接触点wl 150。第一插式连接器110(和可选方案中第二插式连接器)的第一触点半部wl1 150-1与同一个插式连接器110的hi1 114-1导电连接。第一插式连接器110的wl2 150-2通过延长线300与第二插式连接器110的hi1 114-1(和可选方案中的wl1 150-1)导电连接。每个插式连接器110的对极触点116均包括第一触点半部ge1 116-1和第二触点半部ge2 116-2，其中第一插式连接器110的ge2 116-2通过延长线300与第二插式连接器110的ge1 116-1导电连接。此外，第一插式连接器110的ge1 116-1连接或可连接到直流电源130的对极，优选是负极，而第二插式连接器110的ge2 116-2连接或可连接到负载140。
66.电子开关单元120通过第一接头122与第一插式连接器110的插座触点(ha1)112-1并联连接。第一插式连接器110的hi1 114-1和wl1 150-1通过第二接头124与电子开关单元120串联连接。插式接触装置100在图1a和图1b中呈现为插合状态t0，其中每个插式连接器110的插针触点ha2 112-2、wl2 150-2和ge2 116-2均通过相关接触点(用于ha的113以及用于hi的115)与相关插式连接器110的相关插座触点ha1 112-1、wl1 150-1和ge1 116-1导电连接。每个插式连接器110的插针触点(hi2)114-2在图1a和图1b所示的插合状态t0下均通过包括环绕式绝缘部的隔离部117与相关插座触点(hi1)114-1的接触点115电隔离。
67.图1a和图1b中的电子开关单元120包括rc元件(“电阻电容”)。该rc元件可被设计为金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。作为替代方案或补充方案，也可以将数个rc元件(例如一个igbt和一个mosfet)串联起来。此外，电子开关单元120可选地包括整流桥(未图示)。举例而言，通过反转电流方向，可以回收以发电机模式运行的电机的制动能。
68.图1b所示的实施例进一步包括每个插式连接器110都具有的接地触点pe 118，该接地触点具有设计为插座触点的第一触点半部pe1 118-1和设计为插针触点的第二触点半部pe2 118-2。第一插式连接器110的pe2 118-2通过延长线300与第二插式连接器110的pe1 118-1导电连接。
69.图1a和图1b所示的插式接触装置100分别处于插合状态t0。每个插式连接器的ha 112、(至少第一插式连接器的)wl 150、ge 116和可选方案中的pe 118等触点导电连接。每个插式连接器的触点hi 114均借助于隔离部117被电隔离，该隔离部例如是环绕式绝缘部。
70.如图1a和图1b的实施例所示，附加的转接触点150必须被整合到一个插式连接器中，才能实现辅助触点(“x导体”)114的转接(weitergabe)。在插式连接器110中，借助“y抽头”建立从辅助触点114到附加的转接触点150的连接。在图1a和图1b的实施例中，“y抽头”包括第一插式连接器110的辅助触点114和转接触点150-1的插座触点114-1、150-1，这些插座触点与电子开关单元120电性连接。如图1a和图1b所示，转接触点150可以比同一个插式连接器110的主触点112和/或配合触点116小(例如就插针触点的截面和/或纵轴而言)。如果现在将延长线300或某个装置插入插式连接器110中，则转接触点150会通过插针触点和
附加导线(“芯线”)被转接到(例如从直流电源130方向看的)下一个插式连接器110的辅助触点114。通过这下一个插式连接器110中相应的“y抽头”，同样可以可选地将转接触点150再度转接到下一个插式连接器110(以虚线表示)。由于串联布置的插式连接器110的辅助触点114完全插入，因此，这些辅助触点处于绝缘位置(即隔离部117贴靠辅助触点114的接触点115)，从而既与电子控制单元120电性分离，又与其他(例如串联连接的)插式连接器110电性分离。如果其中一个插式连接器110被断开，相应的辅助触点114就会转移到导电位置并与电子控制单元120建立连接。在此情况下，电子控制单元120将会熄灭任何一个串联连接的插式连接器110断开时所产生的电弧。此外，转接触点的一个特点是其可以作为信号触点、通信触点或数据触点使用，以例如实现直流电源130与负载140之间的通信或传输其他状态信息。
71.借助附加的转接触点来转接辅助触点，这既能在如图1a和图1b的实施例中所示的触点上起作用，也能在使用如图2a和图2b的实施例中所示的同轴触点时起作用。此外，转接触点同样可以通过同轴触点与另一个触点合并，以达到转接辅助触点的目的。
72.图2a和图2b示出根据第二方面的一种用于在直流连接断开或闭合时使用导线复合体的延长部来防止产生电弧或熄灭电弧的插式接触装置的两个实施例，该插式接触装置一般以附图标记100标示。插式接触装置200包括两个一般以附图标记210标示的、各自具有主触点(ha)212的插式连接器，该主触点具有设计为同轴插针触点的第一触点半部(ha1)212-1和设计为插座触点的第二触点半部(ha2)212-2。每个插式连接器210的ha1 212-1均包括负载触点部分(la1)219和辅助触点部分(hi1)214以及设计为环绕式绝缘部的隔离部(ta1)217。在沿着ha 212的纵轴的插合方向上，相关插式连接器210的ha1 212-1被设计为在环绕式ta1 217的前面与hi1 214同轴，而环绕式ta1 217又布置在(向外的)la1 219前面。每个插式连接器210的la1 219和hi1 214在相关ha1 212-1的外表面上被所对应的ta1 217的环绕式绝缘部电隔离。此外，每个插式连接器210的la1 219和hi1 214在轴向上被同一个绝缘部或另一个绝缘部分开。第一插式连接器210的ha 212的la 219与直流电源230的一极(优选是正极)导电连接或可导电连接。通过ha2 212-2的接触点213，第二插式连接器210的la 219连接或可连接到负载240的所对应的极。
73.电子开关单元220通过第一接头222与第一插式连接器210的la1 219并联连接。第一插式连接器的hi 214通过第二接头224与电子开关单元220串联连接。第二插式连接器210的la1 219通过导线复合体的延长部400与第一插式连接器210的ha2 212-2和转接触点250的第二触点半部250-2导电连接，该延长部在此示例性地设计为延长线。可选地，第二插式连接器210同样包括转接触点250，其第一触点半部250-1与同一个插式连接器210的ha1 214以及第一插式连接器210的wl2 250-2导电连接。
74.如图2a和图2b所示，插式接触装置200处于两个插式连接器210的插合状态t0，其中每个插针触点212-1的la1 219均通过所对应的接触点213与相关的插座触点(ha2)212-2导电连接，并且相关的hi1 214在空间上与所对应的接触点213分离。每个插式连接器210进一步包括具有第一触点半部ge1 216-1和第二触点半部216-2的对极触点216。第一插式连接器210的ge1 216-1与直流电压源230的对极导电连接或可导电连接，第二插式连接器210的ge2 216-2与负载240导电连接或可导电连接。第一插式连接器210的ge2 216-2还通过延长线400与第二插式连接器210的ge1 216-1连接。
150和ge 116被电隔离，而接地触点pe 118仍是导电连接。在(未图示的)释放状态t3下，所有触点ha 112、hi 114、wl 150、ge 116和pe 118均被电隔离。在释放状态t3下，插式连接器110的两个触点半部110-1和110-2可以在空间上分开。
83.图4a至图4c分别示出实施断开操作期间根据第二方面的插式连接器210的ha 212。图4a示出处于第一中间状态t1'的插式连接器210的ha 212，其中ha1 212-1的可设计为环绕式绝缘部的隔离部217贴靠ha2 212-2的接触点213。la1 219与ha2 212-2电隔离。在la1 219与ha2 212-2的接触点213之间产生电弧。电子开关单元220通过第一接头222被激活。如果第二插式连接器210被断开，则会通过处于图2a和图2b所示的插合状态t0的第一插式连接器210的wl 250来激活电子开关单元220。激活导致电子开关单元220(或其rc元件)变成导电的。可选地，插式连接器210的hi1 214已通过接触点213与ha2 212-2导电连接。
84.图4b示出处于第二中间状态t2的插式连接器210的ha 212，其中辅助触点部分hi1 214贴靠ha2 212-2的接触点213。被设计成环绕式绝缘部的ta1 217位于插座触点ha2 212-2以外。hi1 214通过接触点213与ha2 212-2导电连接。直流电此时从直流电源230出发流经电子开关单元220、处于断开过程中的插式连接器210的hi1 214和ha2 212-2。只要第二插式连接器210被断开，电流就会从直流电源230流经处于图2a和图2b所示的插合状态t0的第一连接器210的la1 219。电子开关单元220优选包括计时元件，该计时元件使得流经处于断开过程中的插式连接器210的hi1 214和ha2 212-2的电流在预定的时间跨度后被中断。电流中断的发生在时间上可以早于hi1 214与ha2 212-2的电隔离和/或相关插式连接器210的ge 216和/或pe 218的电隔离。电流中断后，可以在不产生电弧的情况下分开插式连接器210的第一半部210-1和第二半部210-2。
85.图4c示出从第二中间状态t2过渡到释放状态t3时的插式连接器210的ha 212。这一过渡也可被称为第三中间状态。在这种状态下，hi1 214与ha2 212-2电隔离。此外，ge 216被电隔离，而接地触点pe 218仍是导电连接。在(未图示的)释放状态t3下，插式连接器210的所有触点ha 212(hi1 214和ha2 212-2的la1 219)、ge 116和pe 118均被电隔离。在释放状态t3下，插式连接器210的两个触点半部210-1和210-2可以在空间上分开。
86.在每个实施例中，辅助触点114或辅助触点部分214在插合状态下与其他触点电隔离，特别是与插式连接器110、210的主触点112、212和相关的配合触点116、216电隔离。因此，系统中不可能存在短路。也容易实现数条支路的并联布置。
87.图5示出具有三个第一插式连接器110和一个通过导线复合体的延长部300(例如延长线)连接的第二插式连接器110的插式接触装置100。每个插式连接器110和每个延长线300在结构上与根据图1b的相同部件相同，并且在图中分别呈现为插合状态t0。每个hi 114在插合状态t0下均被隔离部117电隔离。在直流电源130一侧，所有第一插式连接器110的hi 114均在点126处并联连接，因此，第一插式连接器110的所有hi 114均通过第二接头124仅与一个(共用)电子开关单元120导电连接。(共用)电子开关单元120与所有第一插式连接器110的在点127处并联连接的ha 112导电连接。所有第一插式连接器110的ge118均在点128处并联连接。
88.当第一或第二插式连接器110中的任一个插式连接器断开时，如参照图3a和图3b所述，相关的hi 114转入导电的第一和第二中间状态t1和t2，并与电子开关单元120建立连接。当其中一个第二插式连接器110断开时，通过相关的延长线300和相关的第一插式连接
器110的wl 150建立与电子开关单元120的连接。
89.通过插式接触装置100，特别是通过辅助触点hi 114的隔离部117和借助根据第一方面的转接触点150所建立的连接(或根据第二方面的负载触点部分214与辅助触点部分219之间的隔离部217)，当使用延长线300(或400)时，可以免除在第一触点半部hi1 114-1或辅助触点部分214中或上设置其他元件(特别是二极管)的必要性。
90.其他(插合)支路中的插式连接器110不受任一插式连接器110的断开和相关ha 112中由此产生的电弧以及相关hi 114中的电流影响，因为这些插式连接器各自的hi 114仍与(共用)电子开关单元120电隔离。亦即，在正常运行期间，即使在使用延长线的情况下，不同支路之间也不会发生短路。只有在不同支路中的一个以上的插式连接器110有可能同时断开的情况下，才会存在类似于专利说明书ep 2 742 565 b1中所描述的问题。如果不同支路中的两个(或更多个)插式连接器110同时断开，这两个(或更多个)支路之间就有可能发生短路。
91.另一个实施例(无图)包括复式插接系统，该复式插接系统具有根据第二方面的插式连接器210和导线复合体的延长部400。
92.(例如图5的实施例中所示出的)复式插接系统可以扩展到建筑安装层面。相应地，电子开关单元(例如开关单元120)将不整合在复式插接系统中，而是例如集中整合在一个房间或一个楼层的二次配电系统中。因此，前述辅助触点(例如hi 114)必须通过附加的导线连接到电子开关单元(例如开关单元120)。由于不涉及控制线或信号线，因此这一连接也可被称为“x导体”。
93.图6a和图6b示出包括整流桥的双向电子开关单元120、220的两个实施例。整流桥可通过第一接头122、222与ha1 112-1或la1 219连接，并且可通过第二接头124、224与hi1 114-1、214连接。
94.在图6a所示的实施例中，整流桥的另外两个(内部)接头通过由半导体开关和具有可变电阻的rc元件所组成的并联线路相互连接，其中可以借助(以虚线绘制的)控制信号来改变半导体开关的阻抗。通过整流桥的二极管，在(另外两个)内部接头上确保了特定的极性，而不受外部施加(于第一和第二接头)的极性影响，并且使电流能够双向流经ha 112(或ha2 212-2和la1 219)和hi 114(或ha2 212-2和hi1 214)。
95.在图6b所示的实施例中，电子开关单元120、220包括极性反接保护手段，该极性反接保护手段包括两个以相反方向相互串联连接的半导体开关和各一个在阻断方向上并联连接的二极管(图6b中的左侧)。并联连接的二极管在半导体开关的阻断方向上起旁路作用。此外，图6b中的电子开关单元120、220包括触发电路，该触发电路将整流桥的另外两个(内部)接头(图6b中的右侧)连接起来。触发电路根据外部施加的极性借助(呈现为虚线的)控制信号改变(例如减小)两个串联半导体开关中的一个或两个半导体开关的阻抗。作为替代方案，也可以使用单极性半导体开关。
96.将电子开关单元(例如开关单元120)的进线延长，这对于有技术背景的人来说可能仍然是显而易见的做法，其本身并不构成技术革新。然而在现有技术中，例如在专利说明书ep 2 742 565 b1中，每个(例如由直流电源侧的插座单元和负载侧的插头单元组成的)插式连接器均须配备二极管，该二极管要么设置在插式连接器中，要么至少设置在(被设计成控制线的)辅助线中的某处。在本发明的插式接触装置(例如插式接触装置100)中，这些
二极管被辅助触点(例如hi 114)的安全电隔离所取代，或者被辅助触点部分以(绝缘)隔离部(例如隔离部117)所取代，该隔离部在插合状态下将插针触点和插座触点的金属接触配合件彼此分开。圆形插针和圆形插座的设计只是示范性的。这样的隔离件也可用于单一型触点或扁平触点。由于在插合状态下，所有根据第一方面的插式连接器(例如插式连接器110)的(例如)辅助触点(例如hi 114)在这些辅助触点各自的(绝缘)隔离部(例如隔离部117)上处于不工作位置，因此不同的插式连接器之间不会发生短路。同样地，根据第二方面的hi1 214在不工作位置上与ha2 212-2电隔离。在对插式连接器实施断开操作时，才会建立与电子开关单元(例如开关单元120)的导电连接。
97.在如图1a和图1b、图3a和图3b以及图5所示的根据第一方面的实施例中，至少两个插式连接器中的每个插式连接器均具有作为ha1 112-1、hi1 114-1、wl1 150-1、ge1 116-1和可选方案中的pe1 118-1的插座触点，以及作为ha2 112-2、hi 112-2、wl2 150-2、ge2 116-2和可选方案中的pe2 118-2的插针触点。在其他(未图示的)实施例中，插针触点和插座触点互换。此外，各插式连接器半部可进行任意的单一型组合(hermaphroditische kombination)。
98.在如图2a和图2b以及图4a至图4c所示的根据第二方面的实施例中，至少两个插式连接器中的每个插式连接器均具有作为ha1 212-1、wl1 250-1、ge1 216-1和可选方案中的pe1 218-1的插针触点，以及作为ha2 212-2、wl2 250-2、ge2 216-2和可选方案中的pe2 218-2的插座触点。在其他(未图示的)实施例中，插针触点和插座触点互换。此外，各插式连接器半部可进行任意的单一型组合。
99.此外，导线复合体的延长部300、400在图1a至图5中被呈现为具有第一和第二插式连接器110、210的可插接在一起的半部。插式接触装置的进一步可能的(未图示)实施例包括导线复合体的至少一个延长部，该延长部在第一端包括根据第一方面的插式连接器的一个半部，并且在第二端包括根据第一方面的插式连接器的一个半部。作为替代方案或补充方案，导线复合体的延长部可以在两端包括根据同一个(即第一或第二)方面的两个不同的插式连接器半部。第一端可以选择性地对应于导线复合体的(例如设计为延长线的)延长部的直流源侧端部或负载侧端部。这样的延长线也可被称为(例如两个插式连接器系统之间的)转接线。
100.以上参照示范性实施例对本发明进行了描述，但对于本领域技术人员来说，显然可以进行各种修改，也可以使用对等物来替换。此外，可以进行大量修改以使特定情况或特定材料适应本发明的教示。因此，本发明并不限于所披露的实施例，而是包括落入所附权利要求书范围的所有实施例。
101.附图标记说明
102.100、200
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插式接触装置
103.110、210
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插式连接器
104.110-1、210-1
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第一插式连接器半部
105.110-2、210-2
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第二插式连接器半部
106.112、212
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主触点(ha)
107.112-1、212-1
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主触点的第一触点半部(ha1)
108.112-2、212-2
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主触点的第二触点半部(ha2)
109.113、213
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主触点的接触点
110.114
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辅助触点(hi)
111.114-1
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辅助触点的第一触点半部(hi1)
112.114-2
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辅助触点的第二触点半部(hi2)
113.115
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辅助触点的接触点
114.116、216
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对极触点(ge)
115.116-1、216-1
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对极触点的第一触点半部(ge1)
116.116-2、216-2
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对极触点的第二触点半部(ge2)
117.117
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辅助触点的隔离部
118.118、218
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接地触点(pe)
119.118-1、218-1
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接地触点的第一触点半部(pe1)
120.118-2、218-2
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接地触点的第二触点半部(pe2)
121.120、220
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电子开关单元
122.122、222
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第一接头
123.124、224
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第二接头
124.126
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辅助触点的并联线路
125.127
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主触点的并联线路
126.128
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对极触点的并联线路
127.130、230
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直流电源
128.140、240
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负载
129.150、250
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转接触点(wl)
130.150-1、250-1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转接触点的第一触点半部(wl1)
131.150-2、250-2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
转接触点的第二触点半部(wl2)
132.214
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一辅助触点部分(hi1)
133.219
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
负载触点部分(la1)
134.217
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
隔离部(ta1)
135.300、400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
延长线
136.t0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
插合状态
137.t1、t1'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一中间状态
138.t2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二中间状态
139.t3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
释放状态