用于触发电开关设备的触发元件的触发器单元以及电开关设备 |
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| 申请号 | CN201280053630.4 | 申请日 | 2012-10-15 | 公开(公告)号 | CN103890891A | 公开(公告)日 | 2014-06-25 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | J.伦纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于触发电 开关 设备（30）的触发器单元（1），所述触发器单元（1）具有两个或更多个触发器（2、3、4、5）、至少一个用于为触发器（2、3、4、5）中的每个接收电输入 信号 （6）的 接口 （2a、3a、4a、5a）、到触发元件（20）的共同的接口（7），所述触发元件（20）被构造为机械地触发电开关设备（30），其中共同的接口（7）被构造为将统一的电 输出信号 （8）传输给触发元件（20），其中每个触发器（2、3、4、5）都被构造成用于将相应电 输入信号 （6）转换成统一的电输出信号（8）的 电子 设备（9）。本发明还涉及一种具有这样的触发器单元（1）的电开关设备（30）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于触发电开关设备（30）的触发器单元（1），所述触发器单元（1）具有两个或更多个触发器（2、3、4、5）、至少一个用于为触发器（2、3、4、5）中的每个接收电输入信号（6）的接口（2a、3a、4a、5a）、到触发元件（20）的共同的接口（7），所述触发元件（20）被构造为机械地触发电开关设备（30），其中共同的接口（7）被构造为将统一的电输出信号（8）传输给触发元件（20），其中每个触发器（2、3、4、5）都被构造成用于将相应的电输入信号（6）转换成统一的电输出信号（8）的电子设备（9）。 |
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| 说明书全文 | 用于触发电开关设备的触发元件的触发器单元以及电开关设备 [0001] 诸如功率开关的电开关设备所具有的任务是，在出现特定干扰时将一定数量的耗电器从供电网解耦和。典型的干扰是出现短路电流，并且功率开关按常规被设计为在这样的短路电流情况下移动开关元件并且因此使耗电器与供电网之间的连接去耦和。 [0002] 但是另外，负载和供电网的这样的去耦和在其他情况下也是不期望的。尤其可能的是，在供电网中欠压的情况下，供电网与耗电器断开。为了对此提供功能，使用另外的触发器、即所谓的辅助触发器。辅助触发器既可以监视主电路、即供电网，又可以监视辅助电路。也就是说，功率开关、尤其是紧凑型功率开关可以借助于辅助触发器来关断。在此优选地涉及具有至少一个储能器的电磁触发器，所述储能器要么在施加电压时（即为所谓的工作电流触发器）、要么在低于极限电压时（即为所谓的欠压触发器）触发。在工作电流触发器的情况下，也存在直接起作用的电磁触发器，其在没有附加储能器的情况下工作。 [0003] 这样的辅助触发器通常被构造成模块，该模块可以固定在功率开关的封套、例如插入箱处。功率开关中的触发机构的一部分在传统上是开关锁。辅助触发器可以恰好作用于该开关锁或作用于开关锁的开关元件，并且因此由该功率开关因此耗电器与供电网去耦和。为此辅助触发器配备有触发元件、例如杵棒（Stößel）。该触发元件、即尤其是该杵棒进入非触发状态。为了触发，触发元件从辅助触发器的壳体中脱出。 [0004] 也就是说，在电开关设备、如功率开关、尤其是紧凑型功率开关的情况下，除了主电路中的基本触发类型“过载”或“短路”以外，还存在在传入电信号的情况下同样应触发功率开关的零部件、尤其是触发器。在此存在按照标准位于功率开关中的触发器、以及可选地可内置或外置于功率开关处的触发器。迄今为止，每个这样的触发器都具有到功率开关的触发机构（例如触发轴）的单独接口。也就是说，每个触发器都在发生干扰的情况下、例如在短路的情况下获得电信号并且将其转换成机械信号，该机械信号移动触发机构、如触发轴并且因此对功率开关进行开关或“释放”（entklinken）。也就是说，每个单个的触发器都将传入的电信号转换成机械信号。 [0005] 因此，电子过电流触发器（ETU触发器）在主电路中存在短路或过载时触发功率开关。这样的触发器一般按照标准设置在功率开关中。可选地可设置在功率开关中的故障电流保护开关（RCD触发器）可以在主电路中存在故障电流时触发功率开关。另外，可以在功率开关中设置可以在辅助电路中存在欠压时触发功率开关的欠压触发器（UVR触发器）或者可以在辅助电路中存在工作电流时触发功率开关的工作电流触发器（SHT触发器）。 [0006] 触发器与功率开关之间的机械接口的设计大多是困难的。因此，每个触发器都具有至少两个接口、即触发接口和加载接口。为了能够通过不同的功率开关结构大小统一地实现这两个接口，常常需要显著的构造成本。 [0007] 也就是说，如果两个或更多个触发器设置在一个电开关设备、如一个功率开关中，则必须为每个触发器设置加载接口和触发接口。这在构造上是高成本的，要求提高的空间需求，并且是成本密集的。 [0008] 另外，每个触发器一般都具有单独的储能器。每个储能器又需要一定的空间需求，使得在功率开关中要求再次提高的空间需求。如果多个触发器内置在功率开关中，则功率开关被“堵隔”。也就是说，通过设置多个功率开关，在功率开关中为其他的内部系统部件剩下少的空间。 [0009] 因此，本发明的任务是，尽可能简单地、节省空间地以及低成本地实现对电开关设备、如功率开关的触发，以及由此实现一种电开关设备、如功率开关。 [0010] 根据本发明，该任务通过具有根据权利要求1所述的特征的用于触发电开关设备的触发器单元、具有根据权利要求9所述的特征的电开关设备、以及具有根据权利要求10所述的特征的电开关设备来解决。在此，结合根据本发明的触发器单元所描述的特征和细节当然也适用于结合根据本发明的电开关设备，并且反之亦然，使得关于各个发明发面的公开内容可以始终相互参考。 [0011] 根据本发明的第一方面，该任务通过一种用于触发电开关设备的触发器单元来解决，该触发器单元具有两个或更多个触发器、至少一个用于为触发器中的每一个接收电输入信号的接口、到触发元件的共同的接口，该触发元件被构造为机械地触发电开关设备，其中该共同的接口被构造为将统一的电输出信号传输给该触发元件，其中每个触发器都被构造成用于将相应电输入信号转换成统一的电输出信号的电子设备。 [0012] 这样构造的触发器单元使得能够在到耗电器的供电网中发生干扰的情况下以简单、节省空间和成本有利的方式触发、即开关电开关设备。由于在触发器单元中设置有两个或更多个触发器，其中所述触发器被不同地构造，因此触发器单元可以在到耗电器的供电网中发生不同干扰时被采用。 [0013] 触发器单元、即所设置的全部触发器被构造为连接到共同的触发元件。仅仅通过用于从供电网接收电输入信号的接口到供电网的连接技术以及对传入的电输入信号的转换对各个触发器保留。为了将电输入信号转换成共同的输出信号，每个触发器都具有相应的电子设备。 [0014] 通过根据本发明的触发器单元，使得可以减少到电开关设备、尤其是诸如紧凑型功率开关的功率开关的触发元件的接口。这样的触发器单元被构造为紧凑的。由于触发器单元可以与传入的输入信号的类型无关地生成统一的输出信号，因此连接在触发器单元后面的触发元件可以简单地、尤其是标准化地构造。也就是说，通过根据本发明的触发器单元，可以减小在触发元件连接在后面时的技术难度，其中触发元件尤其是布置在电开关设备、如功率开关中。由此可以提升电开关设备的质量。 [0015] 标准化触发元件到触发器单元的连接可能性降低了触发元件的开发成本。在触发器单元中仅仅需要用于连接技术和电子设备的空间。通过这样的触发器单元，可以以更简单、更节省空间和更低成本的方式构造电开关设备。通过在如功率开关的电开关设备中使用这样的触发器单元，可以以简单和低成本的方式构造布置在触发器单元与电开关设备的触发机构之间的、可将电信号转换成机械信号的触发元件。尤其是可以在这样的触发元件的情况下设置仅仅一个唯一的储能器，因为在供电网中出现干扰以后，由触发器单元将统一的输出信号发送给触发元件。 [0016] 根据一个优选的改进方案，可以在触发器单元的情况下规定：每个触发器都被构造为将被构造成电压的电输入信号转换成被构造成信号电流的统一的电输出信号。通过该信号电流可以触发该触发元件。由于该信号电流与触发器单元的触发器无关地总是具有相同的值，因此保证：利用同一触发元件可以处理到耗电器的供电网中的不同干扰。触发元件的储能器可以总是相同地来构造，因为用于触发储能器并且由此用于将从触发器单元发送给触发元件的输出信号转换成机械信号的信号电流总是相同的。 [0017] 根据本发明的触发器单元的共同的接口可以被构造为不同类型的。该共同的接口被构造为将由触发器单元生成的输出信号传输给连接在后面的触发元件。特别优选地，触发单元在共同的接口的情况下被构造成插拔连接。由此，触发器单元可以简单和快速地连接到触发元件并由此连接到电开关设备。触发器单元的灵活性可以通过构造成插拔连接的共同接口来提高。在本发明的意义上，共同的接口意味着，为了传输由触发器单元的不同触发器生成的输出信号需要仅仅一个唯一的接口。 [0018] 根据本发明的另一优选改进方案，可以在触发器单元的情况下规定：第一触发器被构造为将短路电流信号和/或过载电压信号转换成统一的输出信号，第二触发器被构造为将故障电流信号转换成所述统一的输出信号，第三触发器被构造为将欠压信号转换成所述统一的输出信号，和/或第四触发器被构造为将工作电流信号转换成所述统一的输出信号。因此，可以在触发器单元的情况下设置至少两个这样的触发器。这样构造的触发器单元可以在出现不同干扰、如出现欠压或故障电压时发起电开关设备的触发。 [0019] 根据本发明的触发器单元可以用于触发诸如功率开关、尤其是紧凑型功率开关的电开关设备的触发元件。根据本发明的一个特别优选的改进方案，可以在触发器单元的情况下规定：用于将所生成的输出信号转换成机械信号的触发元件是触发器单元的一部分，其中该触发元件具有：第一接口，其用于连接到共同的接口上；到电开关设备的触发机构的触发接口，其用于将该机械信号传输给该触发机构，其中该机械信号适于触发该触发机构；以及加载接口，其用于将能量传输给该触发元件。这样构造的触发器单元是以简单、节省空间和低成本的方式构造的。这样的触发器单元尤其是可以简单和快速地连接到电开关设备、尤其是紧凑型功率开关上。在电开关设备中使用这样的触发器单元使得开关设备本身可以简单和低成本地构造。触发器单元可以灵活地连接到不同的电开关设备上，因为通过触发器单元的两个或更多个不同的触发器可以覆盖到耗电器的主电路和/或辅助电路中的不同干扰。 [0020] 触发元件被构造为将所生成的输出信号转换成机械信号。触发元件具有用于连接到共同的接口的第一接口。由此，可以将已经由触发器单元的触发器生成的统一输出信号转发给触发元件。该输出信号可以由触发元件转换成机械信号，该机械信号又用于触发或开关电开关设备的触发机构、例如触发轴。为此，触发元件具有到电开关设备的触发机构的触发接口。由触发元件生成的机械信号适于触发如紧凑型功率开关的电开关设备的触发机构。另外，触发元件具有用于将能量传输给触发元件的加载接口。也就是说，通过也可称为复位接口的加载接口，可以将触发元件置于第一状态。在将输出信号传输给触发元件以后，触发元件从第一状态转变到第二状态。在从第一状态过渡到第二状态的情况下，电输出信号被转换成机械信号。加载接口用于使得触发元件可以转变回第一状态。在此，给触发元件输送能量。例如，可以将操纵机构、如转子轴或杠杆连接到加载接口上。 [0021] 根据本发明的一个优选的改进方案，可以在触发器单元的情况下规定：触发元件具有电磁体以用于将电输出信号转换成机械信号。该电磁体可以将电输出信号转换成机械信号。因此，通过被构造成信号电流的输出信号，电磁体的线圈可以生成磁场。通过该磁场，可以生成机械信号，尤其是可以通过磁场移动触发元件的衔铁或杵棒。衔铁或杵棒的该移动可以传输到电开关设备的触发机构上。 [0022] 特别优选地，在这样的触发器单元的情况下可以规定：触发元件具有连接在电磁体后面的储能器，该储能器被构造为放大由电磁体生成的机械信号。储能器保证：生成具有足够大强度的机械信号以用于通过触发元件开关触发机构。储能器例如可以由触发元件的衔铁或杵棒来触发并且由此从其第一状态转变到第二状态。储能器与电开关设备的触发机构连接得使得在储能器转变到第二状态的情况下，触发机构被开关以用于开关电开关设备。储能器可以被构造为不同类型的。例如，储能器可以是弹簧元件、如压缩弹簧或拉伸弹簧。通过加载接口可以给储能器输送能量。例如，可以通过加载接口来对弹簧元件加偏压。如果弹簧元件例如被加偏压，则其处于第一状态。通过由触发元件生成的机械信号，可以触发弹簧元件的加偏压。储能器的提高的力保证了更可靠地开关电开关设备的触发机构。 [0023] 根据本发明的第二方面，该任务可以通过一种电开关设备来解决，该电开关设备具有：触发器单元，其具有根据本发明的第一方面所述的触发元件；以及触发机构，其用于触发电开关设备，其中触发机构具有到触发元件的触发接口的连接接口，所述连接接口用于将机械信号从触发元件传输给电开关设备的触发机构，并且其中触发机构被构造为在接收到机械信号时关断电开关设备。 [0024] 这样构造的电开关设备是以简单、节省空间和低成本的方式构造的。尤其是可以通过连接这样的触发器单元来为电开关设备的其他系统部件留出空间。由于具有至少两个不同触发器的触发器单元需要到触发元件的仅仅一个接口，因此由触发器单元和触发元件构成的整个单元是更简单和更低成本的。尤其是通过电开关设备为了转换不同触发器的信号需要仅仅唯一的触发元件，整个电开关设备与迄今为止公知的电开关设备相比是以简单和更低成本的方式来构造的。通常，在功率开关中集成有过载和短路保险装置。也就是说，通常还有与之相关的触发器。也就是说，原本的电开关设备可以以标准化方式被制造为没有触发器的，并且接着被补充由至少两个触发器和触发元件构成的相应触发器单元。 [0025] 由于电开关设备的触发器单元具有不同地构造的两个或更多个触发器，因此电开关设备可以在到耗电器的供电网中出现不同干扰时中断到耗电器的电流输送并且由此保护该耗电器。 [0026] 通过触发器单元针对不同触发器具有唯一的触发元件，电开关设备可以以节省空间的方式来构造或者针对另外的部件具有足够空间。 [0027] 通过诸如紧凑型功率开关的电开关设备不必具有独立的触发元件，所述电开关设备被简单地构造，因为触发元件是电开关设备的触发器单元的一部分，而触发器单元可以事后作为模块连接到电开关设备上。 [0028] 通过根据本发明的触发器单元，使得可以减少电开关设备、尤其是诸如紧凑型功率开关的功率开关中的机械接口。尤其是在电开关设备与触发器单元的触发元件之间需要仅仅一个加载接口以及触发接口。由此可以将在制造电开关设备时的构造成本保持得小。同时，这样的电开关设备可以针对其他系统部件具有相对多的空间。 [0029] 根据本发明的第三方面，该任务可以通过一种电开关设备来解决，该电开关设备具有：根据前述权利要求1至4之一所述的触发器单元；触发元件，其用于将由触发器单元生成的输出信号转换成机械信号，其中该触发元件具有：第一接口，其用于连接到触发器单元的共同的接口上；到电开关设备的触发机构的触发接口，其用于将机械信号传输给触发机构，其中该机械信号适于触发该触发机构；和加载接口，其用于将能量传输给该触发元件；以及触发机构，其用于触发电开关设备，其中该触发机构具有到触发元件的触发接口的连接接口，该连接接口用于将机械信号从该触发元件传输给电开关设备的触发机构，并且其中触发机构被构造为在接收到机械信号时关断电开关设备。 [0030] 在这样的电开关设备的情况下，触发元件是电开关设备的一部分而不是触发器单元的一部分。诸如功率开关的电开关设备也是被构造为非常灵活的。可以简单地以模块方式将不同触发器单元连接到电开关设备的触发元件上。电开关设备需要到触发器单元的仅仅一个共同的接口，使得可以由触发器单元将统一的输出信号传输给触发元件。为了将能量输送给触发元件以及为了触发电开关设备的触发机构，需要仅仅两个接口、即加载接口和触发接口。 [0031] 这样的电开关设备可以以相对少的开发成本来制造。在这样的电开关设备、即根据本发明第二和第三方面所述的电开关设备的情况下，可以降低技术难度、尤其是构造难度，由此可以提升这样的电开关设备的质量。这样的电开关设备的开发成本以及由此开发费用可以保持得相对小。通过具有唯一的“中央”触发元件的电开关设备、尤其是功率保护开关，也需要仅仅一个储能器。由此可以减小电开关设备的安装空间或者为其他系统部件提供空闲的安装空间。设置共同的“中央”触发元件仅仅需要触发器单元的连接技术和电子设备的空间。 [0032] 根据本发明的一个优选的改进方案，可以在这样的电开关设备的情况下规定：触发元件具有电磁体以用于将电输出信号转换成机械信号。该电磁体可以将电输出信号转换成机械信号。因此，通过被构造成信号电流的输出信号，电磁体的线圈可以生成磁场。通过该磁场，可以生成机械信号，尤其是可以通过该磁场移动触发元件的衔铁或杵棒。衔铁或杵棒的该移动可以传输到电开关设备的触发机构上。 [0033] 特别优选地，在这样的电开关设备的情况下可以规定：触发元件具有连接在电磁体后面的储能器，该储能器被构造为放大由电磁体生成的机械信号。储能器保证：生成具有足够大强度的机械信号以用于通过触发元件开关触发机构。储能器例如可以由触发元件的衔铁或杵棒来触发并且由此从其第一状态转变到第二状态。储能器与电开关设备的触发机构连接得使得在储能器转变到第二状态的情况下，触发机构被开关以用于开关电开关设备。储能器可以被构造为不同类型的。例如，储能器可以是弹簧元件、如压缩弹簧或拉伸弹簧。通过加载接口可以给储能器输送能量。也就是说，加载接口被构造为将能量传输给储能器。例如，可以通过加载接口来给弹簧元件加偏压。如果例如弹簧元件被加偏压，则其处于第一状态。通过由触发元件生成的机械信号，可以触发弹簧元件的加偏压。储能器的提高的力保证了更可靠地开关电开关设备的触发机构。 [0034] 根据本发明的另一优选的改进方案，可以在电开关设备的情况下规定：加载接口被构造为将能量传输给储能器。加载接口也可以称为复位接口。通过加载接口，可以将能量传输给触发元件。也就是说，加载接口用于将触发元件置于其经加载的、尤其是张紧的状态。例如，可以将电开关设备的操纵机构、如转子轴或杠杆连接到加载接口上。 [0035] 在电开关设备的情况下可以优选地规定：电开关设备的触发机构具有开关锁、触发轴和/或触发插口。触发机构用于对电开关设备进行开关或释放。触发机构可以通过已经由触发元件生成的机械信号来操纵。所述机械信号例如可以是杵棒的移位。 [0036] 电开关设备可以构造为不同类型的。因此，电开关设备例如可以是功率保护开关或保护装置。特别优选地，电开关设备是功率开关、尤其是紧凑型功率开关。在功率开关、尤其是紧凑型功率开关的情况下，常常使用两个或更多个触发器，这些触发器保护电开关设备免受供电网中的干扰。这样的功率开关所具有的任务是，在出现特定干扰时将耗电器从供电网解耦和。典型干扰是出现短路电流，并且功率开关被设计为在出现这样的短路电流的情况下移动功率开关的如触发轴、开关锁或开关元件的触发机构并且因此断开要保护的耗电器与供电网之间的连接。 [0037] 下面参考附图进一步阐述本发明的实施例。在附图中：图1示出了按照根据本发明的构造原理构造的触发器单元的示意图； 图2示出了按照根据本发明的构造原理构造的具有触发元件的触发器单元的示意图； 图3示出了根据图2的与电开关设备连接的触发器单元的示意图；以及 图4示出了根据图1的连接到电开关设备的触发器单元的示意图。 [0038] 在图1至4中分别给具有相同功能和作用方式的元件配备相同的附图标记。 [0039] 在图1中示出了用于触发电开关设备的触发器单元1，该触发器单元1是按照根据本发明的构造原理构造的。触发器单元1具有四个不同的触发器2、3、4、5。另外，触发器单元1具有四个接口2a、3a、4a、5a，所述接口构造用于接收针对每个触发器2、3、4、5的尤其是信号电流10形式的电输入信号6。此外，触发器单元1具有共同的接口7，该共同的接口7用于连接到触发元件。共同的接口7被构造为将统一的电输出信号8传输给后面的触发元件。每个触发器2、3、4、5都具有电子设备9，该电子设备9用于将相应的电输入信号6转换成统一的电输出信号8。 [0040] 这样构造的触发器单元1使得能够简单、成本有利和节省空间地触发电开关设备。在此，触发器单元1将尤其是作为信号电流10传入的输入信号6转化成统一的输出信号8，该输出信号8可以通过触发器单元1的共同接口7转发给后面的触发元件。为了将电子输入信号6转换成共同的输出信号8，每个触发器2、3、4、5都具有相应的电子设备9。通过触发器单元1，使得能够减少到电开关设备、尤其是诸如紧凑型功率开关的功率开关的后面的触发元件的接口7。触发器单元1可以独立于传入信号电流10或输入信号6的类型地生成统一的电输出信号8。由此，连接在触发器单元1之后的触发元件可以简单、尤其是标准化地构造。 [0041] 在图2中示出了这样的触发元件20。在触发器单元1的实施方式中，触发元件20是触发器单元1的一部分。在这样的触发器单元1的情况下有利的是，与传入信号电流10（其例如可以为短路电流、故障电流、工作电流等等）或传入输入信号6无关地，需要仅仅唯一的触发元件20。这通过如下方式来保证：不同的信号电流10或输入信号6在单个触发器2、3、4、5的电子设备8中被转化成统一的电子输出信号8。也就是说，触发元件20可以仅仅针对特定的统一电输出信号8来设计，并且因此可以被标准化。通过共同的接口7，输出信号8被传导到触发元件20。触发元件20将传入输出信号8转换成机械信号21、例如杵棒的移动。也就是说，机械信号21可以移动后面的电开关设备的触发机构并由此对电开关设备进行开关或释放。这样构造的触发器单元1是以简单、节省空间和成本有利的方式构造的。这样的触发器单元1尤其是可以简单和快速地连接到电开关设备、如紧凑型功率开关上。也就是说，在电开关设备中使用这样的触发器单元1使得电开关设备本身可以简单和成本有利地构造。通过触发器单元1可将不同输入信号6转换成统一输出信号并由此转换成统一机械信号21，触发器单元1可以灵活地连接到不同电开关设备上。供电网中的不同干扰可以由这样的触发器单元1来覆盖。 [0042] 在图3中示出了根据图2的触发器单元1，该触发器单元1连接到电开关设备30、如功率开关、尤其是紧凑型功率开关上。电开关设备30通过连接接口与触发元件20的触发接口连接。通过这些接口，由触发元件20生成的机械信号21可以传输给电开关设备30的触发机构31，使得触发机构31可以在接收到机械信号21以后关断电开关设备30。由于触发元件20是触发器单元1的一部分，因此电开关设备30可以在构造方面非常简单地来构造。 [0043] 在图4中示出了按照根据本发明的构造原理构造的电开关设备30的另一实施方式。在该电开关设备30的情况下，触发元件20是电开关设备30的一部分，而触发器单元1是根据图1构造的。 [0044] 一般而言，触发元件可以可选地是触发器单元或诸如功率开关的电开关设备的一部分。与触发元件被布置在何处无关地，通过将不同输入信号转换成共同的电输出信号保证了：触发元件可以简单、尤其是标准化地构造。由此，与不同触发器分别单独地与电开关设备连接的电开关设备相比，节省了大量的接口、尤其是加载接口和触发接口。这样的电开关设备是通过根据本发明的触发器单元以简单、节省空间和成本有利的方式构造的。 [0045] 附图标记列表1 触发器单元 2 第一触发器 3 第二触发器 4 第三触发器 5 第四触发器 6 输入信号 7 共同的接口 8 统一的电输出信号 9 电子设备 10 信号电流 20 触发元件 21 机械信号 30 电开关设备/功率开关 31 触发机构。 |
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