JP2018147642A - Electromagnetic operating device and electromagnetically operated switching device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電磁操作器及び電磁操作式開閉装置に係り、特に、遮断器などの開閉器を電磁力を利用して操作するものに好適な電磁操作器及び電磁操作式開閉装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic operating device and an electromagnetically operated switchgear, and more particularly, to an electromagnetically operated device and an electromagnetically operated switchgear suitable for operating a switch such as a circuit breaker using electromagnetic force.
一般に、遮断器などの開閉器を操作するさいには、電磁石を利用した電磁操作器が使用されている。この電磁操作器は、電磁石を形成するための電磁石コイルと、電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い電磁石コイルとコンデンサを導通させるための制御回路とにより概略構成される。 Generally, when operating a switch such as a circuit breaker, an electromagnetic operating device using an electromagnet is used. This electromagnetic operating device includes an electromagnet coil for forming an electromagnet, a capacitor for accumulating energy for exciting the electromagnet coil, and an electromagnet coil and a capacitor for electrical connection in accordance with a switch input command or an opening command. And a control circuit.
また、上記した電磁操作器を搭載した電磁操作式開閉器では、電磁操作器と開閉器とを連結するリンク機構が採用されている。 Further, in an electromagnetically operated switch equipped with the above-described electromagnetic actuator, a link mechanism that connects the electromagnetic actuator and the switch is employed.
また、遮断器などの開閉器では、投入状態で接点に接触力を与えるための接圧ばね及び接点を開極するための引き外しばねを蓄勢しておき、開極動作では両者のばねの蓄勢エネルギーを利用して接点を開離させている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, in a switch such as a circuit breaker, a contact pressure spring for applying a contact force to the contact in a closed state and a tripping spring for opening the contact are stored, and in the opening operation, both springs are stored. The contacts are separated using stored energy (see, for example, Patent Document 1).
また、電磁操作器を構成するコンデンサや電磁石コイルは、周囲温度の影響を受けて特性が変化する。例えば、コンデンサの静電容量は、温度上昇にともない増加する。コンデンサに蓄積されるエネルギーは、コンデンサの静電容量に比例するため、静電容量が大きくなると電磁石コイルの励磁電流が増加する。 In addition, the characteristics of the capacitors and electromagnetic coils constituting the electromagnetic operating device are affected by the ambient temperature. For example, the capacitance of the capacitor increases with increasing temperature. Since the energy stored in the capacitor is proportional to the capacitance of the capacitor, the excitation current of the electromagnetic coil increases as the capacitance increases.
また、電磁石コイルを構成する導線の抵抗は、温度上昇にともない増加する。導線の抵抗が増加すると電磁石コイルの励磁電流が減少する。 Moreover, the resistance of the conducting wire constituting the electromagnet coil increases as the temperature rises. When the resistance of the conducting wire increases, the exciting current of the electromagnetic coil decreases.
また、投入状態の保持に使用する永久磁石は、温度上昇にともない残留磁束が低下する。残留磁束が低下した状態においても必要な投入速度を得るためには、電磁石コイルの励磁電流を増加させる必要がある。つまり、周囲温度により必要な電磁力及び発生する電磁力が変化する。 Moreover, the permanent magnet used for holding | maintenance of an insertion state falls a residual magnetic flux with a temperature rise. In order to obtain a required charging speed even in a state where the residual magnetic flux is lowered, it is necessary to increase the exciting current of the electromagnetic coil. That is, the necessary electromagnetic force and the generated electromagnetic force vary depending on the ambient temperature.
どのような周囲温度においても、正常に投入動作を行うためには、電磁石コイルの励磁電流が最小となる条件で電磁操作器を設計する必要がある。周囲温度が変化し、電磁石コイルの励磁電流が大きくなった場合は、電磁操作器が過剰な速度で動作することになり、機器を構成する部品への機械的負荷が増大する。その結果、機器の寿命短縮や設計強度過大といった影響が生じる。 In order to perform the closing operation normally at any ambient temperature, it is necessary to design the electromagnetic actuator under conditions that minimize the exciting current of the electromagnetic coil. When the ambient temperature changes and the excitation current of the electromagnet coil increases, the electromagnetic operating device operates at an excessive speed, and the mechanical load on the components constituting the device increases. As a result, effects such as shortening the life of the equipment and excessive design strength occur.
そこで、周囲温度に応じて電磁石コイルの励磁電流を制限する抵抗を切り替え、電磁力を一定範囲に制御する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これは、周囲温度に応じて複数ある制限抵抗の中から一つの抵抗を選択することで、電磁石コイルの励磁電流を制限することにより発生させる電磁力をある範囲内に維持するものである。 Therefore, a technique has been proposed in which a resistance that limits the excitation current of the electromagnetic coil is switched according to the ambient temperature, and the electromagnetic force is controlled within a certain range (see, for example, Patent Document 2). This is to maintain an electromagnetic force generated within a certain range by limiting the exciting current of the electromagnetic coil by selecting one resistor from a plurality of limiting resistors according to the ambient temperature.
しかしながら、複数ある制限抵抗から一つの抵抗を選択する場合、周囲温度を読み取るセンサやセンサから切り替え器までの信号経路に故障が生じた場合、いずれかの制限抵抗に接続した状態で切り替え器が動作しなくなってしまう。この状態で周囲温度が変化した場合、制限抵抗が大きいために必要な電磁石コイルの励磁電流を通電できず、投入動作に失敗する可能性がある。 However, when one resistor is selected from a plurality of limiting resistors, if a failure occurs in the signal path from the sensor that reads the ambient temperature or from the sensor to the switching device, the switching device operates while connected to one of the limiting resistors. I will not. If the ambient temperature changes in this state, the energizing current of the required electromagnetic coil cannot be applied because the limiting resistance is large, and the closing operation may fail.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、周囲温度の変化に応じて電磁石コイルの励磁電流を変化させるものであって、周囲温度を計測するセンサが故障した場合でも、正常に投入動作を実現(完了)することができる電磁操作器及び電磁操作式開閉装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to change the excitation current of an electromagnetic coil in accordance with a change in the ambient temperature, and when a sensor for measuring the ambient temperature fails However, it is to provide an electromagnetic operating device and an electromagnetically operated switchgear that can realize (complete) the closing operation normally.
本発明の電磁操作器は、上記目的を達成するために、電磁石を形成するための電磁石コイルと、該電磁石コイルを励磁するためのエネルギーを蓄積するコンデンサと、開閉器への投入指令または開極指令に従い前記電磁石コイルと前記コンデンサを導通させるための制御回路とを備えた電磁操作器であって、前記制御回路は、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、該投入操作時の制限抵抗と並列に設けられ、通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡する短絡機構とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electromagnetic operating device according to the present invention includes an electromagnetic coil for forming an electromagnet, a capacitor for storing energy for exciting the electromagnet coil, and a command for opening or opening a switch. An electromagnetic operating device comprising a control circuit for conducting the electromagnet coil and the capacitor according to a command, wherein the control circuit includes a limiting resistor when the switch is turned on and a limiting resistor when the switch is turned on And a short-circuit mechanism for normally short-circuiting the limiting resistor during the closing operation using a normally-closed contact that is normally “closed” and “opened” when a signal is input. .
また、本発明の電磁操作式開閉装置は、上記目的を達成するために、開閉器と、該開閉器を操作する電磁操作器と、該電磁操作器と前記開閉器をリンク機構を介して接続するレバーとを備えた電磁操作式開閉装置であって、前記電磁操作器は、上記構成の電磁操作器であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electromagnetically operated switchgear according to the present invention connects a switch, an electromagnetic controller for operating the switch, and the electromagnetic controller and the switch via a link mechanism. An electromagnetically operated switchgear provided with a lever for performing the electromagnetic operation, wherein the electromagnetic actuator is an electromagnetic actuator having the above-described configuration.
本発明によれば、周囲温度の変化に応じて電磁石コイルの励磁電流を変化させるものであって、周囲温度を計測するセンサが故障した場合でも、正常に投入動作を実現(完了)することができる。 According to the present invention, the exciting current of the electromagnetic coil is changed in accordance with the change in the ambient temperature, and even when the sensor for measuring the ambient temperature fails, the closing operation can be realized (completed) normally. it can.
以下、図示した実施例に基づいて本発明の電磁操作器及び電磁操作式開閉装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。 Hereinafter, an electromagnetic operating device and an electromagnetically operated switchgear according to the present invention will be described based on the illustrated embodiments. In addition, in each Example, the same code | symbol is used for the same component.
図1に、本発明の電磁操作器の実施例1を搭載した電磁操作式開閉装置を示す。 FIG. 1 shows an electromagnetically operated switchgear equipped with an electromagnetic actuator of Example 1 of the present invention.
該図に示す如く、電磁操作式開閉装置100は、真空遮断器等の開閉器(開閉部15)と、この開閉部15を操作する電磁操作器1と、電磁操作器1と開閉部15を第1、第2及び第3のリンク機構7、9及び12を介して接続するレバー10とから概略構成されている。
As shown in the figure, an electromagnetically operated
電磁操作器1は、鉛直方向に昇降する可動鉄心2に連結されたロッド3及び可動平板4と、電磁石コイル5と、永久磁石6とから主に構成され、第1のリンク機構7、連結部品8、第2のリンク機構9を介してレバー10に接続されている。
The electromagnetic operating device 1 is mainly composed of a
また、図示しないが制御回路が、図1の矢印P方向から見た際のケース32の右側面にスペーサを介してボルト、ナットを用いて固定されている。この制御回路から電磁石コイル5に励磁電流が供給され、可動鉄心2が昇降する。可動鉄心2に連結されたロッド3が昇降するとき、レバー10がシャフト11を中心に回転することで、レバー10に第3のリンク機構12を介して連結されている連結部品13及びロッド14が昇降し、開閉部15内に設けられた接点が接離(遮断)する。
Although not shown, the control circuit is fixed to the right side surface of the
投入動作では、接圧ばね16及び引き外しばね17が圧縮され、弾性エネルギーが接圧ばね16及び引き外しばね17に蓄積される。この接圧ばね16及び引き外しばね17に蓄積された弾性エネルギーにより遮断動作が行われる。開閉部15が投入状態にあるとき、永久磁石6の吸引力により可動鉄心2及び可動平板4が保持される。電磁石コイル5に投入動作と逆向きの電流を流すことで、永久磁石6の吸引力を打ち消す方向に磁束が発生し、接圧ばね16及び引き外しばね17に蓄積されたエネルギーが解放されることで、ロッド3が上昇し、開閉部15の遮断動作が行われる。
In the closing operation, the
本実施例の電磁操作器1を駆動するための制御回路の実施例1を図2に示す。 A first embodiment of a control circuit for driving the electromagnetic operating device 1 of the present embodiment is shown in FIG.
該図に示す如く、本実施例の制御回路は、コンデンサ21と、投入及び開極スイッチ22と、投入操作時の制限抵抗23と、開極操作時の制限抵抗24と、投入操作と開極操作に連動して切り替わる第1の切り替えリレー25と、第2の切り替えリレー26と、第3の切り替えリレー27と、第4の切り替えリレー28と、周囲温度の状態を監視する状態センサ29と、投入操作時の制限抵抗23と並列に接続され、状態センサ29に連動して投入操作時の制限抵抗23を短絡する短絡機構であるリレー30とから構成されている。
As shown in the figure, the control circuit of this embodiment includes a
投入操作では、図2に実線で示すように、第1の切り替えリレー25、第2の切り替えリレー26、第3の切り替えリレー27、第4の切り替えリレー28のc接点はa接点と接続し、開極操作では、図2に破線で示すように、第1の切り替えリレー25、第2の切り替えリレー26、第3の切り替えリレー27、第4の切り替えリレー28のc接点はb接点と接続している。これにより、投入及び開極スイッチ22が導通したとき、開極操作と投入操作で電磁石コイル5に流れる励磁電流が逆向きになる。
In the closing operation, as shown by a solid line in FIG. 2, the c contacts of the
また、リレー30は、常閉接点(通常は“閉”、信号(パワー))入ったら“開”)であり、投入操作時の制限抵抗23を短絡するように挿入される。つまり、状態センサ29からの指令によりリレー30が通電された(信号(パワー)が入った)とき、リレー30は開放状態となる。
The
また、状態センサ29は、例えば、周囲の温度を計測する温度計測手段(熱電対、温度計等)を有し、周囲温度に応じて電磁石コイル5の抵抗、永久磁石6の残留磁束、コンデンサ21の静電容量等の温度特性に応じて、リレー30の開放を指示する。
The
このように構成された本実施例において、周囲温度が投入動作時の電磁力を大きくする状態になったとき、リレー30が開放される。リレー30が開放されることにより、電磁石コイル5の励磁電流が抑制され、過剰な電磁力による投入動作時の機械的負荷を軽減することができる。
In this embodiment configured as described above, the
そして、万が一にも、周囲温度を監視する状態センサ29が故障した場合には、リレー30には信号(パワー)が入らないので、リレー30は常閉接点であるため“閉”となり、投入操作時の制限抵抗23が短絡された状態となる。投入操作時の制限抵抗23が短絡された状態では、電磁石コイル5の励磁電流が最も大きくなるため、設計範囲内のいかなる状態でも投入動作を完了することができる。
In the unlikely event that the
また、信号経路が故障した場合、例えば、リレー30と状態センサ29を接続しているケーブルが断線した場合にも、リレー30には信号(パワー)が入らないので、上記と同様な状態となるため、電磁石コイル5の励磁電流が最も大きくなり、設計範囲内のいかなる状態でも投入動作を完了することができる。
Further, when the signal path is broken, for example, when the cable connecting the
このような本実施例によれば、電磁石コイル5の励磁電流が抑制され、過剰な電磁力による投入動作時の機械的負荷を軽減することができると共に、万が一、周囲温度の情報を取得する状態センサ29或いは信号経路が故障した場合においても、正常に投入動作を完了することができる。
According to the present embodiment, the excitation current of the
図3に、本発明の電磁操作器1を駆動するための制御回路の実施例2を示す。 FIG. 3 shows a second embodiment of a control circuit for driving the electromagnetic operating device 1 of the present invention.
図3に示す制御回路は、図2の実施例1に示した制御回路における投入操作時の制限抵抗23とリレー30の組合せn対(複数個)、即ち、投入操作時の制限抵抗231とリレー301、投入操作時の制限抵抗232とリレー302〜投入操作時の制限抵抗23nとリレー30nの対を複数個直列に接続した構成としたものである。他の構成は、実施例1と同様である。なお、投入操作時の制限抵抗231〜23nの抵抗値は任意とする。
The control circuit shown in FIG. 3 is a combination n (plural) of limiting
このような本実施例の構成では、状態センサ29によりn個の短絡機構であるリレー301〜30nが独立に制御される。これにより、n個の投入操作時の制限抵抗231〜23nの中からn以下の任意のk個の抵抗の組合せで選択した抵抗の和として合計の制限抵抗値を選択できるため、((2のn+1乗)−(2のn乗)−1)通りの組合せを実現することができる。
In the configuration of the present embodiment, n relays 301 to 30n that are n short-circuit mechanisms are independently controlled by the
よって、本実施例によれば、実施例1と同様な効果が得られることは勿論、nが2以上の場合、n個の抵抗から1つ選択するよりも多くの抵抗値を実現することができ、より連続的に抵抗値を変更することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and when n is 2 or more, more resistance values can be realized than when one of n resistors is selected. The resistance value can be changed more continuously.
図4に、本発明の電磁操作器1を駆動するための制御回路の実施例3を示す。 FIG. 4 shows a third embodiment of the control circuit for driving the electromagnetic operating device 1 of the present invention.
図4に示す制御回路は、図2の実施例1に示した制御回路における第1の切り替えリレー25、第2の切り替えリレー26、第3の切り替えリレー27、第4の切り替えリレー28を除外し、また、投入及び開極スイッチ22を投入スイッチ31に置き換えた構成としたものであり、投入操作専用の回路となっている。
The control circuit shown in FIG. 4 excludes the
このような本実施例の構成とすることにより、実施例1と同様な効果が得られることは勿論、状態センサ29からの指令によりリレー30は開放状態となり、電磁石コイル5に流れる励磁電流が制限抵抗23により抑制され、過剰な電磁力による投入動作の機械的負荷を軽減することができる。
By adopting such a configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the
図5に、本発明の電磁操作器1を駆動するための制御回路の実施例4を示す。 FIG. 5 shows a fourth embodiment of the control circuit for driving the electromagnetic operating device 1 of the present invention.
図5に示す制御回路は、図4の実施例3に示した制御回路における投入操作時の制限抵抗23とリレー30の組合せn対(複数個)を直列に接続した構成としたものである。
The control circuit shown in FIG. 5 has a configuration in which n pairs (a plurality) of combinations of the limiting
このような本実施例の構成とすることにより、実施例1と同様な効果が得られることは勿論、図3に示した実施例2と同様に、nが2以上の場合、n個の抵抗から1つを選択するよりも多くの抵抗値を実現することができ、より連続的に抵抗値を変更することができる。 By adopting such a configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and, similarly to the second embodiment shown in FIG. 3, when n is 2 or more, n resistors More resistance values can be realized than selecting one from the above, and the resistance values can be changed more continuously.
なお、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…電磁操作器、2…可動鉄心、3、14…ロッド、4…可動平板、5…電磁石コイル、6…永久磁石、7…第1のリンク機構、8、13…連結部品、9…第2のリンク機構、10…レバー、11…シャフト、12…第3のリンク機構、15…開閉部、16…接圧ばね、17…引き外しばね、21…コンデンサ、22…投入及び開極スイッチ、23、231〜23n…投入操作時の制限抵抗、24…開極操作時の制限抵抗、25…第1の切り替えリレー、26…第2の切り替えリレー、27…第3の切り替えリレー、28…第4の切り替えリレー、29…状態センサ、30、301〜30n…リレー、31…投入スイッチ、32…ケース、100…電磁操作式開閉装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic actuator, 2 ... Movable iron core, 3, 14 ... Rod, 4 ... Movable flat plate, 5 ... Electromagnetic coil, 6 ... Permanent magnet, 7 ... 1st link mechanism, 8, 13 ... Connection component, 9 ...
Claims (8)
前記制御回路は、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、該投入操作時の制限抵抗と並列に設けられ、通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡する短絡機構とを備えていることを特徴とする電磁操作器。 An electromagnet coil for forming an electromagnet, a capacitor for accumulating energy for exciting the electromagnet coil, and a control circuit for conducting the electromagnet coil and the capacitor in accordance with a switch input command or an opening command An electromagnetic operating device comprising:
The control circuit is provided in parallel with a limiting resistor at the time of closing operation of the switch and a limiting resistor at the time of closing operation, and normally has a normally closed contact that is “closed” and “open” when a signal is input And a short-circuit mechanism for short-circuiting the limiting resistance during the closing operation.
前記制御回路は、コンデンサと、前記開閉器の投入スイッチと、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、周囲温度の状態を監視する状態センサと、前記投入操作時の制限抵抗と並列に設けられていると共に、前記状態センサに連動して通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡するリレーとを備えていることを特徴とする電磁操作器。 The electromagnetic actuator according to claim 1,
The control circuit is provided in parallel with a capacitor, a closing switch of the switch, a limiting resistor at the time of switching on the switch, a state sensor for monitoring an ambient temperature state, and a limiting resistor at the time of the closing operation. And a relay that short-circuits the limiting resistor during the closing operation using a normally closed contact that is normally “closed” and is “open” when a signal is input, in conjunction with the state sensor. An electromagnetic actuator characterized by that.
前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せが複数個直列に接続されていると共に、前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せのそれぞれが、前記状態センサに接続されていることを特徴とする電磁操作器。 The electromagnetic actuator according to claim 2.
A plurality of combinations of the limiting resistor at the time of the closing operation and the relay are connected in series, and each combination of the limiting resistor at the time of the closing operation and the relay is connected to the state sensor. An electromagnetic operating device.
前記制御回路は、コンデンサと、前記開閉器の投入及び開極スイッチと、前記開閉器の投入操作時の制限抵抗と、前記開閉器の開極操作時の制限抵抗と、前記開閉器の投入操作と開極操作に連動して切り替わる複数の切り替えリレーと、周囲温度の状態を監視する状態センサと、前記投入操作時の制限抵抗と並列に設けられていると共に、前記状態センサに連動して通常は“閉”で、信号が入ったら“開”となる常閉接点を用いて前記投入操作時の制限抵抗を短絡するリレーとを備えていることを特徴とする電磁操作器。 The electromagnetic actuator according to claim 1,
The control circuit includes a capacitor, a switch opening and opening switch, a limiting resistor during the opening operation of the switch, a limiting resistor during the opening operation of the switch, and a switching operation of the switch And a plurality of switching relays that are switched in conjunction with the opening operation, a state sensor that monitors the state of the ambient temperature, and a limiting resistor at the time of the closing operation are provided in parallel with the state sensor. An electromagnetic operating device comprising: a relay that is “closed” and that uses a normally closed contact that is “open” when a signal is input to short-circuit the limiting resistor during the closing operation.
前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せが複数個直列に接続されていると共に、前記投入操作時の制限抵抗と前記リレーとの組合せのそれぞれが、前記状態センサに接続されていることを特徴とする電磁操作器。 The electromagnetic actuator according to claim 4,
A plurality of combinations of the limiting resistor at the time of the closing operation and the relay are connected in series, and each combination of the limiting resistor at the time of the closing operation and the relay is connected to the state sensor. An electromagnetic operating device.
前記状態センサは、周囲の温度を計測する温度計測手段を有し、この温度計測手段で検出した周囲温度に応じて前記リレーの開放が指示されることを特徴とする電磁操作器。 In the electromagnetic actuator according to claim 4 or 5,
The electromagnetic sensor according to claim 1, wherein the state sensor has temperature measuring means for measuring an ambient temperature, and the relay is instructed to open according to the ambient temperature detected by the temperature measuring means.
前記リレーは、周囲温度に応じた前記電磁石コイルの抵抗、或は前記コンデンサの静電容量の温度特性に応じて開放が指示されることを特徴とする電磁操作器。 The electromagnetic actuator according to claim 6,
The relay is instructed to open according to a temperature characteristic of a resistance of the electromagnetic coil according to an ambient temperature or a capacitance characteristic of the capacitor.
前記電磁操作器は、請求項1から7のいずれか1項に記載の電磁操作器であることを特徴とする電磁操作式開閉装置。 An electromagnetically operated switchgear comprising a switch, an electromagnetic operating device for operating the switch, and a lever for connecting the electromagnetic operating device and the switch via a link mechanism,
The electromagnetic operating switch according to any one of claims 1 to 7, wherein the electromagnetic operating device is an electromagnetic operating switchgear.
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