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Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgung für elektrische Verbraucher, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, vorzugsweise für im medizinischen Bereich eingesetzte Vorrichtungen, wie beispielsweise elektrisch verstellbare Lattenroste in Krankenbetten.
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Aus dem Stand der Technik sind Spannungsversorgungen für elektrische Verbraucher, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, wie beispielsweise elektrisch verstellbare Lattenroste in Krankenbetten, bekannt, bei denen der elektrische Verbraucher über eine elektrische Zuleitung mit einem Stromnetz verbunden wird. Je nach verwendetem Antriebssystem wird die Netzspannung im elektrischen Verbraucher umgewandelt, beispielsweise von 230 V Wechselspannung auf 24 V Gleichspannung, um das elektrische Antriebssystem mit der vorgeschriebenen Betriebsspannung zu versorgen. Nachteilig daran ist, dass im Falle einer Beschädigung der Zuleitung ein Benutzer des elektrischen Verbrauchers und/oder eine mit dem elektrischen Verbraucher verbundene Vorrichtung, insbesondere medizinische Gerätschaften, durch einen Stromschlag zu Schaden kommen können.
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Aus der
DE 41 39 647 A1 ist eine Netzfreischaltung für einen elektrischen Verbraucher bekannt, welche den elektrischen Verbraucher nur während des Betriebs mit der Netzspannung verbindet. Dazu weist die Netzfreischaltung vorzugsweise im Bereich des Netzanschlusses ein Relais auf, welches mittels Steuerleitungen zwischen elektrischem Verbraucher und Relais geschaltet wird. Weiterhin umfasst die Netzfreischaltung einen zwischen Relais und elektrischem Verbraucher angeordneten Transformator, zur Anpassung der Netzspannung an die Versorgungsspannung des elektrischen Verbrauchers. Da die zwischen elektrischem Verbraucher und Relais angeordneten Steuerleitungen vorzugsweise mit der Netzzuleitung zu dem Transformator in einem 4-adrigen Kabel ausgebildet sind, ist der Transformator gemäß der DE 41 39 647 A1 unmittelbar beim elektrischen Verbraucher angeordnet, woraus sich die zuvor genannten Nachteile ergeben.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsversorgung für elektrische Verbraucher, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, wie beispielsweise in elektrisch verstellbaren Lattenrosten in Krankenbetten, hinsichtlich ihrer Sicherheit zu verbessern, insbesondere einen Benutzer des elektrischen Verbrauchers oder mit dem elektrischen Verbraucher verbundene Vorrichtungen vor Stromschlägen zu schützen.
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Die Aufgabe wird gelost durch eine Spannungsversorgung für elektrische Verbraucher, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, umfassend: einen Spannungsanschluss; ein Schaltelement, zum Schalten der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung; ein Netzteil, zum Umwandeln der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung in eine für den Verbraucher geeignete Spannung; einen Verbraucheranschluss; eine erste elektrische Leitung zwischen Schaltelement und Netzteil; und eine zweite elektrische Leitung zwischen Netzteil und Verbraucheranschluss; wobei die erste elektrische Leitung kürzer ist als die zweite elektrische Leitung; wobei das Schaltelement die am Spannungsanschluss anliegende Spannung nur an das Netzteil weiterschaltet, wenn der am Verbraucheranschluss angeschlossene Verbraucher Spannung benötigt und ansonsten das Netzteil an der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung trennt.
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Ein Schaltelement im Sinne der Erfindung ist jedes Element, welches zum ein- oder mehrphasigen Unterbrechen der Leitung zwischen dem Spannungsanschluss und dem Netzteil geeignet ist, wie beispielsweise ein Relais oder eine Schaltelektronik. Bevorzugt ist dabei ein mehrphasiges Unterbrechen der Leitung zwischen Spannungsanschluss und Netzteil, so dass im unterbrochenen Zustand keine elektrische Verbindung zwischen Spannungsanschluss und Netzteil besteht.
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Ein Umwandeln der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung in eine für den Verbraucher geeignete Spannung im Sinne der Erfindung kann sowohl eine Anpassung der Spannungshöhe wie auch eine Umwandlung von Wechsel- in Gleich- oder von Gleich- in Wechselspannung umfassen. Bevorzugt ist eine Umwandlung einer hohen Wechselspannung in eine niedrige Gleichspannung.
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Das Schaltelement ist erfindungsgemäß so ausgebildet, dass es die am Spannungsanschluss anliegende Spannung nur an das Netzteil weiterschaltet, wenn der am Verbraucheranschluss angeschlossene Verbraucher Spannung benötigt und ansonsten das Netzteil von der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung trennt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Schaltelement dem Verbraucher eine geringe Spannung zuführt, welche sich verändert, sobald der am Verbraucher angeschlossene Verbraucher aktiv wird und mehr Spannung benötigt. Sobald sich die am Verbraucher anliegende geringe Spannung verändert, erkennt das Schaltelement, dass der am Verbraucheranschluss angeschlossene Verbraucher mehr Spannung benötigt und schaltet die am Spannungsanschluss anliegende Spannung an das Netzteil weiter, welches den am Verbraucheranschluss angeschlossenen Verbraucher mit einer geeigneten Spannung versorgt. Sobald das Schaltelement erkennt, dass der Verbraucher keine Energie mehr verbraucht, trennt er das Netzteil von der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung.
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Dadurch, dass die erste elektrische Leitung kürzer ist als die zweite elektrische Leitung wird erreicht, dass das Netzteil nicht in unmittelbarer Nähe zu dem elektrischen Verbraucher angeordnet ist, sondern näher an dem Schaltelement und dem Spannungsanschluss. Somit ist gewährleistet, dass in unmittelbarer Nähe des elektrischen Verbrauchers nur die vom Netzteil umgewandelte Spannung auf den Leitungen und am Verbraucher anliegt. Sollte eine der Leitungen zwischen Netzteil und Verbraucher beschädigt sein, insbesondere die Isolierung einer der Leitungen, so kann ein Benutzer des elektrischen Verbrauchers oder eine mit dem elektrischen Verbraucher verbundene Vorrichtung nur mit der vom Netzteil umgewandelten Spannung in Kontakt geraten. Im Falle eines Durchtrennens der ersten und/oder zweiten Leitung trennt das Schaltelement die erste und zweite Leitung von der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung, da am Verbraucher keine Spannung mehr anliegt.
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Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die erste Leitung kürzer als 50 cm und vorzugsweise kürzer als 25 cm. Dadurch wird erreicht, dass das Netzteil in unmittelbarer Nähe zu dem Schaltelement und dem Spannungsanschluss angeordnet ist.
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Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist die zweite Leitung länger als 100 cm und vorzugsweise länger als 200 cm. Somit ist ein ausreichender Abstand zwischen elektrischem Verbraucher und Netzteil möglich.
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Nach einer Variante der Erfindung sind das Schaltelement und das Netzteil jeweils in einem Gehäuse angeordnet. Nach einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung sind das Schaltelement und das Netzteil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Dabei kann die erste elektrische Leitung zwischen Schaltelement und Netzteil beispielsweise als Leiterbahn auf einer Platine ausgebildet sein. Dadurch ist sichergestellt, dass das Schaltelement und das Netzteil in unmittelbarer Nähe zu dem Spannungsanschluss und somit zu der Verbindung zu einem bestehenden Spannungsnetz angeordnet sind. in einer weiteren Variante ist der Spannungsanschluss im selben Gehäuse wie das Schaltelement oder in dem gemeinsamen Gehäuse von Schaltelement und Netzteil angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die elektrischen Leitungen, die die am Spannungsanschluss anliegende Spannung führen, möglichst kurz ausgebildet sind.
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Zweckmäßigerweise sind das erste Gehäuse des Schaltelements und/oder das zweite Gehäuse des Netzteils oder das gemeinsame Gehäuse wenigstens spritzwassergeschützt, vorzugsweise wasserdicht, ausgebildet.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Variante umfasst das erste Gehäuse und/oder das zweite Gehäuse oder das gemeinsame Gehäuse Zugentlastungen für die elektrischen Leitungen.
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Nach einer zweckmäßigen Variante der Erfindung ist das Netzteil ausgebildet, eine Eingangswechselspannung von 100 bis 240 V in eine Ausgangsgleichspannung von 24 bis 35 V umzuwandeln, vorzugsweise von ungefähr 230 V Wechselspannung auf ungefähr 24 V Gleichspannung. Eine derartige 24 V Gleichspannung ist geeignet, ein elektrisches Antriebssystem, wie beispielsweise elektrisch verstellbare Lattenroste in Krankenbetten, zu betreiben, und ist gleichzeitig ungefährlich für Benutzer des elektrischen Verbrauchers.
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Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung umfasst die Spannungsversorgung weiterhin eine Steuerleitung zwischen Schaltelement und Verbraucher, wobei das Schaltelement mittels der Steuerleitung überwacht, ob der Verbraucher Spannung benötigt, oder wobei der Verbraucher dem Schaltelement mittels der Steuerleitung signalisiert, ob Spannung benötigt wird. Durch die Steuerleitung wird das Schaltverhalten des Schaltelements gesteuert, so dass das Schaltelement die am Spannungsanschluss anliegende Spannung nur an das Netzteil weiterschaltet, wenn der am Verbraucheranschluss angeschlossene Verbraucher Spannung benötigt und ansonsten das Netzteil von der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung trennt. Die Variante, dass der Verbraucher dem Schaltelement signalisiert wenn Spannung benötigt wird hat weiterhin den Vorteil, dass alle Leitungen nach dem Schaltelement Spannungsfrei sind wenn der Verbraucher keine Spannung benötigt und somit keine Energie verbraucht wird, d. h. der Standby-Verbrauch ist 0,0 W.
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In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist die Steuerleitung zwischen Schaltelement und Netzteil mit der ersten elektrischen Leitung und zwischen Netzteil und Verbraucheranschluss mit der zweiten elektrischen Leitung jeweils in einem gemeinsamen Kabel ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Beschädigung des gemeinsamen Kabels die Steuerleitungen zusammen mit der ersten bzw. zweiten elektrischen Leitung durchtrennt würden, wodurch das Schaltelement sofort die Netzspannung unterbricht. Somit werden selbst bei einer Beschädigung des gemeinsamen Kabels keine freiliegende spannungsführende Leitung auftreten.
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Zweckmäßigerweise sind das erste gemeinsame Kabel zwischen Schaltelement und Netzteil und das zweite gemeinsame Kabel zwischen Netzteil und Verbraucheranschluss 4-adrig oder 5-adrig ausgebildet.
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In einer weiteren Variante der Erfindung umfasst die Spannungsversorgung weiterhin einen Notbetätigungsschalter, wobei der Notbetätigungsschalter das Schaltelement überbrückt und das Netzteil mit der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung verbindet. Dadurch wird gewährleistet, dass der elektrische Verbraucher auch im Falle einer Fehlfunktion des Schaltelements durch eine Betätigung des Notbetätigungsschalters mit der am Spannungsanschluss anliegenden Spannung versorgt werden kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisches Antriebssystem, insbesondere für im medizinischen Bereich eingesetzte Vorrichtungen, wie beispielsweise elektrisch verstellbare Lattenroste in Krankenbetten, umfassend eine erfindungsgemäße Spannungsversorgung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Versorgung eines Verbrauchers mit einer elektrischen Spannung, wobei der Verbraucher mittels einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgung mit der elektrischen Spannung versorgt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgung, und
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2 ein elektrisches Schaltbild der Spannungsversorgung gemäß 1.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Spannungsversorgung 1 für elektrische Verbraucher 2, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, wie beispielsweise in elektrisch verstellbaren Lattenrosten in Krankenbetten, umfassend: einen Spannungsanschluss 3; ein Schaltelement 4, zum Schalten der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung; ein Netzteil 5, zum Umwandeln der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung in eine für den Verbraucher 2 geeignete Spannung; einen Verbraucheranschluss 6; eine erste elektrische Leitung 7 zwischen Schaltelement 4 und Netzteil 5; und eine zweite elektrische Leitung 8 zwischen Netzteil 5 und Verbraucheranschluss 6; wobei die erste elektrische Leitung 7 kürzer ist als die zweite elektrische Leitung 8; wobei das Schaltelement 4 die am Spannungsanschluss 3 anliegende Spannung nur an das Netzteil 5 weiterschaltet, wenn der am Verbraucheranschluss 6 angeschlossene Verbraucher 2 Spannung benötigt und ansonsten das Netzteil 5 von der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung trennt.
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Dies hat den Vorteil, dass die erste Leitung 7 und die zweite Leitung 8 nur dann spannungsführend sind, wenn der Verbraucher 2 Spannung benötigt. Die übrige Zeit sind die erste Leitung 7 und die zweite Leitung 8 freigeschaltet, also nicht spannungsführend, so dass selbst eine Beschädigung der ersten und/oder zweiten Leitung 7, 8, insbesondere deren Isolierung, keine Gefährdung darstellt. Im Falle eines Durchtrennens der ersten und/oder zweiten Leitung 7, 8 trennt das Schaltelement 4 die erste und zweite Leitung 7, 8 von der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung, da am Verbraucher 2 keine Spannung mehr anliegt.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Leitung 7 kürzer als 25 cm und die zweite Leitung 8 länger als 200 cm. Dadurch wird erreicht, dass das Netzteil 5 in unmittelbarer Nähe zu dem Spannungsanschluss 3 angeordnet ist und weiter von dem Verbraucher 2 abgelegt werden kann, so dass in unmittelbarer Nähe des Verbrauchers 2 keine die Netzspannung führenden Komponenten angeordnet sind.
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Der 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass der als Stecker ausgebildete Spannungsanschluss 3 und das Schaltelement 4 in einem ersten Gehäuse 9 angeordnet sind und das Netzteil 5 in einem zweiten Gehäuse 10 angeordnet ist. Zwischen dem ersten Gehäuse 9 und dem zweiten Gehäuse 10 befindet sich die erste elektrische Leitung 7, und zwischen dem zweiten Gehäuse 10 und dem Verbraucher 2 befindet sich die zweite elektrische Leitung 8. Alternativ können der Spannungsanschluss 3, das Schaltelement 4 und das Netzteil 5 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden, wobei in dem Fall das zweite Gehäuse 10 entfällt. Dabei kann die erste elektrische Leitung 7 zwischen Schaltelement 4 und Netzteil 5 als Leiterbahn auf einer Platine ausgebildet sein.
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Das erste Gehäuse 9 und das zweite Gehäuse 10 der Spannungsversorgung 1 aus 1 sind wenigstens spritzwassergeschützt, vorzugsweise wasserdicht, ausgebildet. Weiterhin umfassen das erste Gehäuse 9 und das zweite Gehäuse 10 Zugentlastungen 13 für die erste und zweite elektrische Leitung 7, 8.
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Das in 1 dargestellte Netzteil 5 ist ausgebildet, eine Eingangswechselspannung von ungefähr 230 V auf eine Ausgangsgleichspannung von 24 V umzuformen.
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Die Spannungsversorgung 1 gemäß 1 umfasst weiterhin eine Steuerleitung 11 zwischen Schaltelement 4 und Verbraucher 2, wobei der Verbraucher 2 dem Schaltelement 4 mittels der Steuerleitung 11 signalisiert, ob Spannung benötigt wird oder nicht. In Abhängigkeit von den Signalen auf der Steuerleitung 11 schaltet das Schaltelement 4 die am Spannungsanschluss 3 anliegende Spannung an das Netzteil weiter oder trennt das Netzteil 5 von der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass alle Leitungen nach dem Schaltelement Spannungsfrei sind wenn der Verbraucher keine Spannung benötigt und somit keine Energie verbraucht wird, d. h. der Standby-Verbrauch ist 0,0 W. Alternativ kann das Schaltelement 4 mittels der Steuerleitung 11 überwachen, ob der Verbraucher 2 Spannung benötigt.
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Die Steuerleitung 11 ist zwischen Schaltelement 4 und Netzteil 5 mit der ersten elektrischen Leitung 7 in einem ersten gemeinsamen Kabel 14 und zwischen Netzteil 5 und Verbraucheranschluss 6 mit der zweiten elektrischen Leitung 8 in einem zweiten gemeinsamen Kabel 15 ausgebildet. Das erste gemeinsame Kabel 14 und das zweite gemeinsame Kabel 15 aus 1 sind dabei 4-adrig ausgebildet.
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Die Spannungsversorgung 1 gemäß 1 umfasst weiterhin einen Notbetätigungsschalter 12, wobei der Notbetätigungsschalter 12 das Schaltelement 4 überbrückt und das Netzteil 5 mit der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung verbindet. Somit kann selbst im Falle einer Fehlfunktion des Schaltelements 4 sichergestellt werden, dass der Verbraucher 2 über das Netzteil 5 mit einer Spannung versorgt wird, wenn der Verbraucher 2 die Spannung benötigt.
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2 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Spannungsversorgung 1 gemäß 1. Die in 2 dargestellte Spannungsversorgung 1 für elektrische Verbraucher 2, insbesondere für elektrische Antriebssysteme, wie beispielsweise in elektrisch verstellbaren Lattenrosten in Krankenbetten, umfasst einen Spannungsanschluss 3, vorzugsweise für 230 V Wechselspannung; ein Schaltelement 4, zum Schalten der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung; ein Netzteil 5 zum Umwandeln der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung in eine für den Verbraucher 2 geeignete Spannung; einen Verbraucheranschluss 6; eine erste elektrische Leitung 7 zwischen Schaltelement 4 und Netzteil 5; und eine zweite elektrische Leitung 8 zwischen Netzteil 5 und Verbraucheranschluss 6; wobei die erste elektrische Leitung 7 kürzer ist als die zweite elektrische Leitung 8; wobei das Schaltelement 4 die am Spannungsanschluss 3 anliegende Spannung nur an das Netzteil 5 weiterschaltet, wenn der am Verbraucheranschluss 6 angeschlossene Verbraucher 2 Spannung benötigt und ansonsten das Netzteil 5 der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung trennt.
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Wie bereits zuvor zu 1 ausgeführt, ist die erste elektrische Leitung 7 kürzer als 25 cm und die zweite Leitung 8 länger als 200 cm.
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Wie in 2 durch die gestrichelte Linie 9 angedeutet, sind der Spannungsanschluss 3 und das Schaltelement 4 in einem ersten Gehäuse 9 angeordnet. Die gestrichelte Linie 10 deutet an, dass das Netzteil 5 in einem zweiten Gehäuse 10 angeordnet ist.
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Das Netzteil 5 ist ausgebildet, die über die erste Leitung 7 zugeführte Eingangswechselspannung von 230 V auf eine Gleichspannung von 24 V umzuwandeln und über die zweite Leitung 8 an den Verbraucheranschluss 6 mit dem daran angeschlossenen Verbraucher 2 weiterzuleiten.
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Der 2 kann weiterhin entnommen werden, dass die Spannungsversorgung 1 weiterhin eine Steuerleitung 11 zwischen Schaltelement 4 und Verbraucher 2 umfasst, wobei der Verbraucher 2 dem Schaltelement 4 mittels der Steuerleitung 11 signalisiert, ob Spannung benötigt wird oder nicht.
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Die Steuerleitung 11 aus 2 ist zwischen Schaltelement 4 und Netzteil 5 mit der ersten elektrischen Leitung 7 in einem ersten gemeinsamen Kabel 14 und zwischen Netzteil 5 und Verbraucheranschluss 6 mit der zweiten elektrischen Leitung 8 in einem zweiten gemeinsamen Kabel 15 ausgebildet. Das erste gemeinsame Kabel 14 und das zweite gemeinsame Kabel 15 aus 1 sind dabei 4-adrig ausgebildet.
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Weiterhin umfasst die Spannungsversorgung 1 einen Notbetätigungsschalter 12, wobei der Notbetätigungsschalter 12 das Schaltelement 4 überbrückt und das Netzteil 5 mit der am Spannungsanschluss 3 anliegenden Spannung verbindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannungsversorgung
- 2
- Verbraucher
- 3
- Spannungsanschluss
- 4
- Schaltelement
- 5
- Netzteil
- 6
- Verbraucheranschluss
- 7
- erste elektrische Leitung
- 8
- zweite elektrische Leitung
- 9
- erstes Gehäuse
- 1a
- zweites Gehäuse
- 11
- Steuerleitung
- 12
- Notbetätigungsschalter
- 13
- Zugentlastung
- 14
- erstes gemeinsames Kabel
- 15
- zweites gemeinsames Kabel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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