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HINTERGRUND
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Diese Erfindung betrifft allgemein Leistungsschalter und insbesondere Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen und Verfahren für Leistungsschalter.
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Leistungsschalter weisen typischerweise einen oder mehrere elektrische Kontakte auf und gewährleisten einen Schutz vor anhaltenden Überstrombedingungen und Kurzschlussbedingungen. Einige existierende Leistungsschalter weisen eine thermomagnetische Auslöseeinheit auf, in welcher eine magnetische Auslösestange in Reaktion auf einen Kurzschlussfehler rotiert, um den Leistungsschalter auszulösen und die elektrischen Kontakte zu trennen. Einige existierende thermomagnetische Leistungsschalter weisen Mechanismen auf, um anzuzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat.
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Solche Leistungsschalter sind jedoch oft teuer und kompliziert herzustellen. Ferner können solche Leistungsschalter zurückgesetzt werden, ohne dass ein manueller Eingriff durch einen Benutzer erforderlich ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem Leistungsschalter bereitgestellt, welcher eine magnetische Auslösestange aufweist, die dazu eingerichtet ist, sich in Reaktion auf eine Kurzschlussbedingung von einer nicht ausgelösten Position zu einer ausgelösten Position zu bewegen, und sich von der ausgelösten Position zu der nicht ausgelösten Position zu bewegen, um den Leistungsschalter zurückzusetzen. Die Vorrichtung weist einen Schieber auf, der eine erste Position und eine zweite Position aufweist, und eine Klinke, die mit der magnetischen Auslösestange und dem Schieber gekoppelt ist. Wenn sich die magnetische Auslösestange von der nicht ausgelösten Position zu der ausgelösten Position bewegt, ist die Klinke dazu eingerichtet, den Schieber von der ersten Position zu der zweiten Position zu bewegen, um anzuzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat.
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In einem zweiten Aspekt wird ein modularer Zusatz zur Verwendung mit einem Leistungsschalter bereitgestellt, welcher eine magnetische Auslösestange aufweist, die dazu eingerichtet ist, sich in Reaktion auf eine Kurzschlussbedingung von einer nicht ausgelösten Position zu einer ausgelösten Position zu bewegen, und sich von der ausgelösten Position zu der nicht ausgelösten Position zu bewegen, um den Leistungsschalter zurückzusetzen. Der modulare Zusatz weist einen Schieber auf, der eine erste Position und eine zweite Position aufweist, und eine Klinke, die mit der magnetischen Auslösestange und dem Schieber gekoppelt ist. Wenn sich die magnetische Auslösestange von der nicht ausgelösten Position zu der ausgelösten Position bewegt, ist die Klinke dazu eingerichtet, den Schieber von der ersten Position zu der zweiten Position zu bewegen, um anzuzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat.
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In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Verwendung mit einem Leistungsschalter bereitgestellt, welcher eine magnetische Auslösestange aufweist, die dazu eingerichtet ist, sich in Reaktion auf eine Kurzschlussbedingung von einer nicht ausgelösten Position zu einer ausgelösten Position zu bewegen, und sich von der ausgelösten Position zu der nicht ausgelösten Position zu bewegen, um den Leistungsschalter zurückzusetzen. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Schiebers, der eine erste Position und eine zweite Position aufweist, und das Bereitstellen einer Klinke, die mit der magnetischen Auslösestange und dem Schieber gekoppelt ist. Wenn sich die magnetische Auslösestange von der nicht ausgelösten Position zu der ausgelösten Position bewegt, bewegt die Klinke den Schieber von der ersten Position zu der zweiten Position, um anzuzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat. Es werden zahlreiche weitere Aspekte bereitgestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung besser ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
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1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2A und 2B eine Seiten- und eine Endansicht einer beispielhaften Klinke einer Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
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3A und 3B eine Seiten- und eine Endansicht eines beispielhaften Schiebers einer beispielhaften Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
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4A eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Nichtauslösezustand ist;
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4B eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem Kurzschluss-Auslöseereignis ist;
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4C eine weitere schematische Darstellung einer beispielhaften Kurzschluss-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem Kurzschluss-Auslöseereignis ist;
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4D eine schematische Darstellung von Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die manuell zurückgesetzt werden; und
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4E eine weitere schematische Darstellung von Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die manuell zurückgesetzt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Einige existierende Leistungsschalter weisen eine thermomagnetische Auslöseeinheit auf, in welcher eine magnetische Auslösestange in Reaktion auf einen Kurzschlussfehler rotiert, um den Leistungsschalter auszulösen und die elektrischen Kontakte zu trennen. Einige existierende thermomagnetische Leistungsschalter weisen Mechanismen auf, um anzuzeigen (z. B. durch Setzen eines elektronischen Merkers), dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat. Solche Leistungsschalter sind jedoch oft teuer und kompliziert herzustellen und möglicherweise nicht für alle Anwendungen erforderlich. Weiterhin, obwohl solche existierenden Leistungsschalter anzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat, kann ein Zurücksetzen der Leistungsschalter oft erfolgen, ohne dass ein manueller Eingriff durch einen Benutzer erforderlich ist. Dies kann äußerst gefährlich sein, insbesondere in Fällen, in denen der Fehler, welcher zu dem Kurzschluss geführt hat, vor dem Zurücksetzen des Leistungsschalters nicht beseitigt worden ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen bereit, welche anzeigen, dass ein Kurzschluss-Auslöseereignis stattgefunden hat, und welche außerdem ein Zurücksetzen des Leistungsschalters verhindern, bis ein Benutzer die Kurzschluss-Anzeigevorrichtung manuell zurücksetzt. Derartige Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung weisen eine Klinke und einen Schieber auf. Die Klinke ist mit der magnetischen Auslösestange (z. B. über eine Verlängerung der magnetischen Auslösestange) und dem Schieber gekoppelt. Der Schieber weist eine erste Position und eine zweite Position auf. Wenn sich die magnetische Auslösestange von der nicht ausgelösten Position zu der ausgelösten Position bewegt, ist die Klinke dazu eingerichtet, den Schieber von der ersten Position zu der zweiten Position zu bewegen, um anzuzeigen, dass eine Kurzschlussauslösung stattgefunden hat. Wenn sich der Schieber in der zweiten Position befindet, verhindert die Klinke, dass die magnetische Auslösestange zurückgesetzt wird, bis ein Benutzer den Schieber manuell von der zweiten Position zu der ersten Position bewegt. Beispielhafte Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können als ein modularer, vor Ort installierbarer Zusatz implementiert sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine beispielhafte Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 beschrieben. Die Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 weist ein Gehäuse 100, eine Klinke 200 und einen Schieber 300 auf. Das Gehäuse 100 weist eine erste Kammer 110 mit einer ersten Öffnung 112, eine zweite Kammer 114 mit einer zweiten Öffnung 116 und einem Kanal 118, eine dritte Öffnung 120, die kommunikativ zwischen der ersten Kammer 110 und der zweiten Kammer 114 gekoppelt ist, und ein Fenster 122 auf. Die Klinke 200 ist in der ersten Kammer 110 angeordnet und ist mit einer ersten Feder 12 gekoppelt. Der Schieber 300 ist in der zweiten Kammer 114 angeordnet und ist mit einer zweiten Feder 14 gekoppelt. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, ist die Klinke 200 mit dem Schieber 300 und mit einer magnetischen Auslösestange gekoppelt (z. B. mit einer Auslösestangenverlängerung 500 einer magnetischen Auslösestange).
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Unter Bezugnahme auf 2A–2B wird nun eine beispielhafte Klinke 200 ausführlicher beschrieben. Die Klinke 200 weist ein erstes Ende 210, ein zweites Ende 212, einen Schwenkarm 214 und einen Schwenkpunkt 215 auf. Das erste Ende 210 weist eine erste abgeschrägte Fläche 216 und eine zweite abgeschrägte Fläche 218 auf. Das zweite Ende 212 weist eine Vertiefung 220 auf, und einen Vorsprung 222 mit einer dritten abgeschrägten Fläche 224, einer Stirnfläche 226 und einem unteren Rand 228. Die Klinke 200 weist außerdem ein Federlager 230 auf, das auf einer Oberseite 232 des Schwenkarms 214 angeordnet ist. Die Klinke 200 kann aus Metall, Kunststoff, Kunstharz oder einem anderen ähnlichen Material hergestellt sein, und sie kann durch spanendes Bearbeiten, Spritzgießen oder ein anderes ähnliches Verfahren gefertigt sein. Für den Durchschnittsfachmann ist klar, dass die Klinke 200 zusätzliche Komponenten zu den in 2A–2B dargestellten oder andere als diese aufweisen kann.
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Unter Bezugnahme auf 3A–3B wird nun ein beispielhafter Schieber 300 ausführlicher beschrieben. Der Schieber 300 weist ein erstes Ende 310, ein zweites Ende 320 und einen Anschlag 330, der auf einer Oberseite 322 des zweiten Endes 320 angeordnet ist, auf. Der Anschlag 330 weist eine erste Stirnfläche 332, eine erste abgeschrägte Fläche 334 und eine zweite abgeschrägte Fläche 336 auf. Die erste abgeschrägte Fläche 334 und die zweite abgeschrägte Fläche 336 treffen an einer Spitze 338 zusammen. Der Schieber 300 weist außerdem eine Innenfläche 340 und ein Federlager 342, das auf einer zweiten Stirnfläche 344 des Schiebers 300 angeordnet ist, auf. Der Schieber 300 kann aus Metall, Kunststoff, Kunstharz oder einem anderen ähnlichen Material hergestellt sein, und er kann durch spanendes Bearbeiten, Spritzgießen oder ein anderes ähnliches Verfahren gefertigt sein. Für den Durchschnittsfachmann ist klar, dass der Schieber 300 zusätzliche Komponenten zu den in 3A–3B dargestellten oder andere als diese aufweisen kann.
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Unter Bezugnahme auf 4A–4E wird nun die Funktionsweise der Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 beschrieben. 4A zeigt eine beispielhafte Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 in einem anfänglichen Nichtauslösezustand. Die Klinke 200 ist mit dem Schieber 300 und der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange, welche eine erste Fläche 510 und einen Rand 520 aufweist, gekoppelt. Die Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange weist eine nicht ausgelöste Position (in 4A dargestellt) und eine ausgelöste Position (in 4C dargestellt, die unten beschrieben ist) auf.
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Das erste Ende 210 der Klinke 200 erstreckt sich durch die erste Öffnung 112 des Gehäuses 100 hindurch, und die erste abgeschrägte Fläche 216 des ersten Endes 210 greift an der ersten Fläche 510 der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange an. Das zweite Ende 212 der Klinke 200 erstreckt sich durch die dritte Öffnung 120 hindurch in die zweite Kammer 114 des Gehäuses 100 hinein. Das zweite Ende 320 des Schiebers 300 erstreckt sich durch die Vertiefung 220 der Klinke 200 hindurch und endet im Kanal 118 des Gehäuses 100.
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Die erste Feder 12 ist auf dem Federlager 230 angeordnet und spannt die Oberseite 232 des Schwenkarms 214 in einer ersten Richtung (z. B. nach unten) vor. Die zweite Feder 14 ist auf dem Federlager 342 angeordnet und spannt die zweite Stirnfläche 344 des Schiebers 300 in einer zweiten Richtung (z. B. nach links) vor. Der untere Rand 228 des Vorsprungs 220 greift an der Oberseite 322 des Schiebers 300 an, was eine Bewegung der Klinke 200 in der ersten Richtung (nach unten) verhindert. Für den Durchschnittsfachmann ist klar, dass, um die Reibung zwischen der Klinke 200 und dem Schieber 300 zu verringern, ein Anschlagsmerkmal entlang einer Unterseite der Klinke 200 vorgesehen sein kann, so dass die Klinke 200 nicht eine volle nach unten wirkende Belastung auf den Schieber 300 ausübt. Die erste Stirnfläche 332 des Anschlags 330 greift an der Stirnfläche 226 des Vorsprungs 220 an, was eine Bewegung des Schiebers 300 in der zweiten Richtung (nach links) verhindert.
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In diesem anfänglichen Nichtauslösezustand befindet sich der Schieber 300 in einer ersten Position. Insbesondere verbleibt das erste Ende 310 des Schiebers 300 im Wesentlichen innerhalb der zweiten Kammer 114 und ragt nicht wesentlich durch die zweite Öffnung 116 in das Fenster 122 des Gehäuses 100 hinein. In dieser Hinsicht zeigt die Tatsache, dass sich der Schieber 300 in der ersten Position befindet, an, dass kein magnetisches oder Kurzschluss-Auslöseereignis eingetreten ist.
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Unter Bezugnahme auf 4B wird nun die Funktionsweise der Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 nach einem Kurzschluss-Auslöseereignis beschrieben. Wie durch den Pfeil in 4B angegeben, dreht sich, wenn ein Kurzschluss-Auslöseereignis eintritt, die Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange im Uhrzeigersinn. Infolgedessen greift die erste Fläche 510 der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange gleitend an der ersten abgeschrägten Fläche 216 der Klinke 200 an, was bewirkt, dass der Schwenkarm 214 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 215 schwenkt.
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Außerdem bewegt sich das erste Ende 210 nach oben durch die erste Öffnung 112 in die erste Kammer 110 hinein, und das zweite Ende 212 bewegt sich nach oben durch die dritte Öffnung 120 und weiter in die zweite Kammer 114 hinein. Während sich das erste Ende 210 in einer Aufwärtsrichtung bewegt, bewirkt die zweite Feder 14, dass sich der Schieber 300 in der zweiten Richtung (nach links) bewegt, und das erste Ende 310 bewegt sich durch die zweite Öffnung 116 in das Fenster 122 des Gehäuses hinein. Wie in 4B dargestellt, dreht sich der untere Rand 228 nach oben und kommt mit der ersten abgeschrägten Fläche 334 des Anschlags 330 in Kontakt, und danach drückt die zweite Feder 14 den Anschlag 330 unter den Vorsprung 222 der Klinke 200.
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Wie in 4C dargestellt, bewirkt die zweite Feder 14, dass sich der Schieber 300 in der zweiten Richtung (nach links) bewegt, und das erste Ende 310 bewegt sich durch die zweite Öffnung 116 hindurch in das Fenster 122 des Gehäuses hinein. Wenn dies geschieht, spannt die erste Feder 12 den Schwenkarm 214 im Uhrzeigersinn in der ersten Richtung (nach unten) vor. Der untere Rand 228 des Vorsprungs 220 greift an der Oberseite 322 des Schiebers 300 an, was eine weitere Bewegung der Klinke 200 in der ersten Richtung (nach unten) verhindert.
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Außerdem greift die Innenfläche 340 des Schiebers 300 an der Stirnfläche 226 des Vorsprungs 220 an, was eine weitere Bewegung des Schiebers 300 in der zweiten Richtung (nach links) verhindert. In dieser Konfiguration befindet sich der Schieber 300 in einer zweiten Position, in der das erste Ende 310 im Wesentlichen vollständig im Fenster 122 des Gehäuses 100 angeordnet ist. Das erste Ende 310 kann Zeichen (nicht dargestellt) zum Anzeigen aufweisen, welche für einen Benutzer durch das Fenster 122 hindurch sichtbar sein können. Die Zeichen können einen Warnhinweis (z. B. ”WARNUNG – KURZSCHLUSSFEHLER”), ein Warnzeichen (z. B. eine rote Flagge) oder irgendwelche anderen Zeichen beinhalten, um optisch anzuzeigen, dass ein Kurzschluss-Auslöseereignis stattgefunden hat.
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Außerdem greift, wie in 4C dargestellt, die zweite abgeschrägte Fläche 218 der Klinke 200 an dem Rand 520 der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange an, was ein Zurücksetzen des Leistungsschalters verhindert. Das heißt, wenn sich der Schieber 300 in der zweiten Position befindet, was anzeigt, dass ein Kurzschluss-Auslöseereignis stattgefunden hat, verhindert die Klinke 200 eine Bewegung der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange in ihre ursprüngliche (nicht ausgelöste) Position und hindert somit einen Benutzer daran, den Leistungsschalter zurückzusetzen.
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Um den Leistungsschalter zurückzusetzen, muss ein Benutzer zuerst den Schieber 300 manuell von der zweiten Position zur ersten Position zurücksetzen. Insbesondere bewegt sich, wie in 4D–4E dargestellt, wenn ein Benutzer das erste Ende 310 des Schiebers 300 manuell in eine dritte Richtung (z. B. nach rechts) schiebt, das erste Ende 310 durch die zweite Öffnung 116 in die zweite Kammer 114 des Gehäuses 100 hinein. Wenn dies geschieht, greift die dritte abgeschrägte Fläche 224 des Vorsprungs 222 gleitend an der Spitze 338 des Anschlags 330 an, was bewirkt, dass sich der Schwenkarm 214 am Schwenkpunkt 215 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Wenn sich der Schwenkarm 214 dreht, löst sich die zweite abgeschrägte Fläche 218 der Klinke 200 von dem Rand 520 der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange, was der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange ermöglicht, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen und in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren, wodurch ein Zurücksetzen des Leistungsschalters ermöglicht wird.
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Wie in 4E dargestellt, spannt, wenn sich der untere Rand 228 des Vorsprungs 222 von der ersten abgeschrägten Fläche 334 des Anschlags 330 löst, die erste Feder 12 den Schwenkarm 214 im Uhrzeigersinn in der ersten Richtung (nach unten) vor. Der untere Rand 228 des Vorsprungs 220 greift an der Oberseite 322 des Schiebers 300 an, was eine weitere Bewegung der Klinke 200 in der ersten Richtung (nach unten) verhindert. Wenn die Klinke 200 in ihre Anfangsposition zurückkehrt, greift die erste abgeschrägte Fläche wieder an der ersten Fläche 510 der Verlängerung 500 der magnetischen Auslösestange an.
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Wie oben beschrieben, kann die beispielhafte Kurzschluss-Anzeigevorrichtung 10 verwendet werden, um anzuzeigen, dass ein Kurzschluss-Auslöseereignis stattgefunden hat, und um außerdem ein Zurücksetzen des Leistungsschalters zu verhindern, bis ein Benutzer den Schieber 300 manuell zurücksetzt.
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Für den Durchschnittsfachmann ist klar, dass Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzliche Merkmale aufweisen können, die oben nicht beschrieben wurden. Außerdem können Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung mit physikalischen Merkmalen und Abmessungen konzipiert werden, die von denjenigen in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform verschieden sind.
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Außerdem ist für den Durchschnittsfachmann klar, dass Kurzschluss-Anzeigevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung als modulare, vor Ort installierbare Zusätze zur Verwendung mit Leistungsschaltern wie etwa Leistungsschaltern, welche thermomagnetische Auslösevorrichtungen aufweisen, konfiguriert sein können.
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Die obige Beschreibung veranschaulicht lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung, und von einem Durchschnittsfachmann können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Schutzbereich und von der Grundidee dieser Erfindung abzuweichen.
