DE202015107128U1

DE202015107128U1 - Lightning protection device

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Publication number: DE202015107128U1
Application number: DE202015107128.0U
Authority: DE
Original assignee: Z-WAVE EUROPE GmbH
Current assignee: Z-WAVE EUROPE GmbH
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-04-03
Anticipated expiration: 2025-12-30

Abstract

Blitzschutzvorrichtung, zum Galvanischen Trennen von Phase (1.3) und Nullleiter (1.1) wenigstens eines elektrischen Verbrauchers (1) vom Stromnetz / von einem Versorger, dadurch gekennzeichnet, dass
– Phase (1.3) und Nullleiter (1.1) des Verbrauchers (1) über die einen ersten Arbeitskontakt (3.2) eines ersten Wechselschalters (3) mit einem Nullleiter (N) und über einen zweiten Arbeitskontakt (4.2) eines zweiten Wechselschalters (4) mit einer Phase (L) des Stromnetzes / des Versorgers zur Stromversorgung verbunden sind, und
– dass der erste Wechselschalter (3) einen ersten Ruhekontakt (3.3) und der zweite Wechselschalter (4) einen zweiten Ruhekontakt (4.3) aufweist, die miteinender mittels einer Verbindung (V) verbunden sind und in dem getrennten Zustand des Verbrauchers (1) vom Stromnetz / von einem Versorger die Phase (1.3) und den Nullleiter (1.1) des Verbrauchers (1) kurzschließen und mit einem Schutzleiter (S) verbinden. Lightning protection device for the galvanic separation of phase (1.3) and neutral (1.1) of at least one electrical load (1) from the power supply / from a supplier, characterized in that
- Phase (1.3) and neutral (1.1) of the consumer (1) via a first normally open contact (3.2) of a first changeover switch (3) with a neutral conductor (N) and a second normally open contact (4.2) of a second changeover switch (4) a phase (L) of the power grid / the supplier are connected to the power supply, and
- That the first changeover switch (3) has a first normally closed contact (3.3) and the second changeover switch (4) has a second normally closed contact (4.3) which miteinender by means of a compound (V) are connected and in the disconnected state of the consumer (1) Power supply / from a supplier short-circuit the phase (1.3) and neutral (1.1) of the load (1) and connect it to a protective conductor (S).

Description

Die Erfindung betrifft eine Blitzschutzvorrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Schutzanspruchs. The invention relates to a lightning protection device according to the preamble of the first protection claim.

Blitzeinschläge in die elektrische Stromversorgung sorgen regelmäßig für Schäden an elektronischen Geräten, die über ihr Netzteil mit der Stromverteilung im Gebäude verbunden sind. Der Blitzeinschlag erzeugt dabei eine kurzzeitige Überspannung, die zur Zerstörung der Elektronik führt. Lightning strikes in the electrical power supply regularly cause damage to electronic devices that are connected via their power supply to the power distribution in the building. The lightning strike generates a short-time overvoltage, which leads to the destruction of the electronics.

Es existiert eine Vielzahl von Überspannungs-Schutzschaltungen, die auf elektronischen Bauelementen wie z.B. Varistoren beruhen. Diese können je nach Intensität die Energie der Überspannung abbauen. Normale elektrische Sicherungen können ebenfalls einen Schutz aufbauen, der jedoch wegen Trägheit nicht für alle Fälle von Blitzeinschlägen wirksam ist. Daher ist der einzige immer wirksame Schutz von Blitzschäden die galvanische Trennung des Gerätes vom Netz. There are a variety of overvoltage protection circuits used on electronic devices such as electronic devices. Varistors are based. Depending on their intensity, these can reduce the energy of the overvoltage. Normal electrical fuses can also provide protection, but because of their inertia, they are not effective in all cases of lightning strikes. Therefore, the only effective protection against lightning damage is the galvanic isolation of the device from the mains.

Eine solche galvanische Trennung kann auch über Relais erreicht werden. Dieses Relais kann über eine Steuerung genau dann ein Gerät vom Netz abschalten, wenn ein geeigneter Sensor (Blitzsensor wie z.B. AS3935 der Firma Franklin) Blitzeinschläge in der Nähe registriert so das die Gefahr eines Blitzeinschlages mit entsprechender Überspannung besteht. Such galvanic isolation can also be achieved via relays. This relay can switch off a device from the mains via a controller if and only if a suitable sensor (lightning sensor such as the Franklin AS3935) registers nearby lightning strikes so there is a risk of lightning strikes with a corresponding overvoltage.

Hier wird allerdings der Abstand der Schaltkontakte wiederum ein Überspringen des Überspannungsfunkens erlauben. Here, however, the distance between the switching contacts will in turn allow the overvoltage spark to be skipped.

Alle elektronische netzbetriebenen Geräte werden mit drei Leitern versorgt: Der Nullleiter, die Phase sowie der Schutzleiter. Der Schutzleiter muss direkt mit dem Gerät verbunden sein und darf nicht durch Steckvorrichtungen oder Relais unterbrechbar sein. Ist wie bei einem Schutzkontaktstecker der Schutzleiter beim herausziehen unterbrochen, muss der Schutzleiter der erste Kontakt sein, der beim Einstecken verbunden ist und auch der letzte Kontakt sein, der beim Herausziehen des Steckers getrennt wird. All electronic mains-operated devices are supplied with three conductors: the neutral, the phase and the protective conductor. The protective conductor must be connected directly to the device and must not be interruptible by plug-in devices or relays. If, as in the case of a safety plug, the protective conductor is interrupted when pulled out, the protective conductor must be the first contact which is connected when plugged in and also the last contact which is disconnected when the plug is pulled out.

Handelsübliche Geräte zum Trennen der Netzversorgung mittels Relais trennen entweder nur die Phase oder Phase und Nullleiter. Commercially available devices for disconnecting the mains supply by means of relays separate either only the phase or phase and neutral.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Blitzschutzvorrichtung zu entwickeln, die beim Abschalten einen von einem Versorger gespeisten Verbraucher wirkungsvoll vor Überspannungen schützt. The object of the invention is to develop a lightning protection device that effectively protects against overvoltages when switched off a consumer powered by a consumer.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. This object is achieved by the characterizing features of the first patent claim.

Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Vorrichtung zum Galvanischen Trennen von Phase und Nullleiter dient als Blitzschutzvorrichtung bzw. als Vorrichtung zum Schutz bei Überspannung wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vom Stromnetz bzw. von einem Versorger, wobei erfindungsgemäß die Phase des Verbrauchers über einen ersten Arbeitskontakt eines ersten Wechselschalters mit einem Nullleiter des Stromnetzes bzw. des Versorgers und ein Nullleiter des Verbrauchers über einen zweiten Arbeitskontakt eines zweiten Wechselschalters mit einer Phase des Stromnetzes bzw. des Versorgers zur Stromversorgung verbunden sind und der erste Wechselschalter einen ersten Ruhekontakt und der zweite Wechselschalter einen zweiten Ruhekontakt aufweist, die miteinender mittels einer Verbindung verbunden sind und in einem getrennten Zustand des Verbrauchers vom Stromnetz bzw. von einem Versorger die Phase und den Nullleiter des Verbrauchers kurzschließen und mit einem Schutzleiter des Stromnetzes bzw. eines Versorgers verbinden. The device for galvanic separation of phase and neutral serves as a lightning protection device or as a device for overvoltage protection of at least one electrical load from the mains or from a supplier, according to the invention the phase of the consumer via a first working contact of a first changeover switch with a neutral conductor of the power grid or the supplier and a neutral conductor of the consumer are connected via a second contact of a second changeover switch to a phase of the power grid or the supplier to the power supply and the first changeover switch has a first normally closed contact and the second changeover switch has a second normally closed contact miteinender means of a connection are connected and in a separate state of the consumer from the mains or from a supplier short-circuit the phase and the neutral of the consumer and connect to a protective conductor of the mains or a utility.

Dabei sind der erste und der zweite Wechselschalter zeitsynchron zwischen den Arbeitskontakten und den Ruhekontakten schaltbar und bevorzugt an einem gemeinsamen Relais ausgebildet. Der erste Wechselschalter des Relais weist dabei einen ersten Kontakt aufweist, der mit dem ersten Anschluss / Nullleiter des Verbrauchers verbunden ist und der zweite Wechselschalter des Relais weist einen zweiten Kontakt auf, der mit dem dritten Anschluss in Form der Phase des Verbrauchers verbunden ist. Ein zweiter Anschluss des Verbrauchers ist mit dem Schutzleiter über die Verbindung verbunden. In this case, the first and the second changeover switch are switchable in time synchronization between the normally open contacts and the normally closed contacts and are preferably formed on a common relay. The first changeover switch of the relay has a first contact, which is connected to the first terminal / neutral conductor of the consumer and the second changeover switch of the relay has a second contact, which is connected to the third terminal in the form of the phase of the consumer. A second terminal of the consumer is connected to the protective conductor via the connection.

Wenigstens eine Blitzschutzvorrichtung ist in einem Gehäuse/Gerät angeordnet und über Steckkontakte, bevorzugt einen Stecker mit dem Stromnetz (Schuko) / dem Versorger verbunden und weist wenigstens eine Steckdose für den Anschluss wenigstens eines Verbrauchers auf. At least one lightning protection device is arranged in a housing / device and connected via plug contacts, preferably a plug to the mains (Schuko) / the provider and has at least one socket for the connection of at least one consumer.

Die Blitzschutzvorrichtung ist mit einem Blitzschutzsensor, der entsprechend der erkannten Blitze in der Nähe ein Schaltsignal zum Umschalten des Relais generiert, koppelbar, so dass bei einem durch den Blitzschutzsensor ausgegebenen Signal die Blitzschutzvorrichtung betätigt und der Verbraucher vom Stromnetz getrennt wird. The lightning protection device can be coupled with a lightning protection sensor which generates a switching signal for switching the relay in the vicinity in accordance with the detected lightning strikes, so that the lightning protection device is actuated and the load is disconnected from the power supply in the event of a signal emitted by the lightning protection sensor.

Bevorzugt wird die Verbindung zwischen dem Blitzschutzsensor und der in dem Gehäuse/Gerät integrierten Blitzschutzvorrichtung über eine Funkverbindung realisiert. Dabei ist der Blitzschutzvorrichtung ein Funkempfänger zugeordnet, der bei Empfangen eines durch den Blitzschutzsensor ausgelösten Signals den Schaltvorgang des Relais in den Ruhezustand auslöst, wodurch die Kontakte des ersten und zweiten Schaltkontaktes de Relais in den Ruhemodus schalten. The connection between the lightning protection sensor and the lightning protection device integrated in the housing / device is preferably realized via a radio link. In this case, the lightning protection device is associated with a radio receiver, which upon receiving a signal triggered by the lightning protection sensor, the switching operation of the relay in the Hibernation triggers, causing the contacts of the first and second switching contact de relay switch to sleep mode.

Die in dem Gehäuse / Gerät angeordnete Blitzschutzvorrichtung weist einen Schalter auf, mit dem nach dem Ruhezustand das Relais wieder in seinen Arbeitszustand überführt und der Verbraucher mit Strom versorgt wird. The arranged in the housing / device lightning protection device has a switch with which after the idle state, the relay is returned to its working state and the consumer is supplied with power.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Blitzschutzvorrichtung geschaffen, welche wenigstens einen Verbraucher zuverlässig vor Beschädigung durch Blitzschlag schützt. With the solution according to the invention, a lightning protection device is provided which reliably protects at least one consumer against damage caused by lightning.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and the accompanying drawings. Show it:

1 das Schaltbild der Blitzschutzvorrichtung bei Versorgung eines Verbrauchers, 1 the circuit diagram of the lightning protection device when supplying a consumer,

2 das Schaltbild der Blitzschutzvorrichtung, bei welcher der Verbraucher von der Stromversorgung getrennt ist. 2 the diagram of the lightning protection device, in which the consumer is disconnected from the power supply.

In der 1 ist eine Schaltung einer erfindungsgemäßen Blitzschutzvorrichtung dargestellt, die einen Verbraucher 1 mit Strom versorgt und 2 zeigt das Schaltbild der Blitzschutzvorrichtung, bei welcher der Verbraucher von der Stromversorgung getrennt ist. In the 1 a circuit of a lightning protection device according to the invention is shown, which is a consumer 1 powered and 2 shows the circuit diagram of the lightning protection device, in which the consumer is disconnected from the power supply.

Der wenigstens eine Verbraucher 1 weist üblicher Weise einen ersten Anschluss 1.1 einen zweiten Anschluss 1.2 und einen dritten Anschluss 1.3 auf und ist zur Stromversorgung mit einem Nullleiter N, einer Phase L und einem Schutzleiter S eines nicht dargestellten Versorgers verbunden. The at least one consumer 1 usually has a first connection 1.1 a second connection 1.2 and a third connection 1.3 and is connected to the power supply with a neutral conductor N, a phase L and a protective conductor S of a supplier, not shown.

Die Verbindung wird erfindungsgemäß über wenigstens ein Relais 2 realisiert, welches einen ersten Wechselschalter 3 und einen zweiten Wechselschalter 4 besitzt. The compound according to the invention via at least one relay 2 realized, which is a first changeover switch 3 and a second changeover switch 4 has.

Der erste Wechselschalter 3 weist einen ersten Kontakt 3.1 auf, der mit dem ersten Anschluss 1.1 des Verbrauchers 1 verbunden ist, sowie einen ersten Arbeitskontakt 3.2 und einen ersten Ruhekontakt 3.3. Der zweite Wechselschalter 4 ist mit einem zweiten Kontakt 4.1 mit dem dritten Anschluss 1.3 des Verbrauchers 1 verbunden und weist einen zweiten Arbeitskontakt 4.2 und einen zweiten Ruhekontakt 4.3 auf. Der erste Ruhekontakt 3.3 des ersten Wechselschalters 3 ist mit dem zweiten Ruhekontakt 4.3 des zweiten Wechselschalters 4 über eine Verbindung V verbunden, mit welcher auch der Schutzleiter S und der zweite Anschluss 1.2 des Verbrauchers 1 kontaktiert sind. The first change-over switch 3 has a first contact 3.1 on that with the first connection 1.1 of the consumer 1 is connected, and a first make contact 3.2 and a first break contact 3.3 , The second changeover switch 4 is with a second contact 4.1 with the third connection 1.3 of the consumer 1 connected and has a second contact 4.2 and a second normally closed contact 4.3 on. The first resting contact 3.3 of the first changeover switch 3 is with the second break contact 4.3 of the second changeover switch 4 connected via a connection V, with which also the protective conductor S and the second terminal 1.2 of the consumer 1 are contacted.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel verbindet gemäß 1 zur Stromversorgung des Verbrauchers 1 der ersten Wechselschalter 3 des Relais 2 über seinen ersten Arbeitskontakt 3.1 den Nullleiter N der Versorgung mit dem Nullleiter des Verbrauchers 1 (hier mit dem ersten Anschluss 1.1) und über seinen zweiten Wechselschalter 4 des Relais 2 über den zweiten Arbeitskontakt 4.2 die Phase der Versorgung mit der Phase des Verbrauchers 1, hier mit dem dritten Anschluss 1.3 des Verbrauchers. In the illustrated embodiment connects according to 1 to power the consumer 1 the first changeover switch 3 of the relay 2 about his first working contact 3.1 the neutral conductor N of supply to the neutral conductor of the consumer 1 (here with the first connection 1.1 ) and his second changeover switch 4 of the relay 2 over the second working contact 4.2 the phase of supply with the phase of the consumer 1 , here with the third connection 1.3 of the consumer.

Das Relais weist hier zwei mechanisch synchron arbeitende Umschaltkontakte in Form des ersten Wechselschalters 3 und des zweiten Wechselschalters 4 auf. Sollte nur ein Wechselschalter (3 oder 4) schalten und der andere Wechselschalter aus Fehlergründen im Arbeitszustand (Verbindung mit dem jeweiligen Arbeitskontakt 3.2, 4.2) bleiben, würde dies einen Stromfluss von einem Leiter (L oder N) direkt auf den Schutzleiter bedeuten, der in entsprechend verkabelten Gebäuden sofort den Fehlerstromschutzschalter auslöst. The relay here has two mechanically synchronous switching contacts in the form of the first changeover switch 3 and the second changeover switch 4 on. Should only one changeover switch ( 3 or 4 ) switch and the other changeover switch for reasons of error in the working state (connection with the respective normally open contact 3.2 . 4.2 ), this would mean a current flow from a conductor (L or N) directly to the protective conductor, which immediately triggers the residual current device in correspondingly wired buildings.

Phase und Nullleiter können auch vertauscht sein. Phase and neutral can also be reversed.

Bei Gefahr von Blitzschlag bzw. Überspannung wird das Relais 2 betätigt bzw. stromlos geschaltet und die Stromversorgung zum Verbraucher 1 unterbrochen (siehe 2) da die Wechselschalter 3, 4 schaltsynchron zwischen den Arbeitskontakten 3.2, 4.2 und den Ruhekontakten 3.3 und 4.3 wechseln. If there is a risk of lightning or overvoltage, the relay will be activated 2 operated or de-energized and the power supply to the consumer 1 interrupted (see 2 ) because the changeover switch 3 . 4 synchronously between the working contacts 3.2 . 4.2 and the quiet contacts 3.3 and 4.3 switch.

In diesem ausgeschalteten Zustand – bei werden der erste Anschluss 1.1 (Leiter) und der dritte Anschluss 1.3 (Leiter) des Verbrauchers 1 auf den Schutzleiter S gelegt. Damit würde ein Funkenüberschlag des Relais 2 in jedem Fall wirksam zum Schutzleiter S abgeleitet und die damit kurzgeschlossene Stromversorgung des Verbrauchers 1 bleibt immer und zuverlässig geschützt. In this off state - at will be the first port 1.1 (Ladder) and the third connection 1.3 (Ladder) of the consumer 1 placed on the protective conductor S. This would spark over the relay 2 in each case effectively derived to the protective conductor S and thus the short-circuited power supply of the consumer 1 always and reliably protected.

Die Erfindung ist damit eine Blitzschutzvorrichtung zum galvanischen Trennen von Phase und Nullleiter eines elektrischen Verbrauchers 1 vom Stromnetz. The invention is thus a lightning protection device for galvanic separation of phase and neutral of an electrical load 1 from the mains.

Wenigstens eine Blitzschutzvorrichtung ist bevorzugt in ein Gehäuse / Gerät integriert, welches über Steckkontakte (einen Stecker) mit der Stromversorgung (Schuko) des Gebäudes verbunden wird und welches seinerseits wiederum wenigstens eine Steckdose für den Anschluss wenigstens eines Verbrauchers aufweist. Das Schaltsignal zum Umschalten des Relais 2 aus dem Arbeitszustand in 1 in den Ruhezustand in 2 wird bevorzugt über einen Blitzschutzsensor ausgelöst, der entsprechend der erkannten Blitze in der Nähe ein Schaltsignal zum Umschalten des Relais 2 generiert. Die Verbindung zwischen dem Blitzschutzsensor und der Blitzschutzvorrichtung wird bevorzugt über eine Funkverbindung (in 1 und 2 gestrichelt dargestellt) realisiert, wofür der Blitzschutzvorrichtung ein Funkempfänger 5 integriert ist der mit dem Relais 2 gekoppelt ist und der bei Empfangen eines entsprechenden Signals des Blitzschutzsensors den Schaltvorgang des Relais 2 in den Ruhezustand auslöst. At least one lightning protection device is preferably integrated in a housing / device which is connected via plug contacts (a plug) to the power supply (Schuko) of the building and which in turn has at least one socket for the connection of at least one consumer. The switching signal for switching the relay 2 from the working state in 1 in hibernation in 2 is preferably triggered by a lightning protection sensor, which in accordance with the detected lightning nearby a switching signal to switch the relay 2 generated. The connection between the lightning protection sensor and the lightning protection device is preferably via a radio link (in 1 and 2 shown in dashed lines), for which the lightning protection device, a radio receiver 5 it is integrated with the relay 2 is coupled and when receiving a corresponding signal of the lightning protection sensor, the switching operation of the relay 2 into hibernation triggers.

Die in dem Gehäuse angeordnete Blitzschutzvorrichtung weist einen Schalter auf, mit dem nach dem Ruhezustand das Relais wieder in seinen Arbeitszustand gem. 1 überführt wird, so dass der Verbraucher 1 wieder mit Strom versorgt wird. The lightning protection device arranged in the housing has a switch with which, after the idle state, the relay resumes its working state. 1 is transferred so that the consumer 1 is powered again.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Verbraucher consumer
1.1 1.1: erster Anschluss first connection
1.2 1.2: zweiter Anschluss second connection
1.3 1.3: dritter Anschluss third connection
2 2: Relais relay
3 3: erster Wechselschalter first changeover switch
3.1 3.1: erster Kontakt first contact
3.2 3.2: erster Arbeitskontakt first working contact
3.3 3.3: erster Ruhekontakt first break contact
4 4: zweiter Wechselschalter second changeover switch
4.1 4.1: zweiter Kontakt second contact
4.2 4.2: zweiter Arbeitskontakt second contact
4.3 4.3: zweiter Ruhekontakt second break contact
5 5: Funkempfänger radio receiver
L L: Phase phase
N N: Nullleiter neutral
S S: Schutzleiter protective conductor
V V: Verbindung connection

Claims

Lightning protection device, for galvanic separation of phase ( 1.3 ) and neutral ( 1.1 ) at least one electrical consumer ( 1 ) from the electricity grid / from a supplier, characterized in that - phase ( 1.3 ) and neutral ( 1.1 ) of the consumer ( 1 ) via the first contact ( 3.2 ) of a first changeover switch ( 3 ) with a neutral conductor (N) and a second contact ( 4.2 ) of a second changeover switch ( 4 ) are connected to a phase (L) of the power grid / supplier for the power supply, and - that the first changeover switch ( 3 ) a first normally closed contact ( 3.3 ) and the second changeover switch ( 4 ) a second normally closed contact ( 4.3 ) which are interconnected by means of a connection (V) and in the disconnected state of the consumer ( 1 ) from the power grid / from a utility the phase ( 1.3 ) and the neutral conductor ( 1.1 ) of the consumer ( 1 ) and connect to a protective conductor (S).

Lightning protection device according to claim 1, characterized in that the first and the second changeover switch ( 3 . 4 ) synchronously between the working contacts ( 3.2 . 4.2 ) and the idle contacts ( 3.3 . 4.3 ) are switchable.

Lightning protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the first changeover switch ( 3 ) and the second changeover switch on a relay ( 2 ) are formed.

Lightning protection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first changeover switch ( 3 ) of the relay ( 2 ) a first contact ( 3.1 ) connected to the first port / neutral ( 1.1 ) of the consumer ( 1 ) and that the second changeover switch ( 4 ) of the relay ( 2 ) a second contact ( 4.1 ) connected to the third port ( 1.3 ) / Phase of the consumer ( 1 ) and that a second connection ( 1.2 ) of the consumer ( 1 ) is connected to the protective conductor (S) via the connection (V).

Lightning protection device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one lightning protection device is arranged in a housing / device and connected via plug contacts / a plug to the mains (Schuko) / the provider and at least one socket for the connection of at least one consumer ( 1 ) having.

Lightning protection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is coupled with a lightning protection sensor which generates a switching signal for switching the relay in accordance with the detected lightning in the vicinity.

Lightning protection device according to claim 6, characterized in that characterized in that the connection between the sensor and the integrated lightning protection in the housing / device lightning protection device is implemented via a radio link.

Lightning protection device according to claim 6 or 7, characterized in that the lightning protection device is associated with a radio receiver, which triggers the switching operation of the relay 1 in the idle state upon receiving a signal triggered by the lightning protection sensor.

Lightning protection device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the lightning protection device arranged in the housing / device has a switch with which, after the idle state, the relay ( 2 ) again in his Work status and the consumer ( 1 ) is supplied with electricity.