DE2656214A1

DE2656214A1 - Elektrische sicherheitssteckdose

Info

Publication number: DE2656214A1
Application number: DE19762656214
Authority: DE
Inventors: Andre Parrier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1977-06-23
Also published as: ES225038Y; JPS5272489A; NL7613689A; ES225038U; FR2335068B1; GB1571610A; FR2335068A1; SE7613804L; CH615299A5; US4094565A; IT1065049B

Description

Anmelder: Andre Parrier, Jean Parrier, Henri Parrier, Rue de la Sabliire, Saint Genis les Ollieres, Frankreich

Bezeichnung: Elektrische Sicherheitssteckdose

Vertreter: Patentanwalt Wolfgang Schönherr, Hawstr. 28, 5500 Trier

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherheitssteckdose, bestehend aus einem Steckdosenkörper mit Bohrungen, in denen Kontaktbuchsen, die mit der elektrischen Stromzuleitung verbunden sind, sitzen.

Es sind Sicherheitsanordnungen bekannt, die für die gebräuchlichen Steckdosen verwendbar sindo Eine bekannte Sicherheitsvorrichtung besteht aus einem Körper oder einer Scheibe aus isolierendem plastischen Material, der zwei Stifte trägt. Wenn die Steckdose unbenutzt ist, greifen die isolierten Stifte des Körpers in Buchsen der Steckdose. Hierdurch wird die Steckdose isoliert und insbesondere Kinder werden gegen eine gefährliche Elektri sierung geschützt.

Diese Sicherheitsvorkehrung, die gleicherweise für dreipolige Stecker mit drei Kontaktstiften verwendet werden kann, ist unbefriedigend. Besonders nachteilig ist es,

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daß der Stecker nicht in die Steckdose eingesteckt werden kann, wenn sie nicht betriebsbereit ist. Ferner kommt es häufig vor, daß die Stifte aus plastischem Material im Inneren der Steckdose brechen. Es ist dann notwendig, die Steckdose auszuwechseln.

Praktisch werden alle industriellen Maschinen und eine Vielzahl wichtiger Haushaltsgeräte auf die Erde gestellt. Bei einer Installation der Haushalts- und Industriegeräte sind die Massen der Maschinen zwischen diesen und einem Leiter angeschlossen, der theoretisch mit der Erde verbunden ist. Es kommt ferner hinzu, daß häufig ein Fehler im Stromzuleitungssystem vorhanden ist. Beispielsweise ist die Masse einer Maschine nicht mit einem Erdstift des Gerätesteckers ausgerüstet. Es kommt gleicherweise vor, daß die ganze Masse der elektrischen Maschineninstallation genau zwischen diesen und den Zweigen der Mas-

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seleiter des Stromnetzes angeschlossen sein müssen. Dieser Leiter ist dann nicht mit Erde verbunden.

Bei diesen Bedingungen ist es gegeben, daß die elektrische Installation keine Sicherheit im Fall des Kurz-Schlusses hat. Wenn die Maschine schlecht isoliert ist, leitet die Erdleitung, deren elektrischer Widerstand niedriger als der des Verbrauchers ist, den Kurzschlußstrotn. Wenn die Verbindung zwischen Erde und Masse der Maschine nicht gesichert ist, überträgt sich der Strom auf den Verbraucher, wodurch ein Risiko der Elektrisierung entsteht.

Die Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile bei einer elektrischen Steckdose zu vermeiden und eine Sicherheitssteckdose vorzuschlagen, die dauernd funktionsbereit ist, gleichgültig, ob die Steckdose benutzt wird oder nicht.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder Kontaktbuchse ein elektrisch leitender Stift verschiebbar angeordnet ist, der von einer Isolierhülle umgeben ist und daß die elektrische Zuleitung zur Steckdose mit einer Fehleranzeigevorrichturig verbunden ist.

Vorteilhaft sind die Enden der Kontaktstifte eines Geräteanschlußsteckers mit einem Isolierüberzug versehen, so daß beim Einführen des Steckers in die Steckdose ein elektrischer Kontakt zwischen der Seitenwandung der Kontaktstifte und den Kontaktbuchsen gegeben ist.

Nach einer Weiterbildung tragen die im Inneren des Steckdosenkörpers angeordneten Enden der verschiebbaren Stifte je eine Scheibe aus Isoliermaterial, die fest mit der Iso lierhülle des zugeordneten Stiftes verbunden ist und die jeglichen Kontakt zwischen den metallischen Elementen des Stiftes und der Kontaktbuchse verhindert.

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Vorzugsweise ist der metallische Kern jedes verschiebbaren Stiftes am im Inneren des Steckdosenkörpers angeordneten Ende durch einen Finger mit schwächerem Durchmesser verlängert, der zur Führung einer metallischen Schraubenfeder dient, deren Enden sich einerseits an einem elektrisch leitenden Steg, der mit Nasse der Steckdose und der Fehleranzeigevorrichtung verbunden ist, und andererseits an einer Schulter abstützt, die durch das Ende des Stiftes und des Führungsfingers gebildet ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind in die metallischen Kontaktbuchsen elektrisch leitende Kontaktstifte, die mit der Masse des anzuschließenden Verbrauchergerätes verbunden sind, einsteckbar und das Sicherheitssystem arbeitet auch dann, wenn die Massen des Verbrauchergerätes und der Steckdose nicht mit Erde verbunden sind.

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Vorteilhaft sind die Stifte einer Steckdose unabhängig voneinander verschiebbar, so daß im Falle eines Isolationsfehlers erkennbar ist, welche Phase defekt ist.

Nach einer weiteren Ausbildungsform ist der Abstand zwisehen der Stirnfläche der Steckdose und dem Ende einer Kontaktbuchse verschieden von dem Abstand zwischen der Stirnfläche und dem Ende einer anderen Kontaktbuchse, so daß bei Einstecken des Steckers der elektrische Kontakt der einen Phase vor dem der anderen Phase wirksam ist.

Vorteilhaft endet jeder verschiebbare Stift der nicht gebrauchten Steckdose bündig mit dem Ausgang des isolierten Steckdosenkörpers, wobei der metallische Kern die Isolierhülle etwas durchtritt.

Nach einer Weiterbildung ist an der Fehleranzeigevorrichtung ein Isolationsfehler des Verbrauchergerätes durch

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Vermittlung des Steckers anzeigbar, wenn der mit der Masse des Verbrauchergerätes verbundene Kontaktstift in zugeordnete Kontaktbuchsen der Steckdose eingedrückt ist, wobei die Fehleranzeigevorrichtung sogleich die Stromzufuhr trennt.

Vorzugsweise ist ein Einphasen- oder Dreiphasenstrom verwendbar, wobei die Masse mit Erde verbunden sein kann oder nicht.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Sicherheitssteckdose mit passendem Stecker, ehe dieser in die Steckdose gesteckt ist,

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Fig. 2 die Sicherheitssteckdose mit etwas eingestecktem Stecker,

Fig. 3 die Sicherheitssteckdose mit weiter eingestecktem Stecker,

Fig. 4 die Sicherheitssteckdose mit ganz eingestecktem Stecker,

Fig. 5 und 6 die Sicherheitssteckdose bei unsachgemäßem Gebrauch,

Fig. 7 eine Sicherheitssteckdose mit zwei Kontaktbuchsen,

Fig. 8 eine Sicherheitssteckdose mit zwei Phasenklemmen und einer Masseklemme.

In Fig. 1 ist der Aufbau und die Montage einer elektrischen Sicherheitssteckdose 1 nach der Erfindung darge-

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stellt. Die Steckdose 1 weist zwei gleiche Bohrungen 2 und 3 auf. Die Bohrungen 2 und 3 sind in einem Körper 4 aus Isoliermaterial angeordnet, der die leitenden Teile der Steckdose einschließt. Die Bohrung 2 mündet einerseits in der Stirnwand 5 der Steckdose und andererseits in eine innere Ausnehmung 7. Eine metallische Buchse 6 bildet die Wandung der Bohrung 2 bis auf einen geringen Abstand zur Stirnwand 5. Die metallische Buchse 6 ist mit einem Phasenleiter 20 verbunden.

Ein Stift 8, beispielsweise aus Messing, ist verschiebbar in der Bohrung 2 angeordnet. Er ist von einer Hülle aus Isoliermaterial umgeben, die die metallischen Teile und 8 voneinander isoliert. Der Stift trägt an seinem inneren Ende einen metallischen Finger 10, der axial angeordnet ist und den inneren Endabschnitt des verschiebbaren Stiftes bildet. Nahe dem inneren Ende ist eine Scheibe

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aus Isoliermaterial an der Hülle 9 des Stiftes befestigt. An seinem vorderen Ende überragt der metallische Stift 8 die Isolierhülle 9. In Ruhestellung endet der Stift etwa bündig zur Stirnfläche der Steckdose aufgrund der Wirkung einer metallischen Schraubenfeder 12, die durch den Finger 10 geführt ist. Die Feder stützt sich einerseits an der Schulter zwischen dem Stift 8 und dem Finger 10 und andererseits auf einem Metallsteg 13 im Inneren der Steckdose ab. Der Steg 13 ist durch eine Leitung 22 angeschlossen und über eine Fehleranzeigevorrichtung 23 mit der Masse 24 verbunden.

Der Aufbau im Inneren der Bohrung 3 ist dem der Bohrung 2 gleich. Eine metallische Buchse 26 ist mit einem zweiten Phasenleiter 21 verbunden. Ein verschiebbarer Stift 28 ist von einer Umhüllung 29 und einer Isolierscheibe 31 umgeben. Eine Schraubenfeder 32 ist durch einen metallischen Finger 30 geführt und sichert einen elektrischen Kontakt zwischen dem Stift 28 und dem Steg 13.

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Das Ende vor der leitenden Buchse 6 hat eine Entfernung 25 von der Stirnfläche 5 der Steckdose 1. Diese Entfernung 25 ist unterschiedlich (beispielsweise geringer) als die Entfernung 25a zwischen dem vorderen Ende der Buchse 26 und der Stirnseite 5 der Steckdose. Die Besonderheit dieser Konstruktion ist weiter unten beschrieben.

Die Steckdose 1 hat eine weitere Bohrung 15, in der eine Buchse 14 angeordnet ist, die mit dem Steg 13 in Verbindung steht. Die Bohrung ist zur Aufnahme des Massestiftes des Anschlußsteckers eines Verbrauchers bestimmt.

Ein Stecker 35 hat, eingelassen in einem Körper 36 aus Isoliermaterial, zwei Messingstifte 37 und 38, deren Enden von einer Isolierschicht 39 und 40 umgeben sind. Die Stifte 37 und 38 sowie der kürzere Massestift 41

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gelangen in die entsprechenden Bohrungen 2, 3 und 15 der Steckdose, wenn der Stecker in die Steckdose gesteckt wird, um ein Gerät 42 anzuschließen.

Die Sicherheitsanordnung der Steckdose 1 ist durch ein Gerät 23 zum Anzeigen von Fehlern und zum Trennen der Stromzufuhr gegeben, das permanent mit einer kontinuierlichen Spannung gespeist wird, die durch die Sekundärseite eines Gleichrichters 23a gegeben wird, dessen Primärseite an das Netz 43 angeschlossen ist. Die An-Zeigevorrichtung 23 ist von einem Typ, wie sie in der französischen Patentanmeldung 75 03 653 beschrieben ist. Die Vorrichtung weist einen Überwachungsstromkreis auf, der unter ständiger Spannung gehalten wird und einen Trennstromkreis, der zwischen einem Trennrelais und einer Masseleitung transistorisch angeordnet ist.

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Ein Verluststrom müßte bei einem Isolationsfehler zwischen den beiden Phasen oder zwischen einer Phase und Masse eine Änderung der Polarität des Transistors und ein Abschalten des Kraftstromrelais hervorrufen, sobald seine Intensität einen Wert in der Größenordnung von mA erreicht. Die Vorrichtung funktioniert, wenn die Masse mit der Erde verbunden ist oder nicht.

Die Sicherheitssteckdose mit den beweglichen Stiften, die mit dem Masseleiter verbunden sind, zeigen die ganzen Unregelmäßigkeiten oder Isolationsfehler an, wenn der Gerätestecker des Verbrauchers 42 eingesteckt wird. Diese Konstruktion erlaubt gleichzeitig die defekten Teile zu identifizieren. Die Funktion ist in den Fig. bis 4 gezeigt.

A. Wenn die Kontaktstifte 37 und 38 mit den Enden der beweglichen Stifte 8 und 28 in der Steckdose 1 in

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Berührung kommen, ist die Isolation zwischen den Phasenleitern des Verbrauchers 42 und der Masse durch den Isolierüberzug 39 und 40 gesichert. Bo Die Kontaktstifte 37 und 38 drücken die beweglichen Stifte 8 und 28 unter Zusammendrücken der Federn 12 und 32 weiter ein. Der Stecker 35 wird mit einer größeren Tiefe als die Strecke 25 eingedrückt und die metallische Seitenwand des Messingstiftes 37 kommt in Kontakt mit der Kontaktbuchse 6, die mit dem Phasenleiter 20 verbunden ist. Wenn ein Isolations fehler zwischen dem Masseleiter 22 und dem Phasenleiter 20 gegeben ist, erscheint ein Streustrom 45, der in den Trennkreis der Fehleranzeigevorrichtung 23 eingegeben wird und die Zuleitung der Steckdose (Fig. 2) trennt. Es ist erkennbar, daß der Fehler sich in der Phase 20 befindet. Tatsächlich ist die Phase 21 noch angeschlossen, da die metallischen Buchsen 6 und 26 voneinander getrennt sind.

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C. Im allgemeinen erscheint kein Isolationsfehler zwischen der Masse 22, die nicht mit Erde verbunden ist, und der Phase 20. Es kann daher der Stecker weiter in die Steckdose 1 eingeführt werden. Dabei kommt es zu einem Kontakt der Seitenwände des Kontaktstiftes und der Kontaktbuchse 26, so daß der Strom der Phase in die Anschlußleitung des Verbrauchers geht. Wie für den Stecker beschrieben, trennt die Vorrichtung die Stromzuleitung, wenn ein Isolationsfehler zwischen der Phase 21 und dem Masseleiter 22 oder zwischen dem Phasenleiter 21 und dem Phasenleiter 20 erscheint« Der Streustrom 46 polarisiert den Transistor des Trennkreises (Fig. 3).

D. Wenn die Steckdose in Ordnung ist, d.h. kein Streustrom 45 oder 46 vorhanden ist, wird der Stecker 35 für den Anschluß des Verbrauchers 42 weiter eingesteckt, der Stift 41, der mit der Masse des Verbrauchers 42 verbunden ist, wird in die Bohrung 15 eingeführt. Wenn

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ein Isolationsfehler bei Gebrauch der Maschine zwischen der Masse und einer Phase der Maschine auftritt, rufen die Fehleranzeigevorrichtung und die Sicherheitsschaltdose die Trennung des Starkstroms hervor (Fig. 4).

Die Sicherheit ist durch die Steckdose und die Fehleranzeigevorrichtung 23 in dem Fall gesichert, wo eine Person, insbesondere ein Kind, einen leitenden Gegenstand in eine der Bohrungen steckt.

Im ersteren Fall kommt nur der Gegenstand 47 in Kontakt TO mit dem Ende eines verschiebbaren Stiftes 8. Der Stift ist durch den Steg 13 mit der Masse verbunden. Die Masse kann nicht gleichermaßen mit Erde verbunden sein. Wenn die Spannung der Masse verschieden von cbr Spannung der Erde ist, erscheint ein Streustrom zwischen dem Steg 13 der Steckdose und dem metallischen Gegenstand 47, der

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von dem Kind 48 gehalten wird, das mit der Erde verbunden ist. Dieser Streustrom wird durch die Fehleranzeigevorrichtung 23 angezeigt, die sofort die Zuleitung zur Steckdose 1 abschaltet (Fig. 5).

Im zweiten Fall wird der verschiebbare Stift 8 genügend weit eingedrückt, beispielsweise mit Hilfe einer metallischen Nadel 49. Dieser Gegenstand verursacht einen Kurzschluß zwischen der Phase 20, die mit der Kontaktbuchse 6 verbunden ist und dem Ende des Stiftes 8, der mit Masse verbunden ist. Dieser Kurzschluß trennt augenblicklich die Fehleranzeigevorrichtung und schaltet die Zuleitung der Steckdose ab (Fig. 6). Es ist das gleiche, wenn ein metallischer Draht zwischen die Isolierhülle 9 und die Kontaktbuchse 6 eingeführt wird. Der Kurzschluß, der zwisehen der Phase 20 und der Person 48 auftritt, trennt die Zufuhr der Steckdose.

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Die Fig. 7 und 8 zeigen entsprechende Sicherheitssteckdosen mit zwei oder drei Bohrungen. Die Steckdose mit zwei Bohrungen, die in Fig_o 7 dargestellt ist₇ ist insbesondere für den Hausgebrauch von Geräten bestimmt, bei denen ein Masseanschluß nicht notwendig ist. Jede der beiden Bohrungen 51 und 52 der Steckdose 50 hat einen verschiebbaren Stift, der den vorher beschriebenen entspricht.

Die Steckdose nach Fig. 8 entspricht der Steckdose 1. Sie hat zwei Bohrungen 2 und 3, in denen bewegliche Stifte angeordnet sind, und eine Massebohrung 15.

Die hauptsächlichen Vorteile der Sicherheitssteckdose nach der Erfindung sind:

Die Sicherheitsanordnung ist in die Steckdose integriert, es handelt sich nicht um ein äußeres Element, das bei Gebrauch von der Steckdose abgenommen werden muß.

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Die Sicherheit ist gegeben, wenn die Steckdose benutzt wird oder nicht.

Die Sicherheit ist auf eine Fehleranzeige des angeschlossenen Verbrauchers ausgedehnt.

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Patentansprüche

Elektrische Sicherheitssteckdose, bestehend aus einem Steckdosenkb'rper mit Bohrungen, in denen Kontaktbuchsen, die mit der elektrischen Stromzuleitung verbunden sind, sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Kontaktbuchse (6, 26) ein elektrisch leitender Stift (8, 28) verschiebbar angeordnet ist, der von einer Isolierhülle (9, 29) umgeben ist und daß die elektrische Zuleitung zur Steckdose mit einer Fehleranzeigevorrichtung (23) verbunden ist.
2. Sicherheitssteckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Kontaktstifte (37, 38) eines Geräteanschlußsteckers (35) mit einem Isolierüberzug (39, 40 versehen sind, so daß beim Einführen des

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Steckers in die Steckdose ein elektrischer Kontakt zwischen der Seitenwandung der Kontaktstifte und den Kontaktbuchsen (6, 26) gegeben ist.
3. Sicherheitssteckdose nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die im Inneren des Steckdosenkörpers (4) angeordneten Enden der verschiebbaren Stifte (8, 28) je eine Scheibe (11, 31) aus Isoliermaterial tragen, die fest mit der Isolierhülle (9, 29) des zugeordneten Stiftes verbunden ist und die jeglichen Kontakt zwischen den metallischen Elementen des Stiftes und der Kontaktbuchse (6, 26) verhindert.
4. Sicherheitssteckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Kern jedes verschiebbaren Stiftes (8, 28) am im Inneren des Steckdosenkörpers (4) angeordneten Ende durch einen Finger (10, 30)

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mit schwächerem Durchmesser verlängert ist, der zur Führung einer metallischen Schraubenfeder (12, 32) dient, deren Enden sich einerseits an einem elektrisch leitenden Steg (13), der mit Masse der Steckdose (i) und der Fehleranzeigevorrichtung (23) verbunden ist, und andererseits an einer Schulter abstützt, die durch das Ende des Stiftes und des Führungsfingers gebildet ist.
5. Sicherheitssteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die metalli schen Kontaktbuchsen elektrisch leitende Kontaktstifte (37, 38), die mit der Masse des anzuschließenden Verbrauchergerätes (42) verbunden sind, einsteckbar sind und daß das Sicherheitssystem auch dann arbeitet, wenn die Massen des Verbrauchergerätes und der Steckdose nicht mit Erde verbunden sind.

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6. Sicherheitssteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (8, 28) einer Steckdose (i) unabhängig voneinander verschiebbar sind, so daß im Falle eines Isolationsfehlers erkennbar ist, welche Phase defekt ist.
7. Sicherheitssteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Stirnfläche (5) der Steckdose (l) und dem Ende einer Kontaktbuchse (6) verschieden von dem Abstand zwischen der Stirnfläche und dem Ende einer anderen Kontaktbuchse (26) ist, so daß bei Einstecken des Steckers (35) der elektrische Kontakt der einen Phase vor dem der anderen Phase wirksam ist.
8. Sicherheitssteckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verschiebbare Stift (8, 28) der nicht gebrauchten Steckdose (l) bündig mit dem Ausgang

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des isolierten Steckdosenkörpers (4) endet, wobei der metallische Kern (8, 28) die Isolierhülle (9, 29) etwas durchtritt.
9. Sicherheitssteckdose nach einem der vorhergehen-

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fehleranzeigevorrichtung (23) ein Isolationsfehler des Verbrauchergerätes (42) durch Vermittlung des Steckers (35) anzeigbar ist, wenn der mit der Masse des Verbrauchergerätes verbundene Kontaktstift (37, 38) in zugeordnete Kontaktbuchsen (6, 26) der Steckdose (i) eingedrückt ist, wobei die Fehleranzeigevorrichtung sogleich die Stromzufuhr trennt.
10. Sicherheitssteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einphasen- oder Dreiphasenstrom verwendbar ist, wobei die Masse mit Erde verbunden sein kann oder nicht.

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