DE9209177U1

DE9209177U1 - Sicherungsüberwachung

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Publication number: DE9209177U1
Application number: DE9209177U
Authority: DE
Original assignee: LINDNER GmbH
Current assignee: LINDNER GmbH
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2002-07-10

Description

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Reite 1

Beschreibung

&bgr; Sicherungsüberwachung

8 Die Erfindung betrifft eine elektrisch parallel zu einer Sicherung geschaltete

&bgr; Sicherungsüberwachung mit einer Vorrichtung zur Anzeige des Zustandes der

to Sicherung.

12 Üblicherweise werden zur Überwachung des Zustandes der Sicherung Motor-

13 schutzschalter eingesetzt. Derartige Motorschutzschalter sind z.B. aus Praxis &eegr; Elektrotechnik, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal 19862, ISBN 3-

is 8085-3082-0 bekannt.

ie Motorschutzschalter weisen jedoch eine komplizierte und aufwendige Mechanik

&eegr; auf. Die mechanischen Bauteile des Motorschutzschalters sind aufgrund der

is Schaltvorgänge natürlichen Verschleißerscheinungen ausgesetzt. Dies wirkt

ig sich nachteilig auf die Zuverlässigkeit des Motorschutzschalters aus. Deshalb

20 muß er nach einer bestimmten Anzahl von Schaltvorgängen ausgetauscht

21 werden.

22 Die komplizierte und aufwendige Mechanik bewirkt außerdem eine große und

23 unhandliche Aufbauhöhe des Motorschutzschalters. Dadurch ist der Einsatz

24 des Motorschutzschalters z.B. in einem platzsparend aufgebauten Schalt-

25 schrank oder Schaltkasten erschwert.

26 Weiterhin ist der Motorschutzschalter für den 3-phasigen Drehstromkreis aus-

27 gelegt. Für das 1 -phasige oder 2-phasige Stromsystem ist der Motorschutz-

28 schalter deshalb zu aufwendig.

2&bgr; Der Motorschutzschalter nützt für den Auslösevorgang den Überstrom des

so Stromkreises aus, so daß der Motorschutzschalter bei nicht angeschlossener

31 Last unwirksam ist.

33 Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile zu vermeiden und

34 eine Sicherungsüberwachung derart zu entwickeln, daß ihr Aufbau vereinfacht

35 wird. Gleichzeitig soll die Aufbauhöhe verringert werden, um die erfinderische se Sicherungsüberwachung platzsparend einsetzen zu können.

38 Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Reite 2

2 Die für die Auskoppeleinheit verwendeten elektrischen Bauteile werden auch in

3 einer Vielzahl von anderen elektrischen Geräten eingesetzt. Bei notwendigem

4 Austausch einzelner Bauteile sind deshalb immer genügend Austauschteile

5 vorhanden. Die Auskoppeleinheit ist wegen der Massenfertigung der elektri-&bgr; sehen Bauteile kostengünstig herstellbar.

7 Zur Herstellung der Auskoppeleinheit können z.B. Bestückungsautomaten ver-

8 wendet werden, so daß die Montage der Sicherungsüberwachung erheblich &bgr; vereinfacht ist.

10 Der Wegfall mechanischer Bauteile bewirkt eine zuverlässigere Arbeitsweise

11 der Sicherungsüberwachung.

13 Da an den Ausgangsklemmen der Auskoppeleinheit eine Spannung abgegriffen

&eegr; wird, ermöglicht eine Sicherungsüberwachung nach Anspruch 2 auch die rich-

16 tige Anzeige des Zustandes der Sicherung bei nicht angeschlossener Last.

17 Anspruch 3 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Verbindung zwischen ie Ausgangsklemme und Masse. Dadurch wird eine zur Anzeige des Zustandes

ie der Sicherung geeignete Auskoppelspannung Uk erzielt.

21 Gemäß Anspruch 4 ist die Funktion der Auskoppeleinheit allein durch elektri-

22 sehe Bauteile gewährleistet. Die Bauteile lassen sich platzsparend auf einer

23 Platine anordnen. Dies bewirkt einen flachen Aufbau und ein geringes Gewicht

24 der Auskoppeleinheit. Die Handhabung der Auskoppeleinheit zur Kontaktierung

25 mit einer Sicherung ist dadurch erleichtert. Elektrische Einheiten zur Verarbei-

26 tung der Auskopppelspannung Uk lassen sich in einfacher Weise an die elek-

27 trische Schaltung anschließen.

2&bgr; Anspruch 5 betrifft eine besondere Ausführungsform des Schaltungsaufbaus

so der Auskoppeleinheit.

si Dieser Schaltungsaufbau ist z.B. bei Wechselstrom zur Erzielung einer ge-

32 eigneten Auskoppelspannung Uk geeignet.

34 Gemäß Anspruch 6 ist die Auskoppelspannung Uk unabhängig von der Ein-

35 speiserichtung des Netzstromes.

se Außerdem wirkt sich eine derartige elektrische Schaltung vorteilhaft auf den

37 konstruktiven Aufbau der Auskoppeleinheit aus.

7.JuI11002

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 3

&igr; Gemäß Anspruch 7 ist die Auskoppeleinheit ohne beträchtlichen Mehraufwand

2 auch für mehrphasige Stromsysteme einsetzbar.

3 Die Vorteile des insgesamt flachen Aufbaus und des geringen Gewichts sowie

4 die bequeme Handhabung bleiben erhalten.

&bgr; Anspruch 8 betrifft eine besondere Anordnung der Abschlußwiderstände.

8 Nach Anspruch 9 wird die Auskoppelspannung Uk in einfacher Weise zur An-

&bgr; zeige des Zustandes der Sicherung verarbeitet.

11 Die Ansprüche 10 bis 12 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Auswer-

12 teschaltung zur Anzeige des Zustandes der Sicherung.

13 Als elektrische Schaltung ist die Auswerteschaltung leicht herstellbar und hat &eegr; nur einen geringen Platzbedarf. Da sie an die Ausgangsklemmen der Auskop-15 peleinheit angeschlossen wird, bildet sie eine eigenständige Einheit. Sie ist

ie deshalb leicht handhabbar und kann an Auskoppeleinheiten für ein- und

&igr;? mehrphasige Stromsysteme angeschlossen werden.

is Bei einem Defekt innerhalb der Auskoppeleinheit oder der Auswerteschaltung

ie muß nicht die gesamte Sicherungsüberwachung, sondern nur die betreffende

20 Einheit ausgetauscht werden. Dies wirkt kostensparend bei Reparaturen der

21 Sicherungsüberwachung.

23 Der Erfindungsgegenstand wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten

24 Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

26 Fig. 1 eine schematische Darstellung einer an eine Sicherung ange-

27 schlossenen Auskoppeleinheit mit einer daran angeschlossenen

28 Auswerteschaltung,

29 Fig. 2 ein Schaltbild der Auskoppeleinheit mit angeschlossener Sicherung so für ein 1 -phasiges Stromsystem,

si Fig. 3 das Schaltbild einer Auskoppeleinheit mit zwei angeschlossenen

32 Sicherungen für ein 2-phasiges Stromsystem,

33 Fig. 4 das Schaltbild einer Auskoppeleinheit mit drei angeschlossenen

34 Sicherungen für ein 3-phasiges Stromsystem,

35 Fig. 5 das Schaltbild einer Auswerteschaltung.

37 In Fig. 1 ist schematisch eine Sicherungsüberwachung 1 erkennbar. Sie besteht

se im wesentlichen aus einer Auskoppeleinheit 2 und einem Meldegerät 3. Die

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 4

&igr; Auskoppeleinheit 2 ist mittels zweier Auskoppeleingänge 4,5 elektrisch parallel

2 zu einer Sicherung F geschaltet. Die Sicherung F liegt in Serie zu einer

3 Phase L.

s Die an der Sicherung F anliegende Spannung wird in der Auskoppeleinheit 2

&bgr; verarbeitet. Die Auskoppeleinheit 2 besteht im wesentlichen aus einer elektri-

7 sehen Schaltung. Die elektrische Schaltung ist auf einer in den Figuren nicht

&bgr; dargestellten Platine angeordnet. Die Platine ist z.B. in einem elektrisch isolie-

9 renden Kunststoffgehäuse integriert. Um die Auskoppeleinheit 2 mit anderen

10 elektrischen Bauteilen zu kontaktieren, sind nur die beiden Auskoppelein-

11 gänge 4,5 sowie zwei Auskoppelausgänge 10,11 vorgesehen. An den beiden

12 Auskoppelausgängen 10,11 liegt die Auskoppelspannung Uk an.

14 In Fig. 2 ist eine Kombination elektronischer Bauelemente zu einer als Aus-

15 koppeleinheit 2 wirksamen elektrischen Schaltung erkennbar.

ie Für die Auskoppeleinheit 2 sind jedoch auch andere Kombinationen passiver

&eegr; und/oder aktiver elektronischer Bauelemente denkbar.

ie Die Auskoppeleinheit 2 ist mittels ihrer Auskoppeleingänge 4,5 elektrisch par-

20 alle! zu einer Sicherung Fi geschaltet. Die Sicherung Fi liegt in Serie zu einer

21 Phase Li.

22 Die Auskoppeleinheit 2 besteht aus zwei Dioden D4, D5 sowie zwei Wider-

23 ständen R4, R5. Die Diode D4 ist mit ihrer Anode an den Auskoppeleingang 4

24 angeschlossen, während die Kathode mit dem einen Kontaktende des Wider-

25 Standes R4 verbunden ist. Das andere Kontaktende des Widerstandes R4 ist

26 an den Auskoppelausgang 10 angeschlossen. Analog dazu sind Auskop-

27 peleingang 5, Diode D5, Widerstand R5 und Auskoppelausgang 11 miteinander

28 verdrahtet. Durch diesen symmetrischen Aufbau arbeitet die Sicherungsüber-

29 wachung 1 unabhängig von der Polarität der an der Sicherung Fi anliegenden

30 Spannung.

32 Die Auskoppelausgänge 10,11 sind jeweils über einen Abschlußwider-

33 stand Ri 0. R11 mit Masse verbunden. Damit ein symmetrischer Aufbau der

34 Auskoppeleinheit 2 gewährleistet ist, weisen die Widerstände R4 und R5 den

35 gleichen Widerstandswert auf. Dasselbe gilt für die beiden Abschlußwider-

3&bgr; stäne R10 und Rn. Um die Dioden D4, D5 nicht zu zerstören und um eine ge-

37 eignete Auskoppelspannung Uk zu erzielen, wird z.B. R4 = 1 &Mgr;&OHgr; und Rio =

se 10OkQ gewählt.

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 5

&igr; Die Abschlußwiderstände Rio, Rl 1 dienen dazu, auch bei nicht angeschlos-

2 senem Verbraucher eine definierte Auskoppelspannung Uk messen zu können,

3 damit die Sicherungsüberwachung 1 auch in stromlosem Zustand des Ver- * braucherstromkreises den Zustand der Sicherung F1 richtig anzeigt.

&bgr; In Fig. 3 ist ein 2-phasiges Stromsystem erkennbar. Den beiden Strompha-

7 sen L1 und l_2 sind jeweils eine Sicherung Fi und F2 zugeordnet. Die Aus-

8 koppeleinheit 2 in Fig. 3 weist gegenüber der Ausführungsform in Fig. 2 zwei

&bgr; weitere Auskoppeleingänge 6,7 auf. Mittels der Auskoppeleingänge 6,7 ist die

to Auskoppeleinheit 2 zusätzlich elektrisch parallel zur Sicherung F2 geschaltet.

11 Analog dem Auskoppeleingang 4 und dem Auskoppelausgang 10 sind Aus-

12 koppeleingang 6 und Auskoppelausgang 10 durch eine Diode D6 und einen

13 Widerstand R7 miteinander verdrahtet. In gleicher Weise sind Auskoppelein-H gang 7 und Auskoppelausgang 11 durch eine Diode D7 und einen Wider-

15 stand R7 miteinander verbunden.

17 In Fig. 4 ist ein 3-phasiges Stromsystem mit drei Sicherungen Fi bis F3 er-

18 kennbar. Entsprechend der Erweiterung der Auskoppeleinheit 2 in Fig. 3 geie genüber der Ausführungsform in Fig. 2 ist die Auskoppeleinheit 2 in Fig. 4 ge-

20 genüber Fig. 3 erweitert. Die Auskoppeleinheit 2 ist mit zwei zusätzlichen Aus-

21 koppeleingängen 8,9 elektrisch parallel zur Sicherung F3 geschaltet. Die Ver-

22 drahtung des Auskoppeleinganges 8 und des Auskoppelausganges 10 mittels

23 einer Diode Ds und eines Widerstandes Rs sowie die Verdrahtung des Aus-

24 koppeleinganges 9 und des Auskoppelausganges 11 mittels einer Diode Dg

25 und eines Widerstandes Rg erfolgt in der gleichen Weise wie bisher beschrie-

28 Die Dioden D4 bis Dg und die Widerstände R4 bis Rg haben vorzugsweise

29 gleiche Kennwerte.

31 Die beiden Abschlußwiderstände R10, Rl 1 sind innerhalb einer Auswerte-

32 schaltung 12 integriert (Fig. 5). Die Auswerteschaltung 12 entspricht in den Fi-

33 guren dem Meldegerät 3 (Fig. 1).
34

35 Die Auswerteschaltung 12 ist mittels zweier Auswerteeingänge 13,14 mit den

se Auskoppelausgängen 10,11 elektrisch kontaktierbar. DerAbschlußwider-

37 stand R10 ist an den Auswerteeingang 13 angeschlossen. Das andere Kon

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 6

taktende des Abschlußwiderstandes Rio ist mit Masse verbunden. Gleiches gilt für den Auswerteeingang 14 und den Abschlußwiderstand Ri 1.

4 Die Auswerteeingänge 13,14 sind außerdem mit den Eingängen einer Graetz-

5 Brücke 15 verbunden. Auf diese Weise wird die Auskoppelspannung Uk &bgr; gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung liegt als eine Signalspan-

7 nung Us an einem Koppelungswiderstand Rk an. Der Kopplungswider-

8 stand Rk verbindet die beiden Ausgangskontakte der Graetz-Brücke 15 mit-&bgr; einander.

&ohgr; Aufgrund der Signalspannung Us fließt ein Signalstrom Is durch den Kopp-

11 lungswiderstand Rk. Die Signalspannung Us ist an zwei Auswerteausgän-

12 gen 16,17 meßbar.

14 An die Auswerteausgänge 16,17 sind weitere, hier nicht dargestellte elektroni-

15 sehe und/oder elektromechanische Bauelemente anschließbar. Diese nicht

ie dargestellten Bauteile wirken als unmittelbare Anzeigeeinheit und zeigen z.B.

&igr;? optisch den Zustand der Sicherung an. Zu diesem Zweck werden diese Bau-

18 teile mit der Signalspannung Us bzw. mit dem Signalstrom IS versorgt.

ie Es ist aber auch denkbar, daß die Anzeige des Zustandes der Sicherung in-

20 nerhalb des Meldegerätes 3 erfolgt. In diesem Fall ist die Signalspannung Us

21 bzw. der Signalstrom Is nicht notwendig.

22 Auch sind andere Kombinationen elektronischer und/oder elektromechanischer

23 Bauelemente zu einer Auswerteschaltung 12 möglich. In Fig. 5 bewirkt die

24 Graetz-Brücke 15, daß die Signalspannung Us bzw. der Signalstrom Is un-

25 abhängig von der Einspeiserichtung der Auskoppelspannung Uk sind.

27 Die Sicherungsüberwachung 1 ist für Gleichstrom als auch für Wechselstrom

28 geeignet.

29 Sie arbeitet lastunabhängig. Es können sowohl ohmsche, ohmsche und

30 induktive, induktive als auch kapazitive Lasten vorgesehen sein. Die

31 Sicherungsüberwachung 1 ist baukastenartig aus der Auskoppeleinheit 2, dem

32 Meldegerät 3 und evtl. einer weiteren unmittelbaren (z.B. optischen)

33 Anzeigeeinheit zusammengesetzt. Dies erleichtert die Handhabung der

34 Sicherungsüberwachung 1 sowie die Austauschbarkeit einzelner Teile der

35 Sicherungsüberwachung 1. Je nach Raumangebot können die einzelnen

36 Einheiten auch an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein. Die

37 Auskoppelausgänge 10,11 und die Auswerteeingänge 13,14 können durch

sä Verbindungskabel in einfacher Weise miteinander elektrisch kontaktiert werden.

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 7

&igr; Gleiches gilt für die Auswerteausgänge 16,17 und einer weiteren

2 Anzeigeeinheit. Aufgrund des einfachen Austausches der Auskoppeleinheit 2

3 kann die Sicherungsüberwachung 1 auch an unterschiedliche

4 Stromphasensysteme angepaßt werden.

&bgr; Um den Zustand der Sicherung zu überwachen, wird die Auskoppelspan-

7 nung Uk ausgewertet. Solange die Sicherungen Fi bis F3 nicht defekt sind, gilt

&bgr; Uk = 0 Volt. Ist eine der Sicherungen Fi bis F3 defekt, gilt Uk * 0 Volt. Durch

9 permanente Auswertung der Auskoppelspannung Uk kann z.B. optisch auch

10 der erfolgte Austausch der Sicherungen Fi bis F3 angezeigt werden.

11 Die je nach Last hinsichtlich Phase und Betrag unterschiedliche Auskoppel-

12 spannung Uk wird von dem Meldegerät 3 bzw. der Auswerteschaltung 12 ver-

13 arbeitet. Das Meldegerät 3 bzw. die Auswerteschaltung 12 müssen derart aufu gebaut sein, daß die Auskoppelspannung Uk in ein geeignetes elektrisches

15 Signal für eine innerhalb oder außerhalb des Meldegerätes 3 bzw. der Auswer-

ie teschaltung 12 angeordnete Anzeigeeinheit zur Anzeige des geänderten Zu-

17 Standes der Sicherungen Fi bis F3 umgewandelt wird.

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Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Soite

Bezugszeichenliste

1 Sicherungsüberwachung

2 Auskoppeleinheit

3 Meldegerät

4-i	) Auskoppeleingang	Auskoppelspannung
10,	11 Auskoppelausgang	Signalspannung
12	Auswerteschaltung	Kopplungswiderstand
13,	14 Auswerteeingang	Signalstrom
15	Graetz-Brücke
16,	17 Auswerteausgang
F	Sicherung
F1	- F3 Sicherung
L	Phase
L1	- l_3 Phase
D4	- Dg Diode
R4	- Rg Widerstand
R10.R1I Abschlußwiderstand
UK
US
RK
IS

Claims

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Serto

&igr; 92144-8/13

3 7. Juli 1992

&bgr; Ansprüche

9 1. Elektrisch parallel zu einer Sicherung (Fi) geschaltete Sicherungsüberwa-

10 chung (1) mit einer Vorrichtung zur Anzeige des Zustandes der Siche-

11 rung(F-i)

12 gekennzeichnet durch

13 eine als Auskoppeleinheit (2) wirksame elektrische Schaltung,

14 - welche mit zwei Eingangsklemmen (4,5) parallel zu der Sicherung (F-|) is geschaltet ist und ie - an deren Ausgangsklemmen (10,11) eine Auskoppelspannung (Uk) zur &eegr; Anzeige des Zustandes der Sicherung (Fi) meßbar ist.

19 2. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 1,

20 dadurch gekennzeichnet,

21 daß wenigstens eine der beiden Ausgangsklemmen (10,11) jeweils über ein

22 elektrisches Bauelement mit Masse verbunden ist.

24 3. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 2,

25 gekennzeichnet durch

26 einen Abschlußwiderstand (R10.R11) als elektrisches Bauelement.

28 4. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 1,

2s dadurch gekennzeichnet,

so daß eine Eingangsklemme (4,5) mit der zugehörigen Ausgangs-

31 klemme (10,11) über passive und/oder aktive Bauelemente (D4, D5, R4, R5)

32 verbunden ist. 33

34 5. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 4,

35 dadurch gekennzeichnet, daß

se - eine Eingangsklemme (4,5) mit der Anode einer Diode (D4, D5) verbunden 37 ist und

7. JUl11992 (U:\ANV92144-8.&Tgr;&KHgr;&eegr;

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite

&igr; - die Kathode der Diode (D4, D5) über einen Widerstand (R4, R5) mit der

2 zugehörigen Ausgangsklemme (10,11) verbunden ist.

4 6. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 4 oder 5,

5 dadurch gekennzeichnet,

&bgr; daß beide Eingangsklemmen (4,5) jeweils in gleicher Weise mit der zugehö-

7 rigen Ausgangsklemme (10,11) verbunden sind.

9 7. Sicherungsüberwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

10 dadurch gekennzeichnet,

11 daß die Auskoppeleinheit (2) bei mehrphasigen Stromsystemen für jede Si-

12 cherung (Fi - F3) zwei Eingangsklemmen (4,5; 6,7; 8,9) enthält.

14 8. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 3,

15 dadurch gekennzeichnet,

ie daß die Abschlußwiderstände (Rio· R11) Bestandteil eines Meldegerätes (3)

&eegr; sind.

19 9. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 8,

20 dadurch gekennzeichnet,

21 daß das Meldegerät (3)

22 - mit seinen beiden Eingangsklemmen (13,14) an die Ausgangsklem-

23 men (10,11) der Auskoppeleinheit (2) angeschlossen ist und

24 - aus elektronischen und/oder elektromechanischen Bauteilen zur Anzeige

25 des Zustandes der Sicherung besteht.

27 10. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 9,

28 dadurch gekennzeichnet,

29 daß das Meldegerät (3) im wesentlichen aus einer als Auswerteschal-

30 tung (12) wirksamen elektrischen Schaltung besteht.

32 11. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 10,

33 dadurch gekennzeichnet,

34 daß die Auswerteschaltung (12)

35 - mit ihren beiden Eingangsklemmen (13,14) an die Ausgangsklem-3&bgr; men (10,11) der Auskoppeleinheit (2) angeschlossen ist und

7. Juli 1992 (&ugr;.-\&Agr;&Ngr;\92144-8.&Tgr;&KHgr;&eegr;

Patentanwaltsbüro Tergau & Pohl, Nürnberg Seite 3

&igr; - die Auskoppelspannung (Uk) in eine zur Anzeige des Zustandes der Si-

2 cherung (Fi - F3) geeignete Signalspannung (Us) oder in einen Signal-

3 strom (Is) umwandelt.
4

5 12. Sicherungsüberwachung nach Anspruch 11,

&bgr; dadurch gekennzeichnet, daß

7 - an den Ausgangsklemmen (16,17) der Auswerteschaltung (12) die Si-

8 gnalspannung (Us) oder der Signalstrom (Is) anliegt und

&bgr; - diese Ausgangsklemmen (16,17) mit elektronischen und/oder elektrome-

10 chanischen Bauteilen zur Anzeige des Zustandes der Sicherung (Fi - F3)

11 verbunden sind.
12

7. Juli 18S2 (UVM82144-8.TXT)