EP1196011A2 - Elektrische Verbraucherkette für Netzanschluss - Google Patents

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EP1196011A2
EP1196011A2 EP01119854A EP01119854A EP1196011A2 EP 1196011 A2 EP1196011 A2 EP 1196011A2 EP 01119854 A EP01119854 A EP 01119854A EP 01119854 A EP01119854 A EP 01119854A EP 1196011 A2 EP1196011 A2 EP 1196011A2
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EP
European Patent Office
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electrical
current
electrical consumer
consumers
consumer chain
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01119854A
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English (en)
French (fr)
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EP1196011A3 (de
Inventor
Werner Halbritter
Peter Dr. Spiegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Publication of EP1196011A2 publication Critical patent/EP1196011A2/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/10—Circuits providing for substitution of the light source in case of its failure
    • H05B39/105—Circuits providing for substitution of the light source in case of its failure with a spare lamp in the circuit, and a possibility of shunting a failed lamp
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/23—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in series

Definitions

  • the invention is based on an electrical consumer chain for one Mains connection according to the preamble of claim 1. It is especially an electrical consumer chain in which the electrical Represent consumer light bulbs.
  • the current bridge can be in the electrical Consumers are located or parallel to the electrical consumer be switched. Before the current bridge responds, ideally flows no current through the current bridge. After the current bridge - i.e. if the consumer fails - the current bridge becomes conductive. The remaining electrical consumers can activate the Current bridges, especially when activating several current bridges, be overloaded and, especially if it is in the electrical Lamps are too hot.
  • the object of the present invention is an electrical consumer chain to provide according to the preamble of claim 1, wherein the power consumed with the individual electrical consumers independently on the number of electrical bridges deactivated by current bridges Consumer can be limited to a predetermined value.
  • the electrical consumer chain according to the invention for a network connection comprises at least two electrical consumers connected in series are and in which at least one electrical consumer Current bridge is provided.
  • This is the electrical consumer chain characterized in that it has at least one power switch, which at When a predetermined current is reached, the voltage supply to the in Series switched electrical consumers switches off.
  • the electrical consumer chain With the electrical consumer chain according to the invention it is possible to Avoid overloading individual electrical consumers.
  • the voltage drop the remaining electrical consumer (s) increase.
  • the amperage at the individual electrical consumers what to overload and possibly overheat the remaining ones electrical consumer can lead.
  • the maximum permissible current i.e. the current at which the remaining electrical consumers still under acceptable conditions, e.g. permissible temperature, is determined and that in the chain provided current switch when or before reaching this current breaks the circuit.
  • the power switch thus acts as a fuse for the electrical consumer chain.
  • the electrical consumer chain according to the invention is particularly suitable for chains in which the electrical consumers use light bulbs or light bulbs represent.
  • Such electrical, also known as fairy lights Consumer chains are used, for example, as Christmas tree decorations or for other decorative purposes used. Especially with such fairy lights it is important to avoid overheating individual light bulbs, because of such overheating to ignite a decoration that the string of lights can be attached can come.
  • the power switch in the electrical consumer chain according to the invention connected in series with the consumers connected in series.
  • the power switch can be connected in parallel.
  • the power switch is already in the electrical one Existing housing provided consumer chain.
  • Such already existing ones Housings are, for example, the housing of the power plug, or, if the plug is split, the housing of the coupling.
  • the switch can still be used in the Socket housing of a light bulb can be provided.
  • Resetting the power switch i.e. the restoration of the circuit for the electrical consumer chain
  • the switch will reset and close the circuit again, when the current in the circuit has dropped below the critical value is.
  • it can also be operated by a separate switch can be, for example, after the failed electrical Consumers have been replaced by functional electrical consumers, respectively.
  • the switch can be designed to reset when the electrical consumer chain is disconnected from the mains.
  • the current at which the power switch supplies power to the in Series switched electrical consumers can be switched off by setting of an absolute value.
  • the current strength is preferred but in terms of the maximum power of each electrical Consumer determined.
  • the maximum current will be calculated so that with this is the maximum power of the electrical consumers that contribute to this Are still active, have not been reached and are, for example, 5% below of the maximum value. This ensures that the electrical Consumers are not charged to their maximum performance, causing not only the failure of electrical consumers, but for example, an undesired rise in temperature can also be avoided can.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of an embodiment of the shown electrical consumer chain 1.
  • U 230V connected.
  • the light bulbs 2a - 2j With the light bulbs 2a - 2j is a power switch 3 connected in series. All are in the state shown in FIG. 1 Incandescent lamps 2a - 2j in operation and the power switch is closed, i.e. the circuit is not interrupted. In this state the voltage drop is with the same resistance on each of the lamps 2a-2j, on each 23V lamp.
  • the current intensity I would be 550 mA, for example.
  • the chain 1 is connected to a network with a constant Voltage U is operated.
  • the voltage drop across the remaining Lamps is therefore 46V each and it is with a current I of 700mA to be expected.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the electrical device according to the invention Consumer chain 1 shown schematically.
  • This consumer chain 1 are two groups of electrical consumers 2a - 2e, 2f - 2j respectively connected in series and these two groups connected in parallel.
  • two current switches 3, 3 'are provided these are each connected in series with a group of lamps 2a-2e, 2f-2j are.
  • This embodiment can be used in particular for fairy lights with many lamps be an advantage. Reached because of the failure in one of the two branched lines the current strength is a critical value, at to which the power switch responds, only the one with the deactivated one Lamps connected in series activated and only one of the two Branches shut off while the other branched Line can continue to operate normally. This will only turning off part of the lamps while the other Group continues to illuminate the object or decoration can serve.
  • the characteristic curve of an electrical consumer chain according to the present invention is shown in FIG.
  • the current I is plotted on the abscissa and the temperature T on the ordinate, which is to be expected at the individual electrical consumers at the corresponding current. If the current intensity I 0 is reached at which the temperature is Tmax, ie the maximum temperature which can be achieved by the electrical consumers and at which no overheating or damage occurs, the current switch 3 responds and the power supply to the chain is interrupted. This avoids a further increase in temperature at the electrical consumers, which can lead to overheating and possibly damage the consumer.
  • the amperage at which the power switch is activated should be established in the manufacture of the electrical consumer chain.
  • the switch can be designed so that different maximum permissible Current strengths can be set optionally.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbraucherkette (1) für Netzanschluss, bei der mindestens zwei elektrische Verbraucher (2a - 2j) in Reihe geschaltet sind und an mindestens einem elektrischen Verbraucher (2a - 2j) eine Strombrücke vorgesehen ist, wobei die elektrische Verbraucherkette (1) mindestens einen Stromschalter (3) aufweist, der bei Erreichen einer vorbestimmten Stromstärke die Spannungszufuhr zu den in Reihe geschalteten elektrischen Verbrauchern (2a - 2j) abschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Verbraucherkette für einen Netzanschluss gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um eine elektrische Verbraucherkette, bei der die elektrischen Verbraucher Glühlampen darstellen.
Stand der Technik
Für elektrische Verbraucherketten, wie beispielsweise Lichterketten, die zu Dekorationszwecken verwendet werden, bei denen die elektrischen Verbraucher in Reihe geschaltet sind, ist es bekannt, Strombrücken für die einzelnen elektrischen Verbraucher vorzusehen, die ansprechen, wenn ein elektrischer Verbraucher ausfällt. Dadurch wird sichergestellt, dass die restlichen noch funktionsfähigen elektrischen Verbraucher weiterhin mit der notwendigen Spannung versorgt werden. Die Strombrücke kann sich im elektrischen Verbraucher befinden oder parallel zum elektrischen Verbraucher geschaltet sein. Bevor die Strombrücke anspricht, fließt idealerweise kein Strom durch die Strombrücke. Nach dem Ansprechen der Strombrücke-d.h. bei Ausfall des Verbrauchers - wird die Strombrücke leitend. Die verbleibenden elektrischen Verbraucher können bei der Aktivierung der Strombrücken, insbesondere bei der Aktivierung mehrerer Strombrücken, überlastet werden und, insbesondere wenn es sich bei den elektrischen Verbrauchern um Lampen handelt, zu heiß werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Verbraucherkette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei der die mit den einzelnen elektrischen Verbrauchern aufgenommene Leistung unabhängig von der Anzahl der durch Strombrücken deaktivierten elektrischen Verbraucher auf einen vorbestimmten Wert begrenzt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Verbraucherkette mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße elektrische Verbraucherkette für einen Netzanschluss umfasst mindestens zwei elektrische Verbraucher, die in Reihe geschaltet sind und bei denen an mindestens einem elektrischen Verbraucher eine Strombrücke vorgesehen ist. Die elektrische Verbraucherkette ist dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens einen Stromschalter aufweist, der bei Erreichen einer vorbestimmten Stromstärke die Spannungszufuhr zu den in Reihe geschalteten elektrischen Verbrauchern abschaltet.
Unter Stromschalter im Sinne dieser Erfindung sind alle stromgesteuerten Elemente zu verstehen, die geeignet sind den Stromkreis, in dem sich die in Reihe geschalteten elektrischen Verbraucher befinden, zumindest zeitweise zu unterbrechen. Obwohl im Folgenden im wesentlichen auf Glühlampen als elektrische Verbraucher Bezug genommen wird, können elektrische Verbraucher im Sinne dieser Erfindung jegliche Art von elektrischen Verbrauchern, wie beispielsweise Lautsprecher oder Heizelemente, sein.
Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette ist es möglich, die Überlastung einzelner elektrischer Verbraucher zu vermeiden. Durch die Reihenschaltung der mindestens zwei elektrischen Verbraucher und der vorgesehenen mindestens einen Strombrücke wird bei Ausfall eines Verbrauchers und Aktivierung einer Strombrücke der Spannungsabfall an dem oder den verbleibenden elektrischen Verbrauchern ansteigen. Damit steigt auch die Stromstärke an den einzelnen elektrischen Verbrauchern, was zu einer Überlastung und gegebenenfalls zu einer Überhitzung der verbleibenden elektrischen Verbraucher führen kann. Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette wird eine solche Überlastung verhindert, indem die maximal zulässige Stromstärke, d.h. die Stromstärke, bei der die verbleibenden elektrischen Verbraucher noch unter akzeptablen Bedingungen, z.B. zulässiger Temperatur arbeiten, bestimmt wird und der in der Kette vorgesehene Stromschalter beim oder vor dem Erreichen dieser Stromstärke den Stromkreis unterbricht. Der Stromschalter wirkt somit als Sicherung für die elektrische Verbraucherkette.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße elektrische Verbraucherkette für Ketten, bei denen die elektrischen Verbraucher Glühlampen bzw. Glühbirnen darstellen. Solche, auch als Lichterketten bezeichneten elektrischen Verbraucherketten werden beispielsweise als Christbaumschmuck oder für andere dekorative Zwecke verwendet. Insbesondere bei solchen Lichterketten ist es von Bedeutung, die Überhitzung einzelner Glühlampen zu vermeiden, da es durch solche Überhitzungen zum Entzünden einer Dekoration, an der die Lichterkette befestigt sein kann, kommen kann.
Um die Erfassung der tatsächlich an den einzelnen elektrischen Verbrauchern anliegenden Stromstärke zu ermöglichen und die Unterbrechung der Stromzufuhr zu den elektrischen Verbrauchern gewährleisten zu können, ist der Stromschalter bei der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette in Reihe mit den seriell geschalteten Verbrauchern geschaltet. Zu weiteren Verbrauchern, die beispielsweise nicht mit Strombrücken versehen sind, kann der Stromschalter parallel geschaltet sein.
Vorzugsweise wird der Stromschalter in einem bereits in der elektrischen Verbraucherkette vorhandenen Gehäuse vorgesehen. Solche bereits vorhandenen Gehäuse sind beispielsweise das Gehäuse des Netzsteckers, oder, wenn es sich um einen teilbaren Netzstecker handelt, das Gehäuse der Kupplung. Bei Lichterketten kann der Schalter weiterhin beispielsweise in dem Fassungsgehäuse einer Glühbirne vorgesehen sein. Durch das Einbringen des Stromschalters in ein bereits bestehendes Gehäuse wird der konstruktive Aufbau der elektrischen Verbraucherkette somit gering gehalten. Es liegt aber auch im Sinne der Erfindung, den Schalter in einem separaten Gehäuse unterzubringen.
Das Rücksetzen des Stromschalters, d.h. die Wiederherstellung des Stromkreises für die elektrische Verbraucherkette, kann selbsttätig erfolgen. Hierbei wird sich der Schalter zurückstellen und den Stromkreis erneut schließen, wenn die Stromstärke in dem Stromkreis unter den kritischen Wert gesunken ist. Es kann aber auch durch einen separaten Schalter, der manuell betätigt werden kann, beispielsweise nachdem die ausgefallenen elektrischen Verbraucher durch funktionsfähige elektrische Verbraucher ersetzt wurden, erfolgen. Schließlich kann der Schalter so ausgestaltet sein, dass er zurückgesetzt wird, wenn die elektrische Verbraucherkette vom Netz getrennt wird.
Die Stromstärke, bei der der Stromschalter die Spannungszufuhr zu den in Reihe geschalteten elektrischen Verbrauchern abschaltet, kann durch Festlegen eines absoluten Wertes bestimmt werden. Vorzugsweise wird die Stromstärke aber in bezug auf die maximale Leistung der einzelnen elektrischen Verbraucher bestimmt. Um ein Versagen der elektrischen Verbraucher zu verhindern, wird die maximale Stromstärke so berechnet werden, dass mit dieser die maximale Leistung der elektrischen Verbraucher, die zu diesem Zeitpunkt noch aktiv sind, nicht erreicht ist und beispielsweise um 5% unterhalb des Maximal-Wertes liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass die elektrischen Verbraucher nicht bis zu ihrer maximalen Leistung belastet werden, wodurch nicht nur das Versagen der elektrischen Verbraucher, sondern beispielsweise auch ein ungewünschter Temperaturanstieg vermieden werden kann.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1
ein schematisches Schaltdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette in einem ersten Zustand;
Figur 2
ein schematisches Schaltdiagramm der Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette von Figur 1 in einem zweiten Zustand;
Figur 3
ein schematisches Schaltdiagramm der Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette von Figur 1 in einem dritten Zustand;
Figur 4
ein schematisches Schaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette; und
Figur 5
eine Kennlinie einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette nach Figur 1.
In Figur 1 ist ein schematisches Schaltdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette 1 gezeigt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zehn elektrische Verbraucher 2a - 2j, in diesem Fall Glühlampen, in Reihe geschaltet und an ein Netz mit einer Spannung U=230V angeschlossen. Mit den Glühlampen 2a - 2j ist ein Stromschalter 3 in Reihe geschaltet. In dem in Figur 1 dargestellten Zustand sind sämtliche Glühlampen 2a - 2j in Betrieb und der Stromschalter ist geschlossen, d.h. der Stromkreis ist nicht unterbrochen. In diesem Zustand beträgt der Spannungsabfall, bei gleichem Widerstand an jeder der Lampen 2a-2j, an jeder Lampe 23V. Die Stromstärke I würde beispielsweise 550mA betragen.
In Figur 2 ist ein weiteres schematisches Schaltbild dargestellt, bei dem bei fünf 2a, 2c, 2e, 2g, 2i der zehn Lampen 2a - 2j die Strombrücken angesprochen haben. Die Kette 1 ist an ein Netz angeschlossen, das mit konstanter Spannung U betrieben wird. Der Spannungsabfall an den verbleibenden Lampen beträgt damit jeweils 46V und es ist mit einer Stromstärke I von 700mA zu rechnen.
In dem in Figur 3 gezeigten Zustand ist eine weitere Lampe 2b ausgefallen. Dadurch steigt der Wert der Stromstärke I weiter an und hat in dem dargestellten Beispiel den Wert erreicht, bei dem der Stromschalter 3 angesprochen hat. Dadurch ist der Stromkreis für die in Reihe geschalteten Lampen 2a - 2j unterbrochen und eine Überlastung der restlichen Lampen, bei denen die Strombrücken noch nicht angesprochen haben, kann verhindert werden.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette 1 schematisch dargestellt. Bei dieser Verbraucherkette 1 sind zwei Gruppen von elektrischen Verbrauchern 2a - 2e, 2f - 2j jeweils in Reihe geschaltet und diese beiden Gruppen parallel geschaltet. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Stromschalter 3, 3' vorgesehen, wobei diese jeweils mit einer Gruppe von Lampen 2a - 2e, 2f - 2j in Serie geschaltet sind. Insbesondere bei Lichterketten mit vielen Lampen kann diese Ausführungsform von Vorteil sein. Erreicht nämlich aufgrund des Ausfalls in einer der beiden verzweigten Leitungen die Stromstärke einen kritischen Wert, bei dem der Stromschalter anspricht, wird lediglich der mit den deaktivierten Lampen in Reihe geschaltete Schalter aktiviert und so lediglich einer der beiden Zweige von der Stromzufuhr abgesperrt, während die andere verzweigte Leitung weiterhin normal betrieben werden kann. Dadurch wird lediglich das Ausschalten eines Teils der Lampen bewirkt, während die andere Gruppe weiterhin der Beleuchtung des Gegenstandes oder der Dekoration dienen kann.
In Figur 5 ist die Kennlinie einer elektrischen Verbraucherkette gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Auf der Abszisse ist die Stromstärke I aufgetragen und auf der Ordinate die Temperatur T, die an den einzelnen elektrischen Verbrauchern bei der entsprechenden Stromstärke zu erwarten ist. Wird die Stromstärke I0 erreicht, bei der die Temperatur Tmax beträgt, d.h. die maximal von den elektrischen Verbrauchern erzielbare Temperatur, bei der noch keine Überhitzung oder Beschädigung auftritt, so spricht der Stromschalter 3 an und die Stromzufuhr zu der Kette wird unterbrochen. Dadurch wird eine weitere Temperaturerhöhung an den elektrischen Verbrauchern, die zur Überhitzung führen und den Verbraucher gegebenenfalls beschädigen kann, vermieden.
Als Strombrücken können in der erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucherkette herkömmliche Strombrücken verwendet werden, die bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind. Auch der Stromschalter kann einen herkömmlichen stromgesteuerten Schalter darstellen. Es können auch Schaltungen verwendet werden, bei denen beispielsweise Elemente, wie Thyristoren oder PTCs zum Einsatz kommen.
In der Regel wird die Stromstärke, bei der der Stromschalter aktiviert werden soll, bei der Herstellung der elektrischen Verbraucherkette festgelegt. Insbesondere bei elektrischen Verbraucherketten, bei denen aber die Verbraucher ausgetauscht werden können und somit Verbraucher unterschiedlicher maximaler Leistungen wahlweise eingesetzt werden können, kann der Schalter so ausgelegt sein, dass unterschiedliche maximal zulässige Stromstärken wahlweise eingestellt werden können.

Claims (8)

  1. Elektrische Verbraucherkette für Netzanschluss, bei der mindestens zwei elektrische Verbraucher (2a - 2j) in Reihe geschaltet sind und an mindestens einem elektrischen Verbraucher (2a - 2j) eine Strombrücke vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbraucherkette (1) mindestens einen Stromschalter (3) aufweist, der bei Erreichen einer vorbestimmten Stromstärke die Spannungszufuhr zu den in Reihe geschalteten elektrischen Verbrauchern (2a - 2j) abschaltet.
  2. Elektrische Verbraucherkette gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbraucher (2a - 2j) Glühlampen darstellen.
  3. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromschalter (3) in Reihe geschaltet ist zu den in Reihe geschalteten elektrischen Verbrauchern (2a - 2j).
  4. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromschalter (3) in einem bereits in der elektrischen Verbraucherkette (1) vorhandenen Gehäuse vorgesehen ist.
  5. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschalterrücksetzung selbsttätig erfolgt.
  6. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschalterrücksetzung durch einen separaten Schalter erfolgt.
  7. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschalterrücksetzung durch Trennen der Kette vom Netz erfolgt.
  8. Elektrische Verbraucherkette gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärke, bei der der Stromschalter (3) aktiviert wird, in bezug auf die maximale Leistung der elektrischen Verbraucher (2a - 2j) bestimmt wird.
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