EP1654748B1 - Schaltgeraete-leiterplatten-kombination - Google Patents

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EP1654748B1
EP1654748B1 EP04766415A EP04766415A EP1654748B1 EP 1654748 B1 EP1654748 B1 EP 1654748B1 EP 04766415 A EP04766415 A EP 04766415A EP 04766415 A EP04766415 A EP 04766415A EP 1654748 B1 EP1654748 B1 EP 1654748B1
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EP
European Patent Office
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switching device
circuit board
printed circuit
contact
connection
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EP04766415A
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English (en)
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Stephan Stanke
Ulrich Trapp
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Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Moeller GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks
    • H01R9/2458—Electrical interconnections between terminal blocks
    • H01R9/2466—Electrical interconnections between terminal blocks using a planar conductive structure, e.g. printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/04—Mounting complete relay or separate parts of relay on a base or inside a case
    • H01H50/047—Details concerning mounting a relays

Definitions

  • the invention relates to a combination of at least one electromagnetic switching device and a printed circuit board according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 779 640 A2 is a combination of an electromagnetic switching device and a bus-capable amplifier module known.
  • the switchgear is equipped with connection terminals and coil terminals on the connection sides running perpendicular to the front of the switchgear.
  • the terminals are connected inside the device via connecting conductors with switchable current paths, ie with power and auxiliary contacts.
  • the amplifier module has connection pins that can be connected to the coil terminals that lead to the drive coil of the switching device. With this combination, it is not possible to connect the amplifier module via the pin contacts to the switchable current paths.
  • the publication WO 81/01092 A1 shows a switching device with an integrated circuit board, which is connected via pin contacts with another circuit board inside the switching device.
  • the invention is therefore based on the object to enable the damage-free replacement of an electromagnetic switching device connected to a printed circuit board with little design effort.
  • connection conductors for the connection of both wire or rail-shaped external conductors as well as connected to a circuit board pin contacts thus suitable for the usual wiring switching device forms the combination according to the invention with the circuit board.
  • the connection to the circuit board is produced by the non-positive and / or positive connection between the contact receptacles and the pin contacts and, if necessary, detachable again.
  • switchgear and PCB combinations with switching devices provided for conventional wiring can be realized and, on the other hand, the switching devices can be easily exchanged.
  • the formation of a trained in a conventional manner terminal such as screw or spring terminal
  • the connection conductor goes in the device inside in the usual way in a fixed switching contact.
  • the contact receptacles are arranged closer to the interior of the switching device.
  • the contact receptacles are designed as inner recesses of the connection conductors.
  • Other versions of the contact receptacles such as lateral recesses in the NASAleitem, are also possible.
  • the recesses are formed as a punched passage, so that the recesses have at least partially tongue-like protruding extensions edge. For a stable contact continue widened connection conductors are in the area of contact receptacles advantageous.
  • the circuit board is advantageously equipped with incoming and outgoing power connections.
  • the circuit board is equipped with electrical and / or electronic components, so that complex control and / or communication tasks can be realized with the combination according to the invention.
  • a combined with a single electromagnetic switching device circuit board can be connected to a circuit breaker, in particular for the formation of a spark-free motor direct starter, produced with minimal wiring.
  • One combined with two electromagnetic switching devices PCB is suitable with minimized wiring costs for the formation of contactor combinations or in conjunction with a circuit breaker for the formation of complex motor starter combinations, such as star-delta combinations or reversing contactors or star-delta starters or reversing starters.
  • connection conductors 6 are fixed in the usual manner in the switch housing 2 and have inside the switching device 2 end fixed contacts on the polweise with a Contact bridge interact, which store in a common, operated by an electromagnetic actuator 8 contact bridge carrier 10.
  • terminals 12 which are laterally accessible from the outside for connecting external conductors.
  • connection conductors 6 are each provided with a contact receptacle 14.
  • the switchgear housing 4 is equipped on the switchgear front 15 with openings 16 which extend to the connecting conductors 6.
  • pin contacts 18 which extend with their contact ends 20 in the contact receptacles 14 and are thereby conductively connected to the connection conductors 6.
  • the coated in its upper part with an insulating plastic sheath 19 pin contacts 18 are at their attachment ends 22, which face the contact ends 20, via solder joints 24 mechanically and electrically connected to a printed circuit board 26.
  • the switching device 2 is mechanically and electrically releasably connected to the circuit board 26.
  • Switching device 2 and PCB 26 thus form electrically and mechanically a combination 1, which can be snapped onto a standard mounting rail by means of a provided on the back of the switching device 2 locking device 28.
  • the pin contacts 18 may alternatively or alternatively also be fastened via plug connections on the printed circuit board 26.
  • Fig. 2 shows three embodiments 6a, 6b and 6c for the connection conductor.
  • the connection conductors 6a are equipped at their outer end with connection terminals in the form of screw terminals 12a.
  • the connection conductors 6a carry fixed contact supports 30 and 32 for three main contacts or an auxiliary contact.
  • the connection conductors 6a are widened and have at this point contact receptacles 14a in the form of central rectangular recesses.
  • the connection conductors 6b are equipped at their outer end with terminals in the form of spring terminals 12b.
  • connection conductors 6b are widened in relation to the inner third at their outwardly directed part and in turn have contact receptacles 14b in the middle part in the form of central rectangular recesses.
  • the in Partfig. 2c illustrated third embodiment of a connecting conductor 6c has a contact receptacle 14c, which is formed on the widened central part in the form of opposite lateral recesses.
  • Fig. 3 shows a detail in section the middle part of the connecting conductor 6a of Fig. 2a.
  • the contact receptacle 14a is provided with contact tongue sections 34 bent to the rear side of the switching device.
  • the contact tongue sections 34 have arisen in the course of producing the contact receptacle 14a as a punched passage.
  • the contact receptacles 14b and 14c according to Sectionfig. 2b and 2c be equipped with contact tongue sections.
  • Fig. 4 shows the illustrated in Fig. 1 combination 1 of the electromagnetic switching device 2 and the circuit board 26 in conjunction with another switching device in the form of a circuit breaker 3.
  • On the circuit board 26 electrical and electronic components 36 are mounted.
  • On the one hand are on the circuit board 26 power connections mounted in the form of clamping connections 38 for connection to a main power transmission. From the other side of the printed circuit board 26 go soldered power connections in the form of connecting lines 40, which are connected via a connector 42 with main and auxiliary power inputs of the circuit breaker 3.
  • the contact between the connector 42 and connecting conductors of the circuit breaker in a similar manner as described with Fig. 1 contact between the pin contacts 18 of the circuit board 26 and the connecting conductors 6 of the electromagnetic switching device 2.
  • Both the combination 1 and the circuit breaker 3 are on the back Locking devices of the switching devices 2 and 3 mounted on standard support rails 44.
  • the arrangement shown in Fig. 4 represents a compact, pre-wired direct motor starter.
  • FIG. 5 shows a combination 1 'which contains two electromagnetic switching devices 2 and 2' connected to the printed circuit board 26 '.
  • the circuit board 26 ' is also equipped here with electrical and electronic components 36.
  • the combination 1 ' can be used with appropriate wiring of the circuit board 26' as a star-delta combination or reversing contactor.
  • the printed circuit board 26 ' is provided at both ends with incoming and outgoing clamping connections 38 and 38', respectively.
  • the combination 1 ' represents a compact, pre-wired unit which is mechanically fastened to standard support rails 44 via the rear locking devices of the switching devices 2 and 2'.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kombination aus mindestens einem elektromagnetischen Schaltgerät und einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der Druckschrift DE 41 15 092 A1 ist die Leiterplattenmontage von elektromagnetischen Schaltgeräten bekannt. Dazu weist das Schaltgerät rückseitig Lötstifte auf, die nach dem Einstecken in entsprechende Bohrungen mit kontaktierenden Leiterflächen der Leiterplatte verlötet werden. Von Nachteil ist, dass bei einem Ausfall des Schaltgerätes nur mit erheblichem Aufwand das ausgefallene Schaltgerät durch ein neues ersetzt werden kann, wobei die Gefahr besteht, die Leiterplatte oder das Schaltgerät zu beschädigen. Von weiterem Nachteil ist die für die übliche Verdrahtung einerseits und für die Verbindung mit Leiterplatten anderseits erforderliche getrennte Bereitstellung von für die jeweilige Verbindungstechnik geeigneten Schaltgeräten.
  • Aus der Druckschrift EP 0 779 640 A2 ist eine Kombination aus einem elektromagnetischen Schaltgerät und einem busfähigen Verstärkerbaustein bekannt. Das Schaltgerät ist an den senkrecht zur Schaltgerätefront verlaufenden Anschlussseiten mit Anschlussklemmen und mit Spulenklemmen ausgestattet. Die Anschlussklemmen sind im Inneren des Gerätes über Anschlussleiter mit schaltbaren Strombahnen, d.h. mit Leistungs- und Hilfskontakten, verbunden. Der Verstärkerbaustein weist Anschlussstifte auf, die mit den Spulenklemmen, die zur Antriebsspule des Schaltgerätes führen, verbindbar sind. Mit dieser Kombination lässt sich keine Verbindung des Verstärkerbausteins über die Stiftkontakte zu den schaltbaren Strombahnen herstellen. Die Druckschrift WO 81/01092 A1 zeigt ein Schaltgerät mit einer integrierten Leiterplatte, die über Stiftkontakte mit einer weiteren Leiterplatte im Inneren des Schaltgerätes verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den beschädigungsfreien Austausch eines mit einer Leiterplatte verbundenen elektromagnetischen Schaltgerätes mit geringem konstruktiven Aufwand zu ermöglichen.
  • Ausgehend von einer Kombination der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
  • Durch die Ausstattung mit Anschlussleitern für den Anschluss von sowohl draht- oder schienenförmigen externen Leitern als auch von mit einer Leiterplatte verbundenen Stiftkontakten bildet das damit auch für die übliche Verdrahtung geeignete Schaltgerät die erfindungsgemäße Kombination mit der Leiterplatte. Die Verbindung mit der Leiterplatte ist durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktaufnahmen und den Stiftkontakten herstell- und im Bedarfsfall wieder lösbar. So lassen sich zum einen Schaltgeräte-Leiterplatten-Kombinationen mit für die herkömmliche Verdrahtung vorgesehenen Schaltgeräten realisieren und zum anderen die Schaltgeräte problemlos austauschen. Die Ausbildung einer in herkömmlicher Art und Weise ausgebildeten Anschlussklemme (wie Schraubklemme oder Federklemme) sowie der Kontaktaufnahme geschieht in konstruktiv und technologisch unaufwändiger Weise mittels der Anschlussleiter. Der Anschlussleiter geht im Geräteinneren in üblicher Weise in einen festliegenden Schaltkontakt über.
  • Für eine sichere Herstellung der Kontaktverbindung mit den Stiftkontakten ist es von Vorteil, wenn die Kontaktaufnahmen gegenüber den Anschlussklemmen näher zum Inneren des Schaltgerätes angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktaufnahmen als innere Ausnehmungen der Anschlussleiter ausgeführt. Andere Ausführungen der Kontaktaufnahmen, wie seitliche Ausnehmungen in den Anschlussleitem, sind ebenso möglich. Zur Optimierung der Kontaktgabe mit den Stiftkontakten sind die Ausnehmungen als gestanzter Durchzug ausgebildet, sodass die Ausnehmungen randseitig zumindest bereichsweise zungenartig abstehende Erweiterungen aufweisen. Für eine stabile Kontaktgabe sind weiterhin im Bereich der Kontaktaufnahmen verbreiterte Anschlussleiter von Vorteil.
  • Zur Minimierung des Verdrahtungsaufwandes ist die Leiterplatte vorteilhafterweise mit ankommenden und abgehenden Stromanschlüssen ausgestattet. Vorteilhafterweise ist die Leiterplatte mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt, sodass sich mit der erfindungsgemäßen Kombination komplexe Steuerungs- und/oder Kommunikationsaufgaben realisieren lassen.
  • Durch eine mit einem einzelnen elektromagnetischen Schaltgerät kombinierte Leiterplatte lässt sich mit minimiertem Verdrahtungsaufwand eine Verbindung zu einem Schutzschalter, insbesondere zur Ausbildung eines schmelzsicherungslosen Motordirektstarters, herstellen. Eine mit zwei elektromagnetischen Schaltgeräten kombinierte Leiterplatte eignet sich mit minimiertem Verdrahtungsaufwand zur Ausbildung von Schützkombinationen bzw. in Verbindung mit einem Schutzschalter zur Ausbildung von komplexen Motorstarterkombinationen, beispielsweise zu Stern-Dreieck-Kombinationen oder Wendeschützen bzw. zu Stern-Dreieck-Startem oder Wendestartern.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
    • Figur 1:
    eine erfindungsgemäße Kombination im Längsschnitt;
    Figur 2:
    verschiedene Ausbildungen des Anschlussleiters in perspektivischer Darstellung;
    Figur 3:
    eine Einzelheit im Schnitt III-III aus Fig. 2a;
    Figur 4:
    eine erste beispielhafte erfindungsgemäße Kombination mit einem elektromagnetischen Schaltgerät;
    Figur 5:
    eine zweite beispielhafte Kombination mit zwei elektromagnetischen Schaltgeräten.
  • Nach Fig. 1 zeigt ein dreipoliges elektromagnetisches Schaltgerät 2 mit einem umgebenden isolierenden Schaltgerätegehäuse 4, ankommenden und abgehenden Anschlussleitern 6. Die Anschlussleitern 6 sind in üblicher Weise im Schaltgehäuse 2 festgelegt und weisen im Inneren des Schaltgerätes 2 endseitig feststehende Kontakte auf, die polweise mit einer Kontaktbrücke zusammenwirken, die in einem gemeinsamen, von einem Elektromagnetantrieb 8 betätigten Kontaktbrückenträger 10 lagern. Zu beiden Seiten lagern im Schaltgerätegehäuse 2 Anschlussklemmen 12, die zum Anschluss von externen Leitern seitlich von außen zugängig sind. Je eine der Anschlussklemmen 12 ist Bestandteil einer der Anschlussleiter 6. Zwischen den inneren Enden und den Anschlussklemmen 12 sind die Anschlussleiter 6 jeweils mit einer Kontaktaufnahme 14 versehen. Das Schaltgerätegehäuse 4 ist an der Schaltgerätefront 15 mit Öffnungen 16 ausgestattet, die bis zu den Anschlussleitern 6 reichen. Durch die Öffnungen 16 reichen Stiftkontakte 18, die mit ihren Kontaktenden 20 in die Kontaktaufnahmen 14 reichen und dadurch leitend mit den Anschlussleitern 6 verbunden sind. Durch Herausziehen kann die Verbindung zwischen den Anschlussleitern 6 und den Stiftkontakten 18 gelöst werden. Die in ihrem oberen Teil mit einem isolierenden Kunststoffmantel 19 umhüllten Stiftkontakte 18 sind an ihren Befestigungsenden 22, welchen den Kontaktenden 20 gegenüberstehen, über Lötverbindungen 24 mit einer Leiterplatte 26 mechanisch und elektrisch verbunden. Damit ist das Schaltgerät 2 mechanisch und elektrisch lösbar mit der Leiterplatte 26 verbunden. Schaltgerät 2 und Leiterplatte 26 bilden somit elektrisch und mechanisch eine Kombination 1, die mittels einer an der Rückseite des Schaltgerätes 2 vorgesehenen Rastvorrichtung 28 auf eine Normtragschiene aufgeschnappt werden kann. Die Stiftkontakte 18 können alternativ oder alternativ auch über Steckverbindungen auf der Leiterplatte 26 befestigt sein.
  • Fig. 2 zeigt drei Ausführungsformen 6a, 6b und 6c für den Anschlussleiter. In Teilfig. 2a sind die Anschlussleiter 6a an ihrem äußeren Ende mit Anschlussklemmen in Form von Schraubklemmen 12a ausgestattet. An ihrem inneren Ende tragen die Anschlussleiter 6a feststehende Kontaktauflagen 30 und 32 für drei Hauptkontakte bzw. einen Hilfskontakt. Etwa in der Mitte ihrer Länge sind die Anschlussleiter 6a verbreitert und weisen an dieser Stelle Kontaktaufnahmen 14a in Form von zentralen rechteckigen Ausnehmungen auf. In Teilfig. 2b sind die Anschlussleiter 6b an ihrem äußeren Ende mit Anschlussklemmen in Form von Federklemmen 12b ausgestattet. Die Anschlussleiter 6b sind gegenüber dem inneren Drittel an ihrem nach außen gerichtete Teil verbreitert und weisen im mittleren Teil wiederum Kontaktaufnahmen 14b in Form von zentralen rechteckigen Ausnehmungen auf. Die in Teilfig. 2c darstellte dritte Ausführungsform eines Anschlussleiters 6c besitzt dagegen eine Kontaktaufnahme 14c, die an dem verbreiterten Mittelteil in Form gegenüberstehender seitlicher Ausnehmungen ausgebildet ist.
  • Fig. 3 zeigt als Einzelheit im Schnitt den mittleren Teil des Anschlussleiters 6a aus Fig. 2a. Zur Verbesserung der Kontaktgabe zwischen Stiftkontakt 18 (Fig. 1) und Anschlussleiter 6a, ist die Kontaktaufnahme 14a mit zur Rückseite des Schaltgerätes abgebogenen Kontaktzungenabschnitten 34 versehen. Die Kontaktzungenabschnitte 34 sind im Verlaufe der Herstellung der Kontaktaufnahme 14a als gestanzter Durchzug entstanden. In gleicher bzw. analoger Weise könne die Kontaktaufnahmen 14b bzw. 14c nach Teilfig. 2b bzw. 2c mit Kontaktzungenabschnitten ausgestattet sein.
  • Fig. 4 zeigt die in Fig. 1 erläuterte Kombination 1 aus dem elektromagnetischen Schaltgerät 2 und der Leiterplatte 26 in Verbindung mit einem weiteren Schaltgerät in Form eines Schutzschalters 3. Auf der Leiterplatte 26 sind elektrische und elektronische Bauteile 36 montiert. Auf der einen Seite sind auf der Leiterplatte 26 Stromanschlüsse in Form von Klemmanschlüssen 38 zur Anschluss an eine Hauptstromweiterleitung montiert. Von der anderen Seite der Leiterplatte 26 gehen angelötete Stromanschlüsse in Form von Anschlussleitungen 40 aus, die über einen Anschlussstecker 42 mit Haupt- und Hilfsstromeingängen des Schutzschalters 3 verbunden sind. Die Kontaktgabe zwischen dem Anschlussstecker 42 und Anschlussleitern des Schutzschalters erfolgt in ähnlicher Weise wie die mit Fig. 1 beschriebene Kontaktgabe zwischen den Stiftkontakten 18 der Leiterplatte 26 und den Anschlussleitern 6 des elektromagnetischen Schaltgerätes 2. Sowohl die Kombination 1 als auch der Schutzschalter 3 sind über rückseitige Rastvorrichtungen der Schaltgeräte 2 und 3 auf Normtragschienen 44 montiert. Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung stellt einen kompakten, vorverdrahteten Direktmotorstarter dar.
  • Fig. 5 zeigt eine Kombination 1', die zwei mit der Leiterplatte 26' verbundene elektromagnetischen Schaltgeräte 2 und 2' enthält. Die Leiterplatte 26' ist auch hier mit elektrischen und elektronischen Bauteilen 36 bestückt. Die Kombination 1' lässt sich bei entsprechende Beschaltung der Leiterplatte 26' als Stern-Dreieck-Kombination oder als Wendeschütz verwenden. Die Leiterplatte 26' ist an beiden Enden mit ankommenden bzw. abgehenden Klemmanschlüssen 38 bzw. 38' ausgestattet. Damit stellt die Kombination 1' eine kompakte, vorverdrahtete Einheit dar, die über die rückseitigen Rastvorrichtungen der Schaltgeräte 2 und 2' mechanisch auf Normtragschienen 44 befestigt wird.

Claims (7)

  1. Kombination aus mindestens einem elektromagnetischen Schaltgerät (2; 2') und einer Leiterplatte (26; 26'), wobei schaltbaren Strombahnen im Inneren des Schaltgerätes (2; 2') ankommende sowie abgehende Anschlussleiter (6) zugeordnet sind und mit der Leiterplatte (26; 26') verbundene Stiftkontakte (18) die Verbindung zum Schaltgerät (2; 2') herstellen,
    und wobei die Anschlussleiter (6) jeweils mit einer Anschlussklemme (12) für den in Bezug auf die Schaltgerätefront (12) seitlichen Anschluss mindestens eines externen elektrischen Leiters ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet,
    - dass an den Anschlussleitern (6) weiterhin jeweils eine von der Schaltgerätefront (15) zugängige Kontaktaufnahme (14) zur kraft- und/oder formschlüssigen Kontaktverbindung mit einem der Stiftkontakte (18) der vor der Schaltgerätefront (15) angeordneten Leiterplatte (26; 26') ausgebildet ist.
  2. Kombination nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14) zwischen Anschlussklemme (12) und Schaltgeräteinnerem angeordnet ist.
  3. Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) als innere oder seitliche Ausnehmung der Anschlussleiter (6a; 6b; 6c) ausgebildet ist.
  4. Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) randseitig zumindest bereichsweise mit einem front- oder rückseitig abgebogenen Kontaktzungenabschnitt (34) ausgestattet ist.
  5. Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter (6a; 6b; 6c) im Bereich der Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) verbreitert sind.
  6. Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26; 26') mit ankommenden und abgehenden Stromanschlüssen (38; 38'; 40) versehen ist.
  7. Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26; 26') mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (36) bestückt ist.
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