JPH03501439A - 電気安全装置 - Google Patents
電気安全装置Info
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- JPH03501439A JPH03501439A JP1505641A JP50564189A JPH03501439A JP H03501439 A JPH03501439 A JP H03501439A JP 1505641 A JP1505641 A JP 1505641A JP 50564189 A JP50564189 A JP 50564189A JP H03501439 A JPH03501439 A JP H03501439A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
電気安全装置
この発明は、電気安全装置、排他的でなく、特に、電源に接続される電気導体と
の接触によって生じる電気ショック対する保護のための装置に関スル。
アースへの漏洩電流の検出に応答して電源から電気導体を遮断するために配設さ
れるアース漏洩回路ブレーカ(elcb’s)を提供することは知られている。
これは、主電源に接続されるケーブルの生きている導体に例えば事故により接触
するユーザに対する電気ショックを防止する。
しかしながら、elcb’sはアースへの電流が存在しない場合には保護をしな
い。例えば、ユーザが主電源に接続されているケーブルの生きている導体および
ニュートラル導体の両方に接触すれば、アースへの電流が存在しなく、elcb
はユーザへのショックに対して保護をしない。
人体の電気的特性は標準電気機器、例えば国内主電源によって駆動される事を必
要とするラウンモウワ−(lawnmowers)の特性と一般的に異なってい
る。例えば、lEC文献471−1章1 (IECpubl 1cat 1on
471−1 chap t e r 1)は人体のインピーダンスは接触電圧に
よって変わり、接触電圧の値に対する人体インピーダンスのテーブルを与えるこ
とを述べている。このテーブルから、25y以下で人口の95%の最小予想イン
ピーダンスが1750オームおよび一般により高い値であることを知ることがで
きる。
回路ブレーカが電源と負荷(機器)とを接続および遮断するためにリレーを採用
する場合に、使用中の機器がオンされ、次に、付勢されたときの事故による短絡
回路状態を解消しなければならなくなる毎にリレーを動作する必要がる。このリ
レーは最小接触バウンス(b o u n c e)を有さねばならなく・接触
ブレードにその接触点を移動させ、開成させ、接点溶着の可能性を導く高短絡電
流による瞬間接点開閉を行なわせてはならない。それ故に、適当な短絡回路保護
を持つことが回路ブレーカにとって重要である。
交流電源、負荷および電源・負荷間の接続ケーブルにより構成される電源システ
ムがヨーロッパ特許096915に開示されている。システムの第1特徴は少な
くとも1つのキャパシタと、接続ケーブルの2つの接続ケーブル導体から成る直
流回路に設けられる直流電源との並列回路の使用である。
接続ケーブルが負荷から遮断された(解放回路)とき、キャパシタ間の電圧は増
加する。即ち、スレショールド回路がスレショールド電圧に達したことを決定し
たときに、それは交流電源を接続ケーブルから遮断させる。第2特徴においては
、接続ケーブルが負荷から遮断された後に、低インピーダンスの負荷(短絡回路
)がケーブル間に誤って接続されれば、全交流電源(700V)が接続ケーブル
に接続されることを防止するシステムが提供される。即ち、電源が交流30Vの
電圧まで昇圧しようとする。負荷のインピーダンスが高ければ、出力間の電圧は
20Vのスレショールド値を超過し、第1特徴において述べたようにキャパシタ
間の長い直流路が閉成されると、そのときには、全電源(700)が負荷に印加
される。20Vスレシヨールド電圧が短絡回路または極小インピーダンスの負荷
の存在によって超過されなければ、そのとき、電源は全電圧(700V)を出力
に供給しない。
この発明は電源と負荷間に接続されるため配設される電気的安全装置を提供し、
前記装置はテスト電圧または電流を負荷に供給するために正常電力が負荷に供給
される以前に動作する手段と、負荷が人体に予期されるようにテスト電流または
電圧に応答すれば、正常電源の印加を防止するよう配置された手段とにより構成
される。
好ましくは、装置は正常電源が印加されるか否かが負荷のインピーダンス特性に
依存するように構成される。
好適な実施例において、装置は正常電源を負荷に印加するかどうかを決定すると
きに負荷に対してインピーダンスの所定スレッショールドレベルに応答する。例
えば、英国の国内主電源を考えると、スレショールドは負荷に対して600オー
ムのインピーダンスに設定でき、それによって正常電源はテスト電圧または電流
に対する負荷インピーダンスが600オーム以下であれば、供給されるだけであ
る。人体のインピーダンスがテスト電圧または電流が600スレシヨ一ルドレベ
ル以上となるように装置が設けられているので、安全装置を介して電源に接続さ
れる導体と接触する人は正常電源を印加させなることがない。
望ましくは、前記装置は、電源に接続されるとき、試験電圧或いは電流が、負荷
が接続し得る接続端子で有効となるように配置される。
望ましくは、試験電圧は負荷に供給され、前記装置は標準電気回路を前記負荷に
供給するためのものかどうか決定する負荷によって得られた電流の所定の電流閾
値レベルに応答する回路構成を備える。
好ましくは、手段は標準電気回路が前記負荷によって得られた電力を監視するた
めに閾値レベルが交差すると、前記負荷から供給する標準電気回路を除くために
、負荷に供給した後に効力のあるそれを提供するものである。
本発明は、電源と負荷との間に接続されるべき配列された安全装置を更に提供す
るもので、前記装置は標準電気回路がそれに試験電圧を供給するために負荷に供
給される前に効力のある手段と、前記標準電気回路を前記負荷に供給するためか
どうか決定するために、前記試験電圧の下に負荷によって得られた電流の電流閾
値レベルに応答する手段とを具備している。
前記電流閾値レベルは、前記負荷が特定の電気回路を伴なって使用される負荷の
タイプを期待する電流量を得ると、標準電気供給が適用されるのみとなるよう、
好ましく配列される。例えば、電源は何処でも家庭主要部であり、前記電流閾値
は芝生草刈機等のような家庭装置用にセットされる。
本発明の利益は、電源に接続したニュートラルの導体及びリブに接触することに
よって生じるショックに対する保護を提供する二とができ、試験電圧或いは電流
がリブ及びニュートラルの導体に供給することができる、ということである。
前記装置は、電源を伴なった接続点で有利に合同することができる。例えば、前
記装置は家庭主要部ソケットに於いて合同することができる。これは例えば、電
源に接続した露出された導体(例えば簡素なケーブル)からのショックに対する
保護と同様の、子によって潜在的にリブソケット中ヘプローブまたは針の挿入物
に対するショックに対する保護を提供するものである。
本発明の特徴及び利益は、添付図面に関連して、例としてのみ、以下の実施例の
説明から明らかにされるもので、第1図は本発明の第1の実施例に従った装置の
回路図を示し、第2図は本発明の第2の実施例に従った装置の回路図を示す。
第1図を参照すると、参照番号1は本発明の第1の実施例に従った装置を一般に
示したものであり、例えば家庭電源ソケットと合同することのできるものである
。導体2.3は、給電端子のリブし及びニニートラルNに接続されている。更に
導体2a、3aは、装置1を経て電源に接続されるべく負荷用の接続端子を提供
している。リレーRLIはリレ一端子RLI/1、RLI/2を制御し、導体2
.3及び給電に対して導体2a、3aの接続を制御する。
負荷の接続以前に、導体2a、3aは参照番号4により一般に示される回路に接
続されるもので、試験電圧を前記導体に供給する。回路4は、導体2.3及び前
記電源に導体2a、3aを接続するために、接点RLI/1、RL2/1を閉じ
るためにリレーRLIを作用させるため、試験電圧の下に前記負荷により得られ
る電流の電流閾値レベルに応答するべくセットされる。
更に、参照番号5で一般に示される回路構成は、負荷によって電源から得られる
電流をモニタして、導体2.3からリレーRL1を介して導体2a、3aを外す
ために電流閾値レベルに応答される。
より詳細にすると、電源の例としては、庭土要部電源(UK 240v、50H
z)を使用することによって、装置1をあてがうソケット、プラグ、またはアダ
プタに240v入力し、出力5vを有するトランスT2に供給され、全波整流器
BRI及びコンデンサC4によって整流されて平滑される。
この供給の陽極レールは、光絶縁体ICIのトランスに、前記ソケット、プラグ
またはアダプタのリブ出力にR3及び接点RLI/1を経て給電される。5v供
給の陰極レールは、RLI/2を経て、ソケット、プラグ、またはアダプタのニ
ュートラル出力に給電される。
インピーダンスが600Ω未満の負荷に応する抵抗R3に関連して光絶縁器IC
Iが示されるもので、従って前記光絶縁器ICIのトランスセクションは600
Ωより高いインピーダンスに応じないもので、IEC出版479−1の1章を参
照することによって、それは接点が回路に於ける人体によって最短可能経路を伴
うリブトニュートラルとの間の電極をしっかり捕らえることによって作成される
まで、人体により接点に応じない手段と見ることができる。
インピーダンスが600Ω未満の負荷がリフトニュートラル出力端子間に接続さ
れると、ICIの伝送部は導通されて導通するためにそのトライアック部を引起
こす。
次にこれは、R2及びD2を介して半周期毎に5CRIをオンする。導通ずると
、5CR1は、リレーRLIを動かし、コンデンサC2によって導通しない半周
期間残りを動かす。
リレーRLIは、接点を切換えるためにRLI/1及びRL1/2を動かして、
出力ソケットからの5v供給を除去し、装置を作動するためにその場所に於いて
与える電気回路(例えば240 v)を接続する。
リレーRLIの接点が5CR1からのゲートトリガ電圧を導通及び除去するため
に終わるICIのトライアックを切換えると、これは電流トランスT1の出力に
よって置換えられ、電気回路電圧(UK用で240ボルト、50Hz)で600
Ω未満のインピーダンスに相応する負荷(UK用でここでは96ワツト以上)に
よって浪費された電力の閾値レベルに応答するためにC1,DIに関連して可変
抵抗vR1により調整された出力巻線で提供する。前記リブ入力は前記電流トラ
ンスT1を介して接点RL1/1を経て出力するラインに通過し、前記負荷によ
って得られた電流を監視し、前記出力巻線に於いて要求された出力を作出す。
コンデンサC2はまた、リレーRL1が接点RL1/1及びRL1/2の切換時
間中にエネルギーが残ることを確実にする。
芝刈機のように切断され易いパワーケーブルを有し、小型の電気器具のソケット
の場合、パワー電流はなくなり、リレーRLI/2は招請し、このコンタクトは
5vのパワーに接続される。
パワー供給(例えば240V)からのショックに対する保護は、かくし以下の場
合に効果的におこなわれる。
16破損したプラグによるかソケット中に金属部材が挿入されることにより、ソ
ケットの出力が、スレショルドパワーレベル(例えば96ワツト)を越えた負荷
が追加されると、同時に低くならない場合。
2、電流が流れているコンダクタ−(liveコンダクタ−)や流れていないコ
ンダクタ−(neutralコンダクタ−)が切断された場合。
3、電気機器がスイッチオフされているが、電流が流れているコンダクタ−もし
くはその部分が露出される前に絶縁されていない場合。
4、電気機器がスイッチオフされ、再び保護が与えられた場合で、コンダクタ−
が露出されているが、切断されていない場合。
電気パワー供給(例えば240V)がソケットにある時には、第1図に示すネオ
ンNが警告をする。
フラッグインデケータがリレーRLIに機械的に接続されており、電気パワー供
給(例えば240V)が接続されている状態でそのコンタクトを示す。
負荷(電気機器)が安全装置(もしくは装置を含む電気ソケット)からはずされ
る毎に、装置の出力ターミナルのインピーダンスは600オームのスレショルド
レベルを越える。
この結果、リレイRLIは消勢状態に戻り、5v供給が装置の出力ターミナルに
再びある。パワーが電気ソケットでスイッチオフされると、リレーも同様に消勢
される。この結果、5vの供給は、新たな電気機器が接続/プラグ接続される毎
で、かつ電気的パワーが電気ソケットでスイッチオフされている間に負荷インピ
ーダンスが変化した場合に、装置の出力にある。
ソケットの他の保護は本発明の第1の実施例に従う装置に関連した、アースリー
クサーキットプレイカーを使用することにより行われ得る。
本発明の第2の実施例において、人体への通電に対する保護に加えて、装置の出
力ターミナルのショートサーキットに対する保護もなされている。
実用的なリレーを使用できるように、第2の実施例は、負荷が2オームより小さ
く600オームより大きい直列抵抗ををし、かくしてリレーのコンタクトを流れ
、240Vの主供給電源の場合には120Ampsのショートサーキット電流を
減じるとき、負荷に電気的パワー源を接続するようにリレーの付勢を防いでいる
。キャパシター04を含み、第1図の左側の回路並びに回路の要素の機能は第2
の実施例のものと同じである。
第1の可変抵抗はポテンションメータとして機能し、これから所定の電圧が電圧
コンパレータの第1の入力に加えられる。同様に、第2の可変抵抗は、電圧コン
パレータの第2の入力に印加される所定の電圧を出力する。前記第1の可変抵抗
並びに第2の可変抵抗により設定される電圧値は、最大電流(Imax)並びに
抵抗を流れる最小電流(Imin)が掛けられた抵抗値に相当する。最大電流(
Imax)は、電気的パワー源(例えばUKに対して240Va、c、)の電圧
に等しい電圧がかけられるとき、2オームのインピーダンスを有する負荷を流れ
る電流と同じになる。同様に、最小電流(Imin)は、電気的パワー源の電圧
に等しい電圧がかけられるとき、600オームのインピーダンスを有する負荷を
流れる電流と同じになる。即ち、240Vの供給電圧で、Imin−400mA
並びにImax−120Aとなる。
第2の実施例において、電圧コンパレータは、出力の1iveコンダクタ−とn
eutralコンダクタ−との間の負荷の接続において、電流が負荷並びに抵抗
を流れて、電圧コンパレータに電圧降下を商事差せるように、配設されている。
電圧コンパレータの電圧が第1並びに第2の電圧抵抗により設定された電圧値間
にあるとき、通常はオン状態の電圧コンパレータがオフし、オプトアイソレータ
を電流が流れる。
従って、本発明の第1の実施例で説明したように、電流が流れ、リレーを付勢す
る。
前記負荷インピーダンスが2オームよりも小さく、600オームよりも大きい場
合、電圧コンパレータはオフには変わらず、この結果、オプトアイソレータはこ
れのトリアツクを変化せず、リレーは付勢しない。従って、電気的パワー源は、
2オーム以下(ショートサーキットを含む)のインピーダンス、もしくは出力の
1ive並びにneutralターミナルに現れる600オ一ム以上(例えば、
人体)を有する負荷に接続されない。
電気的パワー源は適当な負荷に接続表れているので、低d。
C電圧がトランスフォーマから得られ、本発明の第1の実施例と同様の方法で、
リレーの付勢を維持する(電気的パワー源を負荷に接続する)。
負荷(Z負荷)のインピーダンスが、負荷(電気機器)の動作している間に、2
オームくZ負荷く600オームの範囲外の値に変化する場合、電圧コンパレータ
はオンにスイッチされ、オプトアイソレータをオフに変える。かくして、リレー
は消勢され、負荷が電気的パワー源から切離される。
本発明の2つの実施例に係わる装置は2つのコンダクタ−(liveとneut
ralコンダクタ−)状態に関連して説明した。3つ以上のコンダクタ−でも本
発明では使用され得る。
実施例で説明したように、パワー源を出力ターミナルに接続もしくは切離するよ
りも、本発明は、テスト電圧もしくは電流に対する負荷の応答に異存して、可変
パワー供給により供給される電気的パワーを調節するように駆動され得る。
“通常”電気的パワー供給とは、関連した特別のパワーポイントに通常接続され
る負荷と使用される標準の供給をいう。
例えば、UKに対しては240V、50Hzである。
本発明の実施例は240vのパワー源と5v並びに9vのテスト電圧を使用して
いるが、他のパワー源電圧並びにテスト電圧でも使用され得る。
国際調査報告
PCT/GE 8910C560
Claims (27)
- 1.電力源と負荷との間に接続される電気安全装置であって、前記電力源を前記 負荷に接続するための制御可能な接続手段(RL1/1,RL1/2)と、前記 電力源を前記負荷に接続する前に前記電力源の電圧よりも低い低電圧を印加する 手段(4)と、前記低電圧が印加された場合に前記負荷の特性を決定するモニタ 手段(IC1)と、前記モニタ手段に応答して前記接続手段を制御する活性化手 段(SCR1,R2,D2,RL1,C2)とからなり、前記モニタ手段は前記 負荷のインピーダンスをモニタするように配置され、前記負荷のインピーダンス が人間の存在を示す場合に前記活性化手段の動作を防止することを特徴とする電 気安全装置。
- 2.前記負荷のインピーダンスが予め定められたインピーダンスの閾値より小さ いことを前記モニタ手段が判断したとき、前記モニタ手段は前記活性化手段に前 記接続手段を活性化して前記電力源を前記負荷に接続させることを特徴とする請 求の範囲第1項に記載の電気安全装置。
- 3.前記負荷の特性は前記低電圧が印加されたとき前記負荷によって引き出され る電流であり、前記負荷により引き出される前記電流が予め定められた電流の閾 値より小さいことを前記モニタ手段が判断したとき、前記モニタ手段は前記活性 化手段に前記接続手段を活性化して前記電力源を前記負荷に接続させることを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の電気安全装置。
- 4.前記接続手段はスイッチ手段(RL1)を有し、前記スイッチ手段は前記負 荷の各端子(L,N)に接続された一つの極を有すると共に複数の位置で各極に 関係付けられていて、前記スイッチ手段は前記電力源が前記負荷に接続された第 1の位置と前記低電圧が前記負荷に接続された第2の位置との間で切替え可能で あることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項のいづれかに記載の電気安 全装置。
- 5.前記電気安全装置は前記電力源に接続され、前記電気安全装置が前記負荷に 接続される前に前記スイッチ手段は前記第2の位置に配置されることを特徴とす る請求の範囲第4項に記載の電気安全装置。
- 6.前記負荷の特性が前記負荷の端子において人間の不存在を示すと前記モニタ 手段が判断したとき、前記モニタ手段は前記スイッチ手段に前記第2の位置から 前記第1の位置に切り替えさせることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の電 気安全装置。
- 7.前記電気安全装置は、前記活性化手段と協動して、前記電力源が前記負荷に 接続された後に前記負荷に供給される電力をモニタする電力モニタ手段(5)を 有することを特徴とする請求の範囲第1項ないし第6項のいづれかに記載の電気 安全装置。
- 8.前記電力源が前記負荷に接続された後に、前記負荷に供給される電力が予め 定められた電力の閾値に達したと前記電力モニタ手段が判断した場合に、前記電 力モニタ手段は前記活性化手段に前記接続手段を活性化させて前記電力源を前記 負荷から切離すことを特徴とする請求の範囲第7項に記載の電気安全装置。
- 9.前記電力モニタ手段は、前記負荷に供給される電力が予め定められた電力の 閾値に減少したと前記電力モニタ手段が判断した場合に、前記活性化手段に前記 接続手段を活性化させて前記電力源を前記負荷から切離す電力閾値検出手段(C 1,VR1,D1)を有し、前記電力の閾値は前記電力閾値検出手段により定め られることを特徴とする請求の範囲第8項に記載の電気安全装置。
- 10.前記接続手段の活性化により、前記スイッチ手段は第1の位置から第2の 位置に切替えることを特徴とする請求の範囲第8項または第9項に記載の電気安 全装置。
- 11.前記予め定められるインピーダンスの閾値は600オーム以下であること を特徴とする請求の範囲第2項ないし第10項のいづれかに記載の電気安全装置 。
- 12.前記予め定められた電流の閾値は、前記電力源の電圧に等しい電圧が供給 された場合に600オームのインピーダンスに流れる電流以上であることを特徴 とする請求の範囲第3項ないし第10項のいづれかに記載の電気安全装置。
- 13.前記予め定められた電流の閾値は、前記電力源の電圧に等しい電圧が供給 された場合に600オームのインピーダンスによって引き出される電力以下であ ることを特徴とする請求の範囲第7項ないし第12項のいづれかに記載の電気安 全装置。
- 14.前記電気安全装置は、前記モニタ手段と協動して、前記モニタ手段を活性 化しかつ非活性化するコンパレータ手段(IC1/A,IC1/B)を有するこ とを特徴とする請求の範囲第1項ないし第13項のいづれかに記載の電気安全装 置。
- 15.前記電気安全装置は、第1の予め定められた限定値を前記コンパレータ手 段に供給する第1のプリセット手段(VR1,R2,R3)と、第2の予め定め られた限定値を前記コンパレータ手段に供給する第2のプリセット手段(VR2 ,R4,R5)と、前記負荷の端子に接続され前記コンパレータ手段と協動して 、指示値を前記コンパレータ手段に供給する指示手段(R7)とを有することを 特徴とする請求の範囲第14項に記載の電気安全装置。
- 16.前記指示値が第1の予め定められた限定値と第2の予め定められた限定値 との間にある場合に、前記コンパレータ手段は前記モニタ手段を活性化し、前記 モニタ手段は前記接続手段を活性化せしめて前記電力源を前記負荷に接続するこ とを特徴とする請求の範囲第15項に記載の電気安全装置。
- 17.前記指示値が第1の予め定められた限定値と第2の予め定められた限定値 によって定められる範囲以外にある場合に、前記コンパレータ手段は前記モニタ 手段を非活性化し、前記モニタ手段は前記接続手段を非活性化せしめて前記電力 源を前記負荷から切離すことを特徴とする請求の範囲第15項または第16項に 記載の電気安全装置。
- 18.前記第1と第2の予め定められた限定値及び前記指示値は電流であること を特徴とする請求の範囲第15項、第16項または第17項に記載の電気安全装 置。
- 19.前記第1の予め定められた限定値は、前記電力源の電圧に等しい電圧が印 加される場合に約600オームのインピーダンスに流れる電流に等しい電流であ り、前記第2の予め定められた限定値は、前記電力源の電圧に等しい電圧が印加 される場合に約2オームのインピーダンスに流れる電流に等しい電流であること を特徴とする請求の範囲第18項に記載の電気安全装置。
- 20.前記指示手段は抵抗を具備し、前記第1と第2の予め定められた限定値及 び前記指示値は電圧であることを特徴とする請求の範囲第15項、第16項また は第17項に記載の電気安全装置。
- 21.前記第1の予め定められた限定値は電流が流れた場合に前記指示手段に発 生される電圧に等しい電圧であり、その値は600オームによって分圧された電 力源の電圧に等しい値を有し、前記第2の予め定められた限定値は電流が流れた 場合に前記指示手段に発生される電圧に等しい電圧であり、その値は2オームに よって分圧された電力源の電圧に等しい値を有することを特徴とする請求の範囲 第20項に記載の電気安全装置。
- 22.前記第1と第2のプリセット手段は電圧分割器を具備することを特徴とす る請求の範囲第15項、第16項または第17項に記載の電気安全装置。
- 23.前記コンパレータ手段は集積回路を具備することを特徴とする請求の範囲 第15項、第16項または第17項に記載の電気安全装置。
- 24.前記電力モニタ手段は電流変換器(T1)を含むことを特徴とする請求の 範囲第7項ないし第23項のいづれかに記載の電気安全装置。
- 25.前記電力閾値検出手段は可変抵抗(VR1)とダイオード(D1)に並列 に接続されたキャパシタ(C1)を含むことを特徴とする請求の範囲第9項ない し第24項のいづれかに記載の電気安全装置。
- 26.前記スイッチ手段はリレー(RL1,RL1/2)を具備することを特徴 とする請求の範囲第4項ないし第25項のいづれかに記載の電気安全装置。
- 27.前記電力源は家庭用主電源であることを特徴とする請求の範囲第1項ない し第26項のいづれかに記載の電気安全装置。
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