Verfahren zum Schützen einer Fehlerstromschutzeinrichtung oder einer Differenzstromschutzeinrichtung bei aggressiven Umgebungsbedingungen und entsprechende Fehlerstromschutzeinrichtung oder Differenzstromschutzeinrichtung Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zum Schützen einer Fehlerstromschutzeinrichtung oder einer Differenzstromschutzeinrichtung, nachstehend hier auch zusammenfassend Schutzeinrichtung genannt. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine entsprechend geschützte Schutzeinrichtung.
Bei aggressiven Umgebungsbedingungen, wie sie in Fertigungsstätten Gase darstellen, die bei Niederschlag in Flüssigkeitsfilmen korrosiv wirken, sind die geschilderten Schutzeinrichtungen besonders gefährdet, da sie in der Regel mit einem elektromagnetischen Auslöser mit Joch und Anker in Wirkverbindung zu einem Schaltschloß arbeiten.
Das Schaltschloß kann Arbeitskontakte in Netzleitern öffnen. Die Polflächen zwischen Joch und Anker eines derartigen Auslösers sind bekanntlich sehr sensibel.
Fehlerstromschutzeinrichtungen haben sich bei der Anwendung in elektrischen Anlagen für Unfallschutz und für Brandschutz bestens bewährt und werden zunehmend in Errichtungsbestimmungen vorgeschrieben. Jahrzehntelange Erfahrungen aus der Praxis, gezielte Weiterentwicklungen sowie der Einsatz von innovativen Materialien und Fertigungstechnologien haben die Realisierung von hochwertigen und zuverlässigen Schutzeinrichtungen ermöglicht.
In aggressiver Schadgasatmosphäre sind jedoch Vorkehrungen für die empfindlichen Polflächen erforderlich, um über lange Zeiträume das Funktionieren der Schutzeinrichtung sicherzustellen.
So können durch geeignete hochnickelhaltige Magnetmaterialien, die wirtschaftlich aufwendig sind, die Korrosionsprozesse im Vergleich zu Materialien mit höherem Eisengehalt vermindert werden. Es ist auch ein gekapselter Auslöser mit magnetischer Drehkopplung bekannt (AT-B-0 378 443), bei dem Edelgas in der Kapselung mechanisch empfindliche Teile gegen Korrosion schützt.
Eine derartige magnetische Kopplung bewirkt jedoch Verluste, so daß der Wirkungsgrad der Auslöseeinrichtung sinkt. Es ist auch bekannt, die Polflächen zu beschichten, beispielsweise durch anorganische Schichten, wie Edelmetallauflagen, auch Goldgalvanik oder Hartstoffbeschichtungen, beispielsweise EP-B1-0 293 702).
Es sind auch dünne Schichten aus einem Plasmapolymer bekannt (DE-U-29 801 584), wodurch der Luftspalt nur unwesentlich vergrößert wird. Allgemein liegen Schichtdicken prozeßbedingt im Bereich von einigen µm. Schon eine solche Vergrößerung des magnetischen Luftspaltes wirkt sich jedoch negativ auf den Wirkungsgrad des Auslösesystems aus. Bei sonst gleichem Aufbau des Auslösers sinkt die Resthaltekraft des Systems, was zu einer Verringerung der Betriebszuverlässigkeit führen kann.
Außerdem ist es schwierig, gewünschte Schichtdicken zu gewährleisten und sicherzustellen, daß sie über lange Betriebszeit sich nicht wesentlich verändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine danach arbeitende Schutzeinrichtung zu entwickeln, wobei das "Kleben" des Ankers an den Polflächen seines zugeordneten Jochs der Auslöseeinrichtung infolge Korrosion vermieden wird.
Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung nach Anspruch 1. Die Polflächen von Anker und zugeordnetem Joch werden hierbei dadurch geschützt, daß ein direkt auf Joch oder Anker der Auslöseeinrichtung wirkendes Heizelement darauf abgestimmt ist, die Mikroumgebung über den Taupunkt aufzuheizen. Hierbei kann sich auf den Polflächen dann keine Feuchte bilden, in der aggressive Gase kondensieren und korrosiv wirken können.
Bei einem bekannten Fehlerstromschutzschalter, wie z.B. im DE 44 05 868 A offenbart, ist eine Heizeinrichtung mit Regler vorgesehen, bei dem bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur geheizt wird, um Kondenswasser zu vermeiden. Die Heizeinrichtung kann irgendwo im Fehlerstromschutzschalter angeordnet sein, insbesondere im Bereich der Auslöseeinrichtung.
Durch eine Heizeinrichtung, die zeitlich konstant direkt auf Joch und/oder Anker wirkt und die Mikroumgebung über den Taupunkt aufheizt, vermeidet man Feuchte und man kommt ohne Regeleinrichtung aus, die ihrerseits entweder aufwendig oder nicht besonders zuverlässig ist.
Zur Lösung der geschilderten Aufgabe ist vorgesehen, daß die Heizeinrichtung zeitlich konstant als ein direkt auf Joch und/oder Anker wirkendes Heizelement ausgebildet ist, wobei dieses von Netzleitern oder von einer externen Spannungsversorgung seine Betriebsspannung bezieht, wobei das Heizelement bezüglich seines Widerstands und seiner Spannung derart bemessen ist, daß eine Temperaturerhöhung gegen die Mikroumgebung um mindestens 5 Kelvin erzielt wird.
Eine derartige Schutzeinrichtung ist in aggressiver Umgebung geschützt, da sich in der Auslöseeinrichtung auf den Polflächen keine aggressiven feuchten Niederschläge abscheiden können. Hierbei kommt man ohne eine Regeleinrichtung aus. Die Temperaturerhöhung gegen die Mikroumgebung ist zwischen 5 und 10 Kelvin einzustellen. Bei einer wesentlich weiteren Erwärmung könnten andererseits hierdurch selbst wieder Sicherheitsrisiken entstehen.
Die Heizeinrichtung kann eine Hochfrequenzinduktionsspule sein, die um das Gehäuse der Auslöseeinrichtung oder um Teile dieses Gehäuses angeordnet ist. Bei angelegter Hochfrequenzeinspeisung bilden sich im Anker und Joch induktive Wirbelströme, die eine Aufheizung bewirken.
Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
Die Schutzeinrichtung 1 nach FIG 1, in der Ausführung als Fehlerstromschutzeinrichtung, weist einen Summenstromwandler 2 auf, dessen Primärseite zu überwachende bzw. zu schützende Leiter bilden. Es sind dies im Ausführungsbeispiel auf der Seite des Versorgungsnetzes die Außenleiter an den Anschlußklemmen L2, L4 und L6. Auf der Geräteseite bzw. Verbraucherseite sind die Anschlußklemmen mit L1, L3 und L5 bezeichnet. Der Neutralleiter ist an den Anschlußklemmen N anschließbar. Von einer Fehlerstromschutzeinrichtung spricht man bekanntlich, wenn die Schutzeinrichtung netzspannungsunabhängig arbeitet und von Differenzstromschutzeinrichtung, wenn die Schutzeinrichtung netzspannungsabhängig für ihr Funktionieren ist.
Auf der Sekundärseite des Summenstromwandlers 2 ist eine Auslöseeinrichtung 3 angeschaltet. Im Ausführungsbeispiel ist ein Modul 4 für elektronische Zusatzbauteile vorgesehen. Eine übliche Prüfeinrichtung mit Prüftaste 5 ermöglicht es, sich zu vergewissern, daß die Auslöseeinrichtung 3 funktioniert. Die Auslöseeinrichtung 3 arbeitet auf ein Schaltschloß 6, das in Wirkverbindung zu Arbeitskontakten 7 und zu einem Prüfkontakt 8 in Prüfstromkreis steht. Eine Heizeinrichtung 9, im Ausführungsbeispiel als Widerstand veranschaulicht, ist der Auslöseeinrichtung 3 beispielsweise gemäß FIG 2 zugeordnet. Die Heizeinrichtung kann mit externen Anschlüssen 10 versehen sein. Man kann die Betriebsspannung der Heizeinrichtung auch von den Netzleitern intern gewinnen.
Die Auslöseeinrichtung 3 nach FIG 2 weist im Wesentlichen ein Joch 11 und einen Anker 12 auf. Eine Erregerwicklung 13 liegt im Sekundärkreis des Summenstromwandlers und sorgt bei Fehlerströmen und entsprechender Sekundärspannung am Summenstromwandler dafür, daß der magnetische Fluß an einem Permanentmagneten in der Anordnung so weit kompensiert wird, daß unter der Wirkung einer Zugfeder 14 der Anker 12 abfallen kann. Die Heizeinrichtung 9 nach FIG 2 arbeitet im Ausführungsbeispiel mit diskreten elektrischen Widerständen auf einer Leiterplatte 15. Die Anschlüsse zum Speisen der Heizeinrichtung können als interne Anschlüsse 16 verstanden werden.
Bei der Auslöseeinrichtung nach FIG 3 besteht die Heizeinrichtung 9 aus einer Hochfrequenzspule 17 mit Hochfrequenzanschlüssen 18.
Wenn die Mikroumgebung über den Taupunkt aufgeheizt wird, ist sichergestellt, daß sich Feuchte nicht niederschlagen kann. Durch eine Regeleinrichtung, wie sie im Stand der Technik vorgesehen ist, kann die Gefahr bestehen, daß durch den Temperaturwechsel sich erst recht Niederschläge bilden könnten.
Wie der bekannte Zusammenhang zwischen relativer Feuchte und Temperatur zeigt, wird z.B. durch eine Anhebung der Temperatur um 10 Kelvin die relative Luftfeuchte bei einem Umgebungsklima von z.B. 23°C und 100% relativer Luftfeuchtigkeit auf 55% relativer Luftfeuchtigkeit gesenkt. Entsprechend kann bei einem Klima von 23°C und 55% relativer Luftfeuchtigkeit die Temperatur auf 8°C absinken bis der Taupunkt erreicht wird. Durch den üblichen Aufbau einer Auslöseeinrichtung mit geringen Öffnungen zur umgebenden Atmosphäre wird der Austausch der Luft auf ein so geringes Maß gebracht, daß der Anstieg der Mikrotemperatur, und damit das Absinken der relativen Luftfeuchte, erreicht wird.