Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

4 Applikationshinweise für Thyristoren und Netzdioden
Drosseln, Transformatoren, Widerstände usw. sind ja gegen Überströme weit weniger empfindlich
als die Halbleiterbauelemente.
Bei Brückenschaltungen haben jeweils zwei Leistungshalbleiter einen gemeinsamen Wechselstromanschluss.
Man kann sie deshalb durch eine gemeinsame Sicherung in der Wechselstromzuleitung
schützen (Bild 4.4.15b), die man Strangsicherung nennt. Das hat den Vorteil, dass man
weniger Sicherungen braucht und dass die beim Abschmelzen des Schmelzleiters auftretende
Schaltspannung die Halbleiterbauelemente nicht beansprucht. Bei hoher Strombelastung der Thyristoren
oder Gleichrichterdioden, wie sie mit verstärkter Kühlung möglich ist, und bei gleichzeitig
hoher Betriebsspannung kann jedoch der Fall eintreten, dass man keine Sicherung findet, die
einerseits einen ausreichend hohen Nennstrom hat (der Effektivstrom im Strang ist √2 mal höher
als in jedem der beiden Zweige) und deren Ausschalt-i²t-Wert andererseits niedriger ist als der
eines jeden der beiden Halbleiterbauelemente. Dann muss man jedem Brückenzweig eine eigene
Sicherung zuordnen: Zweigsicherung (Bild 4.4.15a). Auch bei Wechselwegschaltungen kann man
meist mit einer gemeinsamen Sicherung auskommen (Bild 4.4.15b2).
a1 a2 b1 b2
Bild 4.4.15 Mögliche Anordnungen der Halbleitersicherungen bei einem Stromrichter in Brückenschaltung
(a1 und b1) und bei der Wechselwegschaltung (a2 und b2); a als Zweigsicherungen bzw. b als
Strangsicherungen
Werden in Geräten für hohe Leistungen Gleichrichterdioden oder Thyristoren parallel geschaltet,
so erhält jedes Halbleiterbauelement eine Sicherung. Das hat u.a. den Vorteil, dass bei Spontanausfall
eines Bauelements oder einer Sicherung das Gerät – mit entsprechend verringerter
Leistung – betriebsfähig bleibt. Auch werden durch die Innenwiderstände der Sicherungen die
Kennlinienunterschiede der Halbleiterbauelemente zum Teil ausgeglichen, so dass die Stromaufteilung
- auch im Kurzschlussfall - gleichmäßiger wird.
Kurzschlussschutz durch Schmelzsicherungen setzt voraus, dass Kurzschlüsse nur sehr selten
auftreten. Es gibt jedoch Anwendungen, in denen der Fall a), also Kurzschluss der Last, häufiger
vorkommt. Dann muss man zusätzlich zu den Schmelzsicherungen, die zum Schutz im Fall b)
und evtl. c) auch hier erforderlich sind, auf der Lastseite einen Gleichstrom-Schnellschalter, einen
Leistungsschalter oder eine Vorrichtung vorsehen, welche die Steuerimpulse der Thyristoren
sperrt (Ansteuersperrung). Selbstverständlich muss dann die Stromrichterschaltung so bemessen
sein, dass bei Kurzschluss der Last während der Ansprechzeit des Schalters der für die Halbleiterbauelemente
zulässige Überstrom nicht überschritten werden kann. Im Falle der Ansteuersperrung
muss während der längstmöglichen Zeitspanne bis zum Nulldurchgang des Stromes durch
die Thyristoren deren Steuerfähigkeit erhalten bleiben. Ferner muss die Schutzeinrichtung auf der
Lastseite so bemessen sein, dass sie rascher anspricht als die Schmelzsicherungen an den Thyristoren
bzw. Gleichrichterdioden. Man bezeichnet das als Selektivität.
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