Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

4 Applikationshinweise für Thyristoren und Netzdioden
Bemessen nach dem Nennstrom
Mit dem Nennstrom kann ein Sicherungseinsatz unter bestimmten Bedingungen, nämlich bei 20°C
Umgebungstemperatur, ungehinderter Konvektion der Luft und höchstens 1,6 A/mm² Stromdichte
in den angeschlossenen Leitungen dauernd belastet werden. Bei höheren Umgebungstemperaturen
und geringeren Leitungsquerschnitten, wie sie in Stromrichtergeräten die Regel sind, ist der
Strom zu reduzieren. Eine Reduktion auf 90% des Nennstroms reicht in fast allen Fällen aus. Bei
verstärkter Luftkühlung können Sicherungen höher als mit dem Nennstrom belastet werden. Einige
Hersteller geben hierfür Umrechnungsgleichungen oder Diagramme an.
Zur Kontrolle, ob unter den im Gerät vorliegenden Belastungs- und Kühlbedingungen die Sicherung
nicht überlastet wird, empfehlen die Hersteller, die Spannung an der Sicherung bei voller
Belastung des Gerätes einmal genau 5 Sekunden nach dem Einschalten (V 5s
) und nochmals 2
Stunden nach dem Einschalten (V 2h
) zu messen, natürlich jeweils bei exakt gleichem Strom. Diese
Spannungswerte geben wegen der Temperaturabhängigkeit des Schmelzleiter-Widerstandes
Auskunft über die Temperatur, die der Schmelzleiter im Betrieb annimmt. Die Sicherung ist nicht
überlastet, wenn
V
V
2h
5h
1
0,004 T
1,14
a
N
ist. Dabei ist T a
wie immer die Zuluft-Temperatur in °C, N eine Konstante der betreffenden Sicherung,
die der Hersteller angibt. Auch die Formel kann von Hersteller zu Hersteller etwas variieren.
Der Nennstrom ist der Effektivwert eines sinusförmigen Wechselstroms. Auch bei nicht sinusförmigem
Strom, wie er bei Halbleitersicherungen meist vorliegt, wird in der Regel der gleiche Effektivwert
zulässig sein. In Fällen, in denen man gezwungen ist, den Nennstrom voll auszunutzen,
wobei der Strom von der Sinusform stark abweicht, sollte man aber vorsichtshalber den Hersteller
befragen.
Halbleitersicherungen werden für Nennströme bis etwa 630 A, in Sonderfällen bis etwa 1600 A
hergestellt. Bei höheren Betriebsströmen müssen zwei Sicherungen parallelgeschaltet werden.
In diesem Fall müssen entweder dafür vom Hersteller selektierte Sicherungseinsätze mit eng
tolerierten Schmelzleiter-Widerständen benutzt werden, oder bei Verwendung nicht selektierter
Sicherungseinsätze darf der Nennstrom nur zu 80% ausgenutzt werden. Außerdem ist auf symmetrische
Leitungsführung zu achten, da bereits geringe Unterschiede in den Abständen zum
Einspeisepunkt oder den Leitungslängen zu ungleichmäßiger Stromaufteilung führen. In Zweifelsfällen
ist eine Rückfrage beim Hersteller zu empfehlen.
Naturgemäß verdoppelt sich beim Parallelschalten von Sicherungen nicht nur der Nennstrom,
sondern auch der Durchlassstrom, d.h. der zum Ausschalten innerhalb einer bestimmten Zeit erforderliche
Strom. Damit wächst der i²t-Wert auf das Vierfache. Dies gilt für den Schmelz-i²t-Wert
ebenso wie für den Ausschalt-i²t-Wert.
Weiterhin gilt der Nennstrom für Frequenzen von 40 bis 60 Hz. Unterhalb dieses Bereichs kann
eine Reduktion des Stromes erforderlich sein. Man erkundige sich beim Hersteller. Ein schwieriges
Problem ist die Bemessung von Sicherungen für Kurzzeit- oder Aussetz-Belastung (mit
oder ohne Grundlast). Ist die Spieldauer t s
(Summe aller Stromflusszeiten t 1
+ t 2
+ . . .plus etwaige
Pausenzeiten) kürzer als eine Minute und der höchste auftretende Überstrom nicht größer als der
2,5fache Nennstrom, so kann mit einem mittleren Belastungsstrom I RMS
gerechnet werden, der
sich aus folgender Gleichung ergibt:
I
RMS
I
RMS1
t1
I
t
RMS2
s
t ...
2
Darin bedeutet I RMS1
den Effektivwert des Stromes während der Zeit t 1
usw.
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