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ESG 8.54
Stossstrom-Nennwerte und hohe
Einschaltspitzen
Neben einer unzureichenden Wärmeableitung gehört
der Stossstrom zu den häufigsten Ursachen für einen
SSR-Ausfall. Überlastungen dieser Art können auch die
Lebensdauer des SSRs ernsthaft beeinträchtigen. Es ist
daher ratsam, bei einer neuen Anwendung den max.
Stossstrom der Last sorgfältig zu untersuchen.
Es gibt nur sehr wenige Lasten, die frei von Stossströ-
men sind. Heizelemente mit einem geringen Kaltwider-
stand sowie Glühlampen können sich insofern als
kritisch erweisen, dass man den Stossstrom berücksich-
tigen muss. Kapazitive Lasten müssen auf Grund ihres
anfänglichen Kurzschlussverhaltens evtl. mit einem
zusätzlichen Widerstand begrenzt werden. Dagegen
tendieren induktive Lasten dazu, hohe Einschaltstrom-
stösse zu unterbinden; tatsächlich wird oft eine Indukti-
vität mit dem ausdrücklichen Ziel in eine Schaltung
eingeführt, hohe, schnell ansteigende Spitzenströme zu
begrenzen ( z. B. EMB-Filter, Drosselspulen usw.).
Induktive Lasten können jedoch hohe Einschalt-Span-
nungsspitzen verursachen.
Bisher haben induktive Lasten beim Ausschalten mehr
Probleme verursacht als beim Einschalten, was auf die
gespeicherte Energie und die «elektromagnetische
Gegenkraft» (Gegen-EMK) zurückzuführen ist. In dieser
Hinsicht haben sich die inhärenten Nullstrom-Ausschalt-
Eigenschaften von Thyristoren, die in AC-SSRs einge-
setzt werden, als sehr vorteilhaft erwiesen.
Stossstrom-Nennwerte
Der maximale Stossstrom (As) eines SSRs beträgt im
typischen Fall das 10fache des Laststroms (Aeff), und er
wird in der Regel als der maximale nichtwiederkehrende
Spitzenstrom für eine Netzperiode angegeben. Es ist zu
beachten, dass der max. Stossstrom während der
Lebensdauer eines SSRs nur 100 mal zulässig ist. Ein
Stossstrom in dieser Grössenordnung sollte die Ausnah-
me sein, denn die SSRs sind nicht für solche Extrem-
dauerbelastungen konstruiert. Allerdings wird die
Lebensdauer nicht wesentlich beinträchtigt, wenn der
Stossstrom nie den maximalen Wert erreicht.
Gleichstrom-SSRs sind sehr empfindlich gegen Stoss-
ströme und die Ausgangsschaltung ist in der Regel für
den Dauerbetrieb ausgelegt. Falls das SSR längere Zeit
einem Stossstrom ausgesetzt ist, wird eine zu hohe
Verlustleistung das SSR zerstören. Wenn ein Überstrom
nicht auszuschliessen ist, sollte entweder das SSR
durch eine geeignete Sicherung geschützt werden oder
ein SSR mit dem nächsthöheren Stromwert eingesetzt
werden.
Um die richtige Sicherungswahl zu treffen, wird in der
Regel der I
2
t - Wert angegeben. Dieser Parameter, der in
A
2
s ausgedrückt wird, ist insofern von Nutzen, als er
direkt auf die veröffentlichten technischen Daten der
Sicherung bezogen werden kann. Er wird in der Regel
folgendermassen von den Angaben des Spitzenstossstro-
mes (eine Periode) des Ausgangsthyrsistors abgeleitet:
I
2
t =
I
2
PK
t
2
wobei:
I = Spitzenstossstrom – (sinusförmig)
t = Dauer des Stosses (normalerweise 8,3 μs)
(0,0083 s in der Formel)
Beispielsweise wäre der Wert bei einem SSR von 25 A mit
einem Einperioden-Stromstoss-Wert von 250 A gleich
260 A
2
s.
Induktive Belastungen
Lampen mit einem hohen Einschaltstossstrom und
kapazitive Belastungen schliessen manchmal einen
Reiheninduktor, wie eine Drosselspule oder einen Trans-
formator, ein.
Dadurch besteht die Tendenz, den anfänglichen Ein-
schaltstossstrom zu begrenzen, vom SSR aber wird die
Kombination in erster Linie als eine induktive Belastung
gesehen. Während die meisten SSR-Lasten, selbst
Lampen, eine gewisse Induktivität einschliessen, ist ihre
Wirkung bei ohmschen Belastungen in der Regel ver-
nachlässigbar. Nur bei solchen Lasten, die zur Ausführung
ihrer Funktion den Magnetismus nutzen (z.B. Transforma-
toren, Drosselspulen), ist es wahrscheinlich, dass sie
einen signifikanten Einfluss auf die Arbeitsweise des
SSRs haben.
Die Mehrzahl der SSRs arbeiten bei induktiven Lasten bis
zu einem Leistungsfaktor von cosϕ 0,3, besonders bei
relativ kleinen Strömen (im Verhältnis zum Nennstrom).
Selectron-Relais sind 100 %ig für die Arbeit bis zu einem
Leistungsfaktor von cosϕ 0,5 getestet. Wenn eine Last so
gering ist, dass ihre Nenndaten den Minimalstrom-
Nenndaten des SSRs nahekommen, kann der Leckstrom
im Sperrzustand im Vergleich zum Laststrom signifikant
werden. Der Leckstrom kann nachteilige Auswirkung auf
bestimmte Lasten haben, beispielsweise kleine Magnet-
ventile, die nicht abfallen, oder Motoren, die brummen
oder sogar weiter laufen. Die Lösung für dieses Problem
besteht darin, die Belastungsimpendanz mit Hilfe einer
künstlichen Last zu verringern, um so diese Spannung
unter die Abfall- oder Freigabeschwelle der Last zu
senken.
Auch eine induktive Last in der Sättigung kann zu Schalt-
problemen beim SSR führen. Die AC-Impedanz einer
solchen Last ist unter normalen Bedingungen verhältnis-
mässig hoch. Wenn jedoch Sättigung eintritt, fällt die
Induktivität auf einen sehr niedrigen Wert, was zu einem
Absinken der Impedanz in die Nähe des Kupferwider-
stands der Spulenwicklung führt. Das kann mehrere