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ESG 8.57
Abb. 11 veranschaulicht typische Verfahren zur Unter-
drückung von Transienten an den SSR-Ausgangs-
«Klemmen», sowie die Unterdrückung von transienten
Vorgängen an der Quelle, die bei induktiven DC-Lasten
die eigentliche Last sein kann.
Dioden und Zenerdioden
Die Diode, die an der Last in Abb. 12 (Z-Diode) gezeigt
wird, ist die effektivste Form der Unterdrückung von
möglicherweise Hunderten von Volt der Gegen-EMK, die
beim Ausschalten von der Spule erzeugt werden kön-
nen. Die Nachteile dieser Methode bestehen darin, dass
das SSR nicht vor anderen transienten Quellen ge-
schützt ist und die Abfallzeit der Last auf mehrere
Millisekunden ausgedehnt werden kann.
Die allgemeine Regel bei der Auswahl von Schutzdi-
oden und Zenerdioden (Z-Dioden) lautet, dass die
Nenndaten des nichtwiederkehrenden (Impuls-) Spit-
zenstromes (Abb.12) gleich oder grösser als der minima-
le Laststrom sein sollten. Konservative stationäre
Leistungsangaben für diese Elemente können aus der
folgenden Gleichung ermittelt werden:
P
Watt
=
I
L
2
L
t
r
wobei:
IL = Laststrom in Ampère, DC
L = Lastinduktivität in Henry
tr = Ein-Aus-Wiederholungsgeschwindigkeit in
Sekunden
Beispiel: Eine Last mit einem Widerstand von 4 Ohm
und einer Induktivität von 0,0025 Henry wird mit einer
28 VDC-Zuleitung gespeist, während sie fünfmal in der
Sekunde ein- und ausgeschaltet wird:
Leistungsverhalten angezeigt sein, andere Schutzvor-
richtungen anzuwenden, wie z.B. den weit verbreiteten
MOV (Metall-Oxid-Varistor).
MOV (Metall-Oxid-Varistoren)
Der MOV kann in folgenden Fällen eingesetzt werden:
An der ankommenden Leitung, um äussere Übergangs-
vorgänge zu unterdrücken, bevor sie in das System
gelangen können.
An der Last, um von der Last erzeugte Übergangsvorgän-
ge zu unterdrücken, oder, was am gebräuchlichsten ist,
am SSR, um dieses vor allen transienten Quellen zu
schützen. Im letzteren Fall kann der MOV praktischerwei-
se direkt an den SSR-Ausgangsklemmen angebracht
werden. Wenn die Impedanz der Last mit dem MOV in
Reihe geschaltet ist, um den Strom zu begrenzen, reicht
im Allgemeinen ein Element mit 30 Joule für kurze
Spitzen aus, während es gleichzeitig ausreichend klein ist,
um von den eigenen Leitungen getragen werden zu
können.
Die verbreitetste Lösung ist aber, den MOV direkt an die
Ausgangsklemmen zu setzen. Hierbei wird das SSR vor
starken Störimpulsen geschützt. Dadurch, dass ein MOV
sehr schnell sehr niederohmig wird, wenn seine Nenn-
spannung überschritten wird, ist dieses der am häufigsten
angewendete Schutz.
Detailierte Informationen betreffend Energieabsorption,
Klemmeneigenschaften und Abmessungen sind der
jeweiligen MOV-Spezifikation zu entnehmen, da die
Beziehungen dieser Parameter untereinander bei den
einzelnen Herstellern unterschiedlich sind.
Sicherungen
In Verbindung mit SSRs werden in der Regel Halbleiter-
sicherungen eingesetzt. Diese wurden von Spezialisten
konstruiert, um auch bei annähernd voller Auslastung
Schutz zu gewähren.
Oft werden sie auch als Strombegrenzungs-Sicherun-
gen bezeichnet, die ein extrem schnelles Öffnen ermög-
lichen, während sie den Durchlassstrom weit unter dem
möglichen maximalen Kurzschlussstrom begrenzen,
der das SSR zerstören könnte. Zwar sind diese Siche-
rungen nicht billig, aber sie schützen das SSR vor hohen
Strömen und Zerstörung in allen Fällen, wo die Funkti-
onssicherheit des SSRs von zentraler Bedeutung ist.
Folgende Parameter sind für die Auswahl einer Halblei-
tersicherung von Bedeutung:
• Nennspannung der Sicherung
• Nennstromstärke der Sicherung
• Maximal im System auftretender Strom
• Spitzenstrom der Sicherung
• Freigabegesamtwert (oder Durchlass) der Sicherung
• Stoss-Haltetauglichkeit des SSR
Eine Schutzdiode oder eine Z-Diode mit einer Nennlei-
stung von ¾ Watt wäre ausreichend.
Die Z-Diode ist die ideale Wahl für den Schutz von
Niederspannungs-DC-SSRs (unter 100 VDC), die parallel
mit dem Ausgang eingesetzt werden. Im Durchlass-
Modus (Sperr-Richtung für das SSR) blockiert die Z-
Diode als einzelne Diode im typischen Fall etwa ein Volt,
wodurch sie einen zusätzlichen Spannungsschutz
bietet. Wenn zwei identische Z-Dioden antiparallel
geschaltet werden, können sie dazu genutzt werden,
SSR-Ausgänge in zwei Richtungen zu schützen, wenn
AC-Lasten geschaltet werden. Bei höheren Spannungen
(über 100 VAC oder VDC) kann es auf Grund einer
Abwägung der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zum
I
L
=
28 Volt
4 Ohm
I
L
= 7 Ampere
t
r
=
1
5
t
r
= 0,2 Sekunden
P
=
7
2
x
0,0025
0,2
P
= 0,613 Watt