Leitungs-Abicherung von Schurter Primärschutz bei Überspannungspulsen

Die Anforderungen an den Primärschutz von LED-Lichtsystemen sind sehr hoch. Am einfachsten und sichersten lässt sich der Primärschutz durch eine Schmelzsicherung lösen. Eine solche Sicherung benötigt einen hohen I²t-Wert, damit sie bei Einschaltspitzen nicht auslöst. Aber sie braucht auch ein hohes Ausschaltvermögen, um den Stromkreis beispielsweise bei einem Kurzschluss sicher zu unterbrechen. Weiter ist eine kompakte Bauform wichtig, da LED-Netzgeräte sehr kompakt gehalten werden. Schliesslich müssen Sicherungen für den Primärschutz von LED-Lampen auch bei langen Betriebszeiten und hohen Temperaturen zuverlässigen Schutz garantieren. Schurter erfüllt diese Anforderungen mit den SMD-Sicherungen UMT 250, UMF 250 und UMT-H optimal: Sie sind sehr robust gegenüber hohen Einschaltspitzen dank ihrer trägen und flinken Charakteristiken, einem hohen I2t-Wert und einem hohen Ausschaltvermögen von bis zu 200 A bei der UMT 250/UMF 250 und 1500 A bei der UMT-H.
Die Anforderungen an den Primärschutz von LED-Lichtsystemen sind sehr hoch.

Überspannungspulse entstehen bei Schaltvorgängen, elektrostatischen Entladungen und Blitzentladungen. Sie koppeln auf galvanischem, induktivem oder kapazitivem Weg über die angeschlossenen Leitungen in die elektrischen Einrichtungen ein.

Pulsförmige Belastungsströme bei Primärsicherungen kommen häufig vor. Im Allgemeinen sind sie für Schmelzsicherung aber unproblematisch, wenn bei der Sicherungsauswahl wichtige Details berücksichtigt wurden. Pulse können einzeln (Surge) oder wiederkehrend (z.B. getaktete Schaltungen) auftreten. Bei Einzelpulsen ist das Joule- bzw. Schmelzintegral (I²t-Wert) des Schmelzleiters wichtig (je größer, desto pulsfester); bei pulsförmigen Dauerströmen ist die Berechnung des Effektivwertes entscheidend.Und allgemein sollte die Nennstromverschiebung durch eine mögliche Verstärkung der Alterung (Diffusion) berücksichtigt werden.

 

Grundsätzliche Schutzvarianten

Zur Absicherung einer Schaltung vor Überspannungspulsen gibt es zwei gängige Schaltungsmöglichkeiten, eine Sicherung für Leitungsschutz zusammen mit SPD (Surge Protection Device) zu verwenden:

Schutzschaltungsvariante P1

Die Sicherung ist hier am Eingang des Stromkreises vor dem SPD platziert.

Schutzschaltungsvariante P2

Hier ist die Sicherung am Eingang der Schaltung hinter dem SPD angeordnet.

Vergleich der Schaltungsvarianten

Schaltungstechnisch stellt P1 eine saubere, gute Lösung dar. Insbesondere bei Verwendung eines Gerätestecker-Kombielements lässt sich so eine elegante Lösung für Anwendungen finden, die nach einer trägen Sicherung verlangen. Der Auswahl der Sicherung bezüglich Pulsfestigkeit muss aber eine größere Beachtung geschenkt werden.

Durch den nachgeschalteten SPD R1 besteht für die Sicherung eine hohe Strombelastung. Ein grosser I²t-Wert sowie ein geringer Verlustwiderstand steigern die Pulsfestigkeit.

Die Schaltung P2 ist universeller. In der Sicherung F2 entstehen durch den vorgeschalteten SPD (z.B. Varistor) R2 nur geringe Belastungen durch Surge-Impulse. Bei der Auswahl der Sicherung hat der Designer viel mehr Spielraum. Beschädigungen an den SPDs R1 bzw.. R2 verursachen in beiden Schaltungsvarianten nicht zwingend ein Auslösen der Sicherung.

Empfehlung: Für beide Schaltungsvarianten P1 und P2 wird eine Kombination von SPD mit einer temperaturgesteuerten Sicherung empfohlen.

Alterung durch Surge-Pulse

Bei der Auswahl und Dimensionierung einer Sicherung sollte stets im Auge behalten werden, dass sich jede Schmelzsicherung durch Stromimpulse in ihrer Charakteristik verändert. Die oftmals vorhandene Beschichtung des Schmelzleiters diffundiert zusehends tiefer in das Grundmaterial hinein. Eine neue Legierung entsteht. Dies führt zu einer Verschiebung des Nennstroms und zu einer stetigen Schwächung der Sicherung.