Polymer-PTCs/Bimetallschutz
Kleine Solarstromsysteme effektiv schützen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
"Überhitzte" Metalloxidvaristoren neigen zu Ausfällen
Standardmäßige ungeschützte MOVs verfügen in der Regel über einen Nennwert von 275 V(AC)RMS für einen Universaleingangsspannungsbereich. Bei einem Verlust des neutralen Zustands können sie mit negativen Folgen überhitzen, selbst wenn vorgeschaltet eine Sicherung oder ein Leistungswiderstand verwendet wird. Im schlimmsten Fall wird dann wie in Bild 1 gezeigt eine Spannung von 400 V(AC) anstelle von 230 V(AC) angelegt.
Bei einer solchen Bedingung fällt der ungeschützte MOV zuerst auf eine niedrige Impedanz von wenigen Ohm ab, kann aber aufgrund der vorhandenen hohen Energie ausfallen. Bausteine auf der AC-Rückleitung zur Begrenzung des Stromflusses können ebenfalls durch den Ausfall des MOV überhitzen.
Bild 4 zeigt die Wirkungen dieser abnormalen Überspannungsbedingungen auf drei Bausteine oder eine Kombination von Bausteinen:
1) 2Pro-Baustein (TEs LVM2P-015R10431-Baustein)
2) Einzelner MOV (10 mm, 275 VRMS – TEs ROV10-431K-Baustein)
3) MOV/4 W mit Leistungswiderstand (10 Ohm)
Wie in Bild 4 gezeigt wird, verhindert das PPTC-Element des 2Pro-Bausteins thermisches Durchgehen und erhält die Varistoroberflächentemperatur von weniger als 150 °C, damit verhindert wird, dass der Baustein "unsichere Temperaturen" aufgrund von Überspannungstransienten erreicht. Mit diesem Ansatz können Hersteller gemäß IEC 60950 und IEC 60335 fertigen und die Systeme bleiben nach vorgegebenen Blitzschlagtests gemäß IEC 61000-4-5 funktionsmäßig stabil.
Akkus müssen ebenfalls vor schädlichen Einflüssen geschützt werden
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In Solarstromsystemen ist der Schutz des Akkus eine sehr wichtige Designüberlegung. Sowohl Bleisäure- als auch Lithium-Akkus, die im System integriert oder mit einem externen Leiteranschluss installiert sind, können durch potenzielle Ausfälle wie Kabelkurzschluss, Verpolung der Akku-Plus- und Minuspole oder Übertemperatur beeinträchtigt werden. Diese Ausfälle können zu kleineren Schäden an der Schaltung des Systems oder zu schweren Sachschäden oder Sicherheitsproblemen führen.
Akkus können auch beim Transport und während der Installation externen Kurzschlussereignissen unterliegen. Zur Verbesserung der Sicherheit und Systemleistung ist daher ein Überstromschutz erforderlich. Der Metall-Hybrid-PPTC-Baustein (MHP) wurde für diese Art von Akkuanwendungen entwickelt und eignet sich für mehr als 30 A Betriebsstrom, sofern die angegebene Spannung mindestens 30 V(DC) beträgt.
Wie in Bild 5 gezeigt wird, kombiniert der MHP-Baustein einen parallel geschalteten Bimetallschutz mit einem PPTC-Baustein. Der Baustein bietet rücksetzbaren Überstromschutz in High-Rate-Entlade-Akkus und gleichzeitig Nutzung des niedrigen Widerstands des PPTC-Bausteins, um bei höheren Stromwerten Lichtbögen im Bimetallschutz zu verhindern und das Bimetall zu erwärmen, um es geöffnet und verriegelt zu halten.
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