EMC - potentialudligning og jordingsformer - Solar Danmark A/S

Elektroniske kontaktorer af
den stærke stille type
Af Erland Huus
Marketingchef, IC Electronic A/S
At tænke sig en helt lydløs elektrisk kontaktfunktion,
med en faktisk ubegrænset
levetid og ingen praktiske restriktioner,
med hensyn til koblingsfrekvens. Alt dette
kan man opnå ved at anvende en elektronisk
kontaktor.
Hvad er en elektronisk kontaktor?
Konstruktion
En elektronisk kontaktor har sit udgangspunkt
i et Solid State Relæ (SSR) som er
blevet videreudviklet med henblik på en
mere enkel integration og brugbarhed i
industrielle styringer. Hvad er den egentlige
årsag til denne videreudvikling?
Selvom Solid State Relæet (SSR) har været
kendt i mange år, har det altid været
omgivet med visse forbehold, fordi det
kræver en specifi k, og nøjagtig beregning
af kølepladen i forhold til belastning og
den omgivende temperatur. Det gælder
også den mekaniske montering af relæet
på en DIN skinne, eller monteringsplade
i el-tavlen, samt at beskytte relæet med
ekstra komponenter mod transienter der
måtte optræde på det tilsluttede net.
Disse forhold er der taget hensyn til i en
moderne elektronisk kontaktor. Først indenfor
de senere år har man fået øjnene
op for de fordele, som elektroniske kontaktorer
kan tilbyde brugeren.
I en elektronisk kontaktor er
alle nødvendige komponenter
integreret i en og samme enhed.
Det gælder køleplade,
monteringsbeslag og beskyttelseskomponenter
(afhængig
af fabrikat).
Den elektroniske kontaktor eller
halvleder kontaktor kan på grund af
sin konstruktion i lighed med en mekanisk
kontaktor, monteres på f.eks. en DIN skinne
side om side uden afstand imellem.
Dette er dog afhængig af fabrikat.
En af de store fordele i forhold til almindelige
mekaniske kontaktorer, som normalt
har en levetid på ca. 1-5 millioner koblinger,
er den betragteligt højere koblingshyppighed
og en levetid på op til 50 millioner
koblinger ved fuld belastning.
Se fi g. 1.
Hvori adskiller disse elektroniske kontaktorer
sig fra de kendte mekaniske kontaktorer?
Hvis vi tager udgangspunkt i de
mekaniske kontaktorer, ved man at kontakterne
har en begrænset elektrisk og
mekanisk levetid. Selvom man i dag har
optimeret kontaktmaterialet for at tilpasse
det til den aktuelle belastning (f.eks.
induktivt eller ohmsk) vil der fortsat være
en begrænsning i koblingsfrekvens og antallet
koblinger førend den stopper med
at fungere.
Fig. 1) Levetid i forhold til strømbelastning Kontaktor type SC1 DD 2350A
1
milliard
100
millioner
Levetid
Levetiden kan forøges til
mere end 1 milliard koblinger
Normal levetid: 50 mill. koblinger
10 20 30 40 50
Strøm (A)
Denne levetids begrænsning er faktisk
bortelimineret i de elektroniske kontaktorer
på grund af den chipbaserede konstruktion.
Levetiden er dog afhængig af,
hvordan den interne power enhed er konstrueret.
Hvis den afsatte varme, der optræder
i chippen (thyristoreffekt), ikke afledes
til den fastmonterede køleplade på
den bedste termiske måde vil det anfægte
produktets levetid. Disse forhold varierer
fra fabrikat til fabrikat.
Det er derfor vigtigt at vælge et fabrikat,
hvor den afsatte varme bortledes så hurtigt
og effektivt som muligt. Dette opnås
ved at optimere den termiske overgang
til kølepladen så meget som muligt.
Ved at integrere en konstruktion med en
videreudvikling af DCB teknologien (direct
cobber bonded) har det været muligt
at frembringe en betydelig reduktion af
den termiske modstand samt en lav termisk
stresfaktor (lille udvidelseskoefficient)
hvilket er essentielt for produktets
levetid.
Se fig. 2.
I en konstruktion, som den viste tegning
i fig. 2 betyder det, at den genererede
varme kan holdes under det niveau som
er specificeret i den europæiske produkt
standard EN 60947-4-3 for elektroniske
kontaktorer. I denne standard er det fastlagt,
at kølepladen max må blive 90˚C og
at alle tekniske specifikationer i datablade
osv. skal angives ved 40˚C omgivelsestemperatur.
18