Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 122 8 Degradation von Metalloxid-Varistoren
Ein Einzelvergleich der Messungen n ... s zeigt, dass Messung r die größte Belastung
für den Prüfling darstellt und so den stärksten Alterungseffekt bewirkt. Somit bedeutet
der kleinste Wert für kK, die höchste Temperatur und die höchste
Umrichterpulsfrequenz die höchste Belastung, die durch ein größeres kK, eine
geringere Temperatur und eine kleinere Pulsfrequenz sukzessive vermindert werden
kann. Eine Erhöhung der Temperatur um 40 K bedeutet beim Vergleich der
Messungen n und o, p und q, r und s eine Beschleunigung von kB ≈ 2. Die
Beschleunigung durch Erhöhung der Pulsfrequenz von 3 kHz auf 8 kHz erhält man
durch Gegenüberstellung der Messungen p und n, q und o; der Beschleunigungsfaktor
kB nimmt hier je nach Betrachtung von U1mA, DC und U6mA, DC Werte zwischen 4,25 und 8
an. Eigentlich wird erwartet, dass der Beschleunigungsfaktor genau dem Verhältnis
aus den beiden Pulsfrequenzen entspricht, was hier aber offensichtlich nicht der Fall
ist. Möglicherweise bewirkt der höhere Verlustleistungsumsatz bei erhöhter
Pulsfrequenz eine höhere interne Varistortemperatur (die Temperaturmessung
während der Alterungsprüfung erfolgt auf der Varistoroberfläche), die ihrerseits noch
weitere Beschleunigung verursacht. Eine weitere Erklärung wäre, dass die Alterung in
Folge von Umpolarisierung nicht linear abläuft, so dass erhöhte Pulsfrequenz und so
häufigeres Umpolarisieren ebenfalls für weitere Beschleunigung sorgt.
Durch Erhöhung der Zwischenkreisspannung von 500 V auf 600 V wird der
Kennlinienparameter von 1,16 auf 0,96 verkleinert, wodurch eine Beschleunigung von
kB ≈ 3 erzielt wird (Vergleich r und p, s und q).
Der Gesamtbeschleunigungsfaktor bei Veränderung mehrerer Versuchsparameter
entspricht dann dem Produkt der Einzelbeschleunigungsfaktoren:
n
k k
= ∏ (8.2)
B, ges B, k
k = 1
Messung r stellt in Bezug auf den Prüflingstyp 5 die größtmögliche Belastung dar; es
wurden auch Szenarien mit noch höheren Zwischenkreisspannungen, höheren
Pulsfrequenzen und höheren Temperaturen untersucht, wobei hier der Prüfling meist
im thermisch instabilen Bereich betrieben wurde, so dass die Prüfung nach wenigen
Stunden mit einem Ausfall des Prüflings endete. Da die Temperatur im Vergleich zu
den anderen beiden Versuchsparametern einen eher geringen Einfluss auf die
Beschleunigung hat, wäre es denkbar, durch sehr gute Kühlung Szenarien mit höherer
Zwischenkreisspannung und/oder höherer Pulsfrequenz zu realisieren, um so auf noch
höhere Beschleunigungsfaktoren zu kommen.