Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

Seite 132 8 Degradation von Metalloxid-Varistoren
Durch die bipolare Beanspruchung ist hier keine unterschiedliche Alterungsintensität im
positiven und negativen Bereich der Kennlinie erkennbar, was sich mit den bisher
erzielten Ergebnissen vorhergehender Untersuchungen deckt [Den 98], [Bä 83],
[Bro 95]. Bislang ist bekannt, dass ein Varistor immer in der entgegengesetzten
Polarität altert, in der er vorher elektrisch belastet (z. B. mit Hochstoßstrom) wurde.
Abwechselnd gepolte Hochstromimpulse lassen den Varistor symmetrisch in beiden
Polaritätsrichtungen altern. In [Ro 08] sind Ergebnisse von Untersuchungen
veröffentlicht, in denen Varistoren mit hochfrequenten unipolaren
Umrichterspannungsimpulsen belastet wurden. Da diese Belastungsart aber nicht mit
der realen Anwendung in umrichtergespeisten Antrieben vergleichbar ist, wurde der
dort beschriebene Ansatz zur beschleunigten Alterung nicht weiter verfolgt.
Generell kann vom Alterungsverhalten bei Wechselspannung kein Rückschluss auf
das Alterungsverhalten bei hochfrequenter Belastung gezogen werden, was der
Vergleich der Ergebnisse der Prüflingstypen 1, 2 und 4 verdeutlicht: Prüflingstyp 1
zeigte bei Wechselspannung ohne Vorbelastung bereits Kennlinienalterung; die
Alterungsversuche bei Umrichterbetrieb haben jedoch ergeben, dass sich nach
anfänglicher Verschlechterung die Kennlinie mit der Zeit stetig verbesserte, so dass
dieser Materialtyp als alterungsbeständig bei Umrichterbetrieb eingestuft wird.
Materialtyp 4 zeigte bei Wechselspannung positives und bei Umrichterbetrieb
grundsätzlich negatives Alterungsverhalten. Beim Prüflingstyp 2 wurde bei keiner
Belastungsform ausgeprägtes Alterungsverhalten beobachtet. Die angesprochenen
Ergebnisse sprechen ebenfalls dafür, dass bei Umrichterbetrieb zusätzliche Prozesse
im Material stattfinden, die für Kennlinienalterung sorgen. Eine Schlussfolgerung ist
schließlich, dass in jedem Fall ein für diese Anwendung vorgesehener Varistortyp in
einer speziellen beschleunigten Alterungsprüfung qualifiziert werden muss.
8.5 Konsequenzen für die beschleunigte Alterungsprozedur
Anhand der bis hierhin erzielten Ergebnisse wird nun diskutiert, wie die in Abb. 8.4
vorgeschlagene Prüfprozedur zur beschleunigten Alterung optimiert werden kann.
Dafür werden zunächst die Ergebnisse zusammengefasst und anschließend
hinsichtlich ihrer Aussagekraft in Bezug auf Lebenserwartung und Alterungsverhalten
bewertet.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die verschiedenen Varistortypen
unterschiedliches Alterungsverhalten aufweisen, was in erster Linie mit verschiedenen
Materialkompositionen bzw. Herstellungsprozessen begründet wird. Als alterndes