Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

10 Zusammenfassung, Weiterarbeit und Fazit Seite 153
Kennlinienalterung bei hochfrequenter Belastung äußert sich zum einen im Anstieg der
Verlustleistung, zum anderen im Einbruch der Spannung im Leckstrombereich und im
kleiner werdenden Schutzpegel bei Umrichterbetrieb. Über die ebenfalls ausgewertete
Änderung der Varistoreigenkapazität kann keine Aussage bzgl. Kennlinienalterung
getroffen werden. Bei allen Prüflingen wurde innerhalb der ersten Versuchsstunden ein
mehr oder weniger ausgeprägter Einbruch der Spannung U1 mA, DC beobachtet. Bei
alterungsbeständigem Material steigt die Spannung dann mit fortlaufender
Versuchsdauer, bei nicht alterungsbeständigem Material sinkt die Spannung, wobei
Ausfälle vermehrt festgestellt wurden, nachdem die Varistorspannung auf Werte
unterhalb 60 % des Ausgangswertes gefallen war. Wegen der Einfachheit der
Messung und der guten Aussagekraft ist daher künftig der Alterungszustand allein
durch Auswertung der Varistorspannungen U1 mA, DC und U6 mA, DC zu bewerten.
Als alterungsbeständig werden die Materialtypen 1 und 2 eingestuft, da sie nach den
oben genannten Kriterien während der Alterungsversuche nach anfänglichem Einbruch
permanent steigende Tendenz der Varistorspannung zeigen. Gegenteiliges Verhalten
wurde bei den Prüflingstypen 4 und 5 beobachtet, wobei beim Typ 4 die Ergebnisse
sehr stark streuen, was auf stark unterschiedliche Materialeigenschaften innerhalb der
Prüflingscharge hindeutet. Daher wird Prüflingstyp 4 generell als ungeeignet für die
Anwendung beurteilt. Die Prüflinge vom Materialtyp 5 zeigten in allen Versuchen
konsistentes Alterungsverhalten, so dass sie als geeignet eingestuft werden, um
Beschleunigungsfaktoren zu berechnen. Der maximal ermittelte Beschleunigungsfaktor
liegt bei kB = 40. Beschleunigung wird erzielt durch Erhöhung der
Zwischenkreisspannung, Erhöhung der Pulsfrequenz und Erhöhung der Temperatur,
wobei der letztgenannte Parameter die geringste Auswirkung auf die Zeitraffung
besitzt. Es ist eine Prüfdauer von mindestens 2000 Stunden anzusetzen, so dass über
eine Zeitraffung von 40 eine Mindestlebensdauer von ca. 9 Jahren nachgewiesen
werden kann.
Generell kann aus den Ergebnissen vom konventionellen
Wechselspannungsalterungsversuch nicht auf das Alterungsverhalten in
umrichtergespeisten Antrieben geschlossen werden, so dass auf jeden Fall Varistoren
für die neue Anwendung gesondert zu qualifizieren sind.
Durch Tempern der gealterten Prüflinge bei 250 °C wurde bei den Prüflingstypen 1 und
2 eine Erholung der Kennlinie erzielt, so dass hier von reversibler Alterung gesprochen