Schalten höherer Gleichspannungen bis 800 V in DCApplikationen

Inhalt:
Der zunehmende Einsatz von Gleichstromsystemen in unterschiedlichsten Applikationen erfordert Schalt- und Schutzkonzepte, welche für die Applikationen entwickelt und optimiert sind. Vorteile wie Versorgungssicherheit und Energieeffizienz führen zum Einsatz in Regel und Steueranlagen sowie Rechenzentren. Eine Gewährleistung der Systemstabilität solcher strombegrenzter, leistungselektronikbasierter Systeme erfordert ein Detektieren und Unterbrechen von Überströmen im Zeitbereich kleiner 10 ms. Zusätzlich treten kapazitive Einschaltströme im Fall von Lasten in Gleichstromsystemen mit kapazitiven Eingangsfiltern oder Zwischenkreisspeichern auf, welche unter Gewährleistung der Selektivität beherrscht werden müssen. Aufgrund hoher Anforderungen an Robustheit, Energieeffizienz und Preis werden schnellschaltende mechanische Schaltkonzepte für den Einsatz in 400 V und 650 V Applikationen entwickelt und in ersten Messreihen analysiert. Die technischen Anforderungen an einen Schutzschalter in einem DC System werden definiert. Eine Herausforderung mechanischer Schutzschalter besteht hierbei darin flinke Auslösekennlinien für Schaltvorgänge in 10 ms zu erreichen bei gleichzeitigem Ertragen von Inrush currents. Kommerziell erhältliche Leistungsschalter oder Geräteschutzschalter mit einer Standardbaubreiten von 17,5 mm verfügen über eine Schaltspannung von 220 V pro Pol. In einer orientierenden Messreihe werden Standard-Konzepte für Gleichspannungen größer 110 V hinsichtlich Schaltverhalten und maximaler Schaltspannung untersucht und verglichen. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen wird ein Schaltkonzept dimensioniert und aufgebaut. Durch den geeigneten Einsatz eines fremderregten Magnetfeldes wird das Schaltvermögen bei gleicher Bauform auf mindestens 400 V pro Pol gesteigert. Die Eignung des Konzepts für den Einsatz in DC-Systemen wird anhand einer Messreihe analysiert und diskutiert.