Ein weiteres auffälliges Merkmal ist die kompakte Größe, die laut Anbieter dreimal kleiner ist als bei Standardsicherungen. Das schnelle Auslösen der neuen Kompaktsicherungen von Mersen führt dazu, dass der Stromfluss unterbrochen wird und somit nachgeschaltete Komponenten geschützt werden. Dieses Prinzip bietet einen Schutz gegen Kurzschlüsse bis hin zum Überlaststrom.
Das Design des PowerPacks erlaubt es, die Wärmeentwicklung im Schaltschrank zu eliminieren. Wie bei Halbleitermodulen (SiC oder Si) ermöglicht das PowerPack-Sicherungsmodul die Ableitung der von den Sicherungselementen erzeugten Wärme durch die Grundplatte des Moduls zu einem Kühlkörper. So wird die im Schaltschrank erzeugte Wärme eliminiert. Dieses Design spart nicht nur Platz, sondern bietet auch weitere Vorteile wie z.B. eine bessere Zykluszeit.
Einfache Installation dank genormter Abmessungen
Um eine schnelle Integration der Sicherungen in Stromverteilungs- und Speichersysteme zu ermöglichen, hat Mersen die Sicherungen mit denselben Abmessungen versehen, wie sie für Halbleitermodule typisch sind. Auch die Installation wird durch das Design der Sicherungsmodule vereinfacht. Die Verbindung mit einer lamellierten Stromschiene wird einfacher, was auch zu einer geringeren Streuinduktivität führt. Darüber hinaus haben die neuen Sicherungsmodule nur ein Drittel des Gewichts, das Standardsicherungen aufweisen. Das macht es den Herstellern leicht, sie in ihre Anwendungen zu integrieren.
Neuartige Simulationsverfahren kamen zum Einsatz
Der Entwicklungsprozess für das neue Sicherungskonzept dauerte etwas mehr als ein Jahr. Die Experten von Mersen setzten bei der Entwicklung innovative numerische Werkzeuge ein, die mit multiphysikalischen Simulationsverfahren modelliert wurden. Es zeigte sich, dass ein kompaktes Sicherungsdesign mit Kühlfunktion nicht nur zu einem niedrigeren l2t-Wert, sondern auch zu einem geringeren Spitzenstrom als bei Standardsicherungen führt.
Die thermische Simulation ergab auch, dass das neue Konzept die Leitfähigkeit der Sicherung um mindestens 30 Prozent im Vergleich zu einer ungekühlten Sicherung erhöht, wenn sie auf einer Kühlplatte mit einer Temperatur von 65°C montiert wird. Darüber hinaus bestätigten Kurzschlusstests die hervorragende Leistung der gekühlten Kompaktsicherung gemäß den Normen für Gleichstromsicherungen. Bei einer Nennspannung von 1.000A wurde beispielsweise ein Mindestausschaltvermögen von 3.600A gemessen – das entspricht dem 3,6-fachen des Nennstroms. Das maximale Ausschaltvermögen der Kompaktsicherung wurde bis zu 30kA getestet, was nicht der maximalen IR dieser Sicherung entspricht.
Weiterentwicklung bereits in Arbeit
Die neuen gekühlten Kompaktsicherungen von Mersen stellen ein leistungsstarkes elektrisches Schutzkonzept für Gleichstromanwendungen bis 1.000V dar. Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Mersen arbeitet aber bereits an der Verbesserung des Sicherungsdesigns. Die nächste Version wird auch für DC-Anwendungen bis zu 1.500V geeignet sein.
