Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch Seite 177

3. Bestimmung des zulässigen Kurzzeitstromes:
Mit dem Grundlaststrom I
H
= 
I 1 5 , k
Kurzzeit D
Dieser Wert entspricht dem geforderten Motorstrom von 720 A zu Beginn des Anlaufvorganges und ist daher gerade
noch zulässig.
2
4. Bestimmung des I t-Wertes des Motorstromes:
Der tatsächliche Zeitverlauf des Motorstromes I(t) während des Anlaufvorganges wird zur Vereinfachung der Rechnung
angenähert durch drei Zeitabschnitte T
abschnitt T so gewählt werden muss, dass die Summe der Zeitabschnitte T
3
Lastspieldauer T=300 s nicht überschreitet. Hiermit ergibt sich der I

1

− = 
2
I t Wert

T

1
− =
2
I t Wert
300
1
− =
2
I t Wert
300
2
Der errechnete I t-Wert von 98 % liegt knapp unter dem zulässigen Wert von 100 % und ist damit gerade noch zulässig
im Rahmen der Genauigkeit der verwendeten Näherungen hinsichtlich des zeitlichen Stromverlaufes.
Anmerkungen zum Berechnungsbeispiel 1:
In dem folgenden Diagramm ist neben dem zeitlichen Verlauf des Motorstromes I(t) gemäß der blauen Kurve auch der
zeitliche Verlauf der Sperrschichttemperatur T
I(t) / A
I = 720A
1
T (t)/°C
j
I = 500A
150
100
50
T =
2
T =120s 60s T =120s
1
0
0 2 3
Zeitlicher Verlauf des Motorstromes I(t) und der Sperrschicht-
temperatur T (t) der IGBT-Chips während des Anlaufvorganges
j
Man erkennt, dass sich zu Beginn des Hochlaufes aufgrund der zunächst sehr niedrigen Umrichterausgangsfrequenz
in Kombination mit dem sehr hohen Ausgangsstrom sehr hohe Temperaturschwankungen im IGBT einstellen, wie im
Abschnitt „Wechsellastfestigkeit der IGBT-Module und Leistungsteile" beschrieben. Diese Temperaturschwankungen
im IGBT nehmen während des Hochlaufes immer mehr ab, weil zum einen die Ausgangsfrequenz stetig ansteigt und
zum anderen gegen Ende des Hochlaufvorganges zusätzlich der Strom abnimmt. Die auftretenden Spitzenwerte der
Sperrschichttemperatur T
j
Grenze von 150° C, so dass der ausgewählte Umrichter während des Hochlaufes gerade noch nicht an die Grenzen
seiner thermischen Belastbarkeit stößt und daher gerade noch keine Überlastreaktion ausgelöst wird.
Solange ein Betrieb mit derartig hohen Temperaturschwankungen aufgrund niedriger Ausgangsfrequenzen in Kombi-
nation mit hohen Ausgangsströmen nur gelegentlich mit weniger als ca. 1 % bis max. 2 % der Gesamtbetriebsdauer
des Antriebes vorkommt, wie es in dem vorliegenden Beispiel der Fall ist, muss durch die Projektierung nur sicher-
gestellt werden, dass die maximal zulässige Chip-Temperatur im IGBT nicht erreicht wird. Der Einfluß der Tempera-
turschwankungen auf die Lebensdauer der IGBTs kann hier unberücksichtigt bleiben, d. h. k
= 514 A und dem Derating-Faktor k
 =  
I 1 5 , , 0 933 514 A
H
bis T mit den jeweils konstanten Strömen I
1 3
2
   
I I
       
 +
1 2
T
 
1
   
I k I k
n D n D

2
  
720 A 500
     
   +
120 s

  
s 536 A 536

 
 + + 
217 s 52 s 26 s 100
s
(t) der IGBT-Chips im Leistungsteil als schwarze Kurve dargestellt.
j
T + T + T =T=300s
1 2 3
2
I = 250A
T
3
3
5 t / min
der IGBT-Chips bleiben zu Beginn des Hochlaufes nur noch knapp unterhalb der zulässigen
Grundlagen und Systembeschreibung
= 0,933 ergibt sich der zulässige Kurzzeitstrom zu
D
=
.
720 A
2
t-Wert zu

2 2
 
•
I
    
 + 
3
T T

2 3

 
I k

n D
2 2
  
A 250 A
     
 + 
60 s 120
  
A 536 A
295 s
=  =
% 100 % 98
300 s
(t)
j
I(t)
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
bis I , wobei der letzte Zeit-
1 3
+T +T die maximal zulässige
1 2 3
100 %

•
100 %

s


%
= 1.
IGBT
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