Leistungselektronik – wie sie etwa in der Antriebstechnik oder in der Photovoltaik eingesetzt wird - findet sich in vielen Bereichen unseres Alltags. Sie gewinnt zur Zeit auch durch die vielfach geforderte Energieeffizienz an Bedeutung. So gehen heute bereits 40 Prozent des weltweiten elektrischen Energieverbrauchs in elektrische Antriebe. Dabei sorgt eine komplexe Leistungselektronik meistens im Verborgenen für den optimalen Einsatz der elektrischen Energie.

 

Die meisten Hersteller von Frequenzumrichtern und Wechselrichtern stehen heute im internationalen Wettbewerb um kompakte, leistungsfähige und wirtschaftliche Lösung. Die Entwicklung von Halbleitern für die Leistungselektronik ermöglicht dabei immer bessere Wirkungsgerade und kompaktere Abmessungen der Umrichter. Wirkungsgrade von 96 Prozent und mehr werden heute mit aktuellen Geräten erreicht.

 

Weniger Raum für mehr Leistung

 

Das immer kompaktere Design der Geräte stellt gleichzeitig immer höhere Anforderungen an die Anschlusstechnik. Nur mit optimalen und passgenauen Leiterplatten- und Durchführungsklemmen kann der Umrichter-Hersteller das Rennen für sich entscheiden. So steht immer weniger Raum im Gerät selbst zur Verfügung, um die elektrische Leistung anzuschließen und zu transportieren. Der Leitwert der wirtschaftlich einsetzbaren Leiterwerkstoffe ist jedoch physikalisch fixiert und damit begrenzt.

 

Hier kommen Kupfer mit einem Leitwert von 56,0 m/Ω*mm2 bei 20°C oder auch Kupferlegierungen vorrangig zum Einsatz. Aus Gewichts- und aus wirtschaftlichen Gründen ist teilweise auch der Einsatz von Aluminium mit einem Leitwert von 36 m/Ω*mm2 bei 20°C möglich. In der Regel ist der Einsatz von Aluminium jedoch applikationsbezogen auf bestimmte extern angeschlossene Leiter begrenzt.

 

Somit ist der benötigte Querschnitt der Leitwerkstoffe für den externen Anschluss sowie für den Transport der elektrischen Leistung im Frequenzumrichter kaum variabel. Fast im Widerspruch dazu sollte der Anschlussraum immer noch groß genug sein, um einen komfortablen Leiteranschluss der entsprechend großen Quer-schnitte zu ermöglichen. Der Leiterquerschnitt der Kupferleiter ist für den gleichen Strom unverändert und kann nicht reduziert werden. Um Leitungsverluste zu vermeiden, werden die Querschnitte im Installationsumfeld tendenziell sogar höher gewählt. In der gesamtwirtschaftlichen Betrachtung der Anlage rechnet sich eine entsprechende Auslegung in den meisten Fällen.