Michael Gatzsche Libros

In diesem Buch werden Erkenntnisse zu ruhenden Hochstromverbindungen aller Spannungsebenen zusammengefasst. Anwendung finden diese sowohl bei bestehenden Anlagen als auch für neue Konstruktionen in der Elektroenergietechnik, in der E-Mobilität und im Bereich der Batteriespeichertechnik. Stromführende, ruhende Verbindungen sind in unzähligen Anwendungen eingesetzt und für deren Funktion unverzichtbar. Oft versagen hochkomplexe Anlagen durch den Ausfall unzureichend ausgelegter oder hoch belasteter stromführender Verbindungen. Eine Großzahl der stromführenden Verbindungen wird montiert und muss über die geforderte Lebensdauer sicher funktionieren. Um dies unter den aktuellen Anforderungen zu gewährleisten, müssen die richtigen Leiter- und Beschichtungswerkstoffe gewählt, eine robuste Auslegung und Konstruktion vorhanden, die richtige Montage gewährleistet sowie eine gesicherte Grenztemperatur für die gewünschte Lebensdauer unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen bekannt sein. Es werden die Theorie zur Kontaktphysik, die wichtigsten Leiter- und Beschichtungswerkstoffe, Einflussgrößen auf das elektrische Kontaktverhalten, der Zusammenhang zwischen mechanischem und elektrischem Kontaktverhalten, die Physik der Alterung und die Wirkung auf das Langzeitverhalten bei unterschiedlichen Einsatz- und Umgebungsbedingungen sowie Auslegungskriterien für die Konstruktion beschrieben. Weiterhin werden Ansätze zur numerischen Modellierung des elektrisch-mechanisch-thermischen Verhaltens dargestellt sowie Bewertungskriterien und Prüfverfahren zur Qualifizierung vorgestellt. Das Buch stellt ein fundiertes Nachschlagewerk dar, dass auf wissenschaftlichen Arbeiten und Erkenntnissen aus der Praxis der letzten 40 Jahre beruht. Inhaltsverzeichnis Einleitung.- Arten, Funktion und Anforderung an stromführende Verbindungen.- Kontaktwerkstoffe.- Kontaktverhalten stromführender Verbindungen.- Elektrisch-mechanisch-thermisches Verhalten ausgewählter stromführender Verbindungen.- Langzeitverhalten stromführender Verbindungen.- Auslegung stromführender Verbindungen.- Prüfverfahren.

In Geräten und Anlagen des Stromnetzes werden Steckverbinder mit hoher Stromtragfähigkeit eingesetzt, wenn bewegliche Teile kontaktiert werden oder Betriebsmittel mit geringem Aufwand montier- und demontierbar sein müssen. Die elektrische Verbindung der Leiter wird dabei oft mit federnden Kontaktelementen realisiert. Die Kontaktelemente müssen als Teil der Strombahn während der Lebensdauer des Geräts den Betriebsstrom im Kiloampere-Bereich und im Fehlerfall bis zu einige Sekunden lang den eine Größenordnung höheren Kurzschlussstrom tragen. Es wurden Rechenmodelle für die innere Erwärmung von Hochstrom-Kontaktsystemen im stationären Dauerbetrieb und im transienten Kurzschlussfall entwickelt. Das elektrische und mechanische Langzeitverhalten im Temperaturbereich von 105 °C bis 180 °C wurde experimentell mit stromdurchflossenen, fettgeschmierten Modellsteckverbindern, die regelmäßig getrennt und neu gesteckt wurden, untersucht. Modellerstellung, Rechnungen und Versuche wurden mit Kontaktelementen und Leitern aus versilbertem Kupfer durchgeführt. Beim stationären Dauerbetrieb treten im Kontaktelement maximal 3 K höhere Temperaturen auf als in den kontaktierten Leitern. Bei der Belastung mit Kurzschlussstrom findet dagegen eine transiente Erwärmung statt, bei der die mittlere Endübertemperatur des Kontaktelements eine Größenordnung höher als die der Leiter ist. Aufgrund ihrer vernachlässigbaren Wärmekapazität können die Kontakte dabei kurzzeitig nochmals deutlich höhere Temperaturen erreichen. Im Langzeitversuch waren die Verbindungskräfte nach 16.000 Betriebsstunden noch genügend groß, um die elektrischen Anforderungen eines neuen Kontaktsystems zu erfüllen. Bei einem Teil der Steckverbinder führte allerdings ein thermisch instabiles Schmierfett zum elektrischen Ausfall.