Projektdaten

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Experimentelle Untersuchungen, statistische Auswertungen und Simulationen zu den Einflüssen eines externen Magnetfeldes und des Kontaktmaterials auf das Laufverhalten von Gleichstromschaltlichtbögen

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Im Zuge der Energiewende wird die Verbreitung von Gleichstrom (DG) in der Niederspannung immer mehr an Bedeutung gewinnen. An Schutzsysteme in solchen DG-Netzen werden hohe Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit, Selektivität, sicherer Abschaltung und galvanischer Trennung gestellt. Die drei beteiligen Fachgebiete der Technischen Universität Ilmenau (TUI) führen hierzu im Rahmen des Verbundprojektes „Fast and selective switching" (Fass) die experimentbasierte und simulative Untersuchung des Laufverhaltens von gleichstromgespeisten Lichtbögen in mechanischen Schaltgeräteanordnungen durch. Ziel ist eine beschleunigte Lichtbogenbewegung als Grundlage für eine schnelle und sichere Löschung des Lichtbogens. Diese soll erreicht werden durch die Optimierung des Magnetfeldes in Kombination mit geeigneten Materialien der schaltenden elektrischen Kontakte und der Schaltkammerwände. Zu diesem Zweck werden vom Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen umfangreiche modellschalterbasierte Untersuchungen zur Wirkung eines räumlich variierten Magnetfeldes auf das Lauf- und Löschverhalten des Gleichstromlichtbogens durchgeführt. Außerdem werden durch das Fachgebiet Werkstoffe der Elektrotechnik die Zusammenhänge der Wechselwirkung des Lichtbogens mit der Mikro- und Makrostruktur der Oberfläche (chemisch/strukturelle Zusammensetzung) sowie der Einfluss der Rauheit und der Volumenabbrandrate verschiedener Kontaktwerkstoffe untersucht und modelliert. Darüber hinaus werden durch das Fachgebiet Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik einerseits auf Grundlage experimenteller Daten mit Hilfe statistischer Analysen die Einflüsse auf den Ausschaltvorgang bestimmt und andererseits stochastisch modelliert sowie die entstehenden Unsicherheiten quantifiziert. Auf Basis dieser Forschungsergebnisse wird in Zusammenarbeit mit der E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH ein Schaltgerätedemonstrator für eine Spannungsebene von mindestens 380 V DG entwickelt.