Difference between revisions of "Hohe elektrische Last"

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(Hohe elektrische Last)
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Probleme zu berücksichtigen, die bei den Schaltvorgängen und der
 
Probleme zu berücksichtigen, die bei den Schaltvorgängen und der
 
Stromführung auftreten.
 
Stromführung auftreten.
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<figure id="fig:Typical application ranges for contact materials">
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[[File:Typical application ranges for contact materials.jpg|right|thumb|Typische Anwendungsbereiche für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und -spannung]]
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</figure>
  
*'''Einschaltvorgang''' <br />Einschaltabbrand durch Vordurchschlags- und Prelllichtbögen<br />Verschweißen vor allem durch Prelllichtbögen<br />mechanischer Abbrieb durch Prellen und gegebenenfalls Relativbewegung<br/>
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<figure id="fig:Application ranges for contact materials">
 
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[[File:Application ranges for contact materials.jpg|right|thumb|Anwendungsgebiete für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und Schaltspielzahl]]
*'''Stromführung geschlossener Kontaktstücke''' <br />Erhöhter Kontaktwiderstand und Erwärmung bei Nennlast<br />Verschweißen durch zu hohen Kontaktwiderstand bei Über- und Kurzschlusslast<br />Verschweißen infolge dynamischer Abhebung der Kontaktstücke unter Lichtbogenbildung
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</figure>
  
*'''Ausschaltvorgang''' <br />Ausschaltabbrand<br />Lichtbogenwanderung<br />Lichtbogenlöschung<br />Mechanischer Abrieb
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*'''Make operation''' <br />Make erosion caused by pre-close and bounce arcs <br />Welding mainly during bounce arc <br />Mechanical wear mainly through bounce and relative motion<br/>
  
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*'''Current carrying through closed contacts''' <br />Increased contact resistance and temperature rise <br />during nominal load <br />Welding through high contact resistance during overload and short circuit load <br />Welding during dynamic separation of the contacts with arcing
  
Der typische Einsatzbereich der verschiedenen Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten
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*'''Break operation''' <br />Arc erosion during opening <br />Arc movement <br />Arc extinguishing <br />Mechanical wear
der Energietechnik ist in den Grafiken <xr id="fig:Typical application ranges for contact materials"/><!--Figs. 6.3--> und <xr id="fig:Application ranges for contact materials"/><!--6.4--> dargestellt. Im unteren Lastbereich
 
kommen aufgrund ihrer hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit vorwiegend
 
Silber und Feinkornsilber (AgNi 0,15) zum Einsatz. Mit wachsendem Schaltstrom
 
gewinnen die im Vergleich zu Silber abbrandfesteren AgCu- Legierungen an Bedeutung.
 
Bei mittleren Schaltströmen bis 100A haben sich Ag/Ni- Verbundwerkstoffe
 
aufgrund ihres niedrigen und konstanten Kontaktwiderstandes und der guten Wiederverfestigungseigenschaften
 
durchgesetzt. Werden hohe Verschweißresistenz und
 
gleichzeitig hohe Abbrandfestigkeit gefordert, wie dies z.B. in Motorschützen bis zu
 
Schaltströmen von 5000A gegeben ist, kommen Silber-Metalloxid-Werkstoffe zum
 
Einsatz. In Schutzschaltern, die hohe Kurzschlussleistungen beherrschen müssen,
 
haben sich unsymmetrische Kontaktpaarungen, bei denen der Festkontakt aus Ag/C
 
und der bewegliche Kontakt je nach Gerätetyp aus Cu, Ag/Ni oder Ag/W besteht,
 
besonders bewährt. In nach UL (UL=Underwriters Laboratories) zertifizierten Schutzschaltern,
 
die vor allem in den USA in Energieverteilungsnetzen eingesetzt werden,
 
werden meist symmetrische Kontaktpaarungen aus Ag/W oder Ag/WC verwendet.
 
  
Für die extrem hohe Lichtbogenbeanspruchung in Last- und Leistungsschaltern der
 
Mittel- und Hochspannungs-Energietechnik eignen sich besonders die sehr abbrandfesten
 
Tränkwerkstoffe aus W/Cu.
 
  
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The typical application ranges for different contact materials in devices for power engineering are illustrated in <xr id="fig:Typical application ranges for contact materials"/><!--Figs. 6.3--> and <xr id="fig:Application ranges for contact materials"/><!--6.4-->. In the lower load ranges mostly silver and fine grain silver (AgNi0.15) are used because of their high electrical and thermal conductivity. With increasing currents the more arc erosion resistant AgCu alloy materials are used. For the medium current range up to 100A Ag/Ni composite materials are advantageous because of their lower and consistent contact resistance and their favorable re-solidification properties. If higher welding and at the same time arc erosion resistance are required, such as for example in motor contactors for switching currents up to 5,000A, silver – metal oxide materials are superior. In protective switches (mainly circuit breakers) which are required to handle high short circuit energies, asymmetrical contact pairings are used where the fixed contact is made from Ag/C materials and the moving ones consist, depending on the device characteristics, of Cu, Ag/Ni, or Ag/W. For UL rated and certified circuit breakers (UL = Underwriters Laboratories) which are mainly used in North American power distribution networks symmetrical pairings of Ag/W or Ag/WC are the preferred contact materials.
  
<figure id="fig:Typical application ranges for contact materials">
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For very high loads in main power switches and power circuit breakers for medium and high voltage power engineering applications the most suitable
[[File:Typical application ranges for contact materials.jpg|left|thumb|Figure 1: Typische Anwendungsbereiche für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und -spannung]]
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materials are tungsten based infiltration materials such as W/Cu.
</figure>
 
 
 
<figure id="fig:Application ranges for contact materials">
 
[[File:Application ranges for contact materials.jpg|left|thumb|Figure 2: Anwendungsgebiete für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und Schaltspielzahl]]
 
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==Referenzen==
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==References==
[[Anwendungstabellen_und_Richtwerte_für_den_Einsatz_elektrischer_Kontakte#Referenzen|Referenzen]]
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[[Application Tables and Guideline Data for Use of Electrical Contact Design#References|References]]
  
 
[[en:High_Electrical_Loads]]
 
[[en:High_Electrical_Loads]]

Revision as of 18:16, 20 September 2014

Hohe elektrische Last

Bei hohen elektrischen Lasten, die überwiegend im Bereich der Energietechnik auftreten, sind die Schaltvorgänge weitgehend mit dem Auftreten von Lichtbögen verbunden. Die Beherrschung des Schaltlichtbogens ist in den meisten Anwendungen das zentrale Problem. Je nach Schaltgerätetyp stehen bestimmte Anforderungen im Vordergrund, nach denen die Wahl des Kontaktwerkstoffes erfolgt. Wie in der Informations- und Nachrichtentechnik sind dabei die Probleme zu berücksichtigen, die bei den Schaltvorgängen und der Stromführung auftreten.

Typische Anwendungsbereiche für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und -spannung
Anwendungsgebiete für Kontaktwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik in Abhängigkeit von Schaltstrom und Schaltspielzahl
  • Make operation
    Make erosion caused by pre-close and bounce arcs
    Welding mainly during bounce arc
    Mechanical wear mainly through bounce and relative motion
  • Current carrying through closed contacts
    Increased contact resistance and temperature rise
    during nominal load
    Welding through high contact resistance during overload and short circuit load
    Welding during dynamic separation of the contacts with arcing
  • Break operation
    Arc erosion during opening
    Arc movement
    Arc extinguishing
    Mechanical wear


The typical application ranges for different contact materials in devices for power engineering are illustrated in Figure 1 and Figure 2. In the lower load ranges mostly silver and fine grain silver (AgNi0.15) are used because of their high electrical and thermal conductivity. With increasing currents the more arc erosion resistant AgCu alloy materials are used. For the medium current range up to 100A Ag/Ni composite materials are advantageous because of their lower and consistent contact resistance and their favorable re-solidification properties. If higher welding and at the same time arc erosion resistance are required, such as for example in motor contactors for switching currents up to 5,000A, silver – metal oxide materials are superior. In protective switches (mainly circuit breakers) which are required to handle high short circuit energies, asymmetrical contact pairings are used where the fixed contact is made from Ag/C materials and the moving ones consist, depending on the device characteristics, of Cu, Ag/Ni, or Ag/W. For UL rated and certified circuit breakers (UL = Underwriters Laboratories) which are mainly used in North American power distribution networks symmetrical pairings of Ag/W or Ag/WC are the preferred contact materials.

For very high loads in main power switches and power circuit breakers for medium and high voltage power engineering applications the most suitable materials are tungsten based infiltration materials such as W/Cu.

References

References