Schaltlichtbögen – Vergleichbarkeit von Simulation und Experiment

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In der Entwicklung und Konstruktion von Schaltgeräten aller Spannungsebenen gewinnt der Einsatz von Simulationen, insbesondere die Simulation von Schaltlichtbögen, mehr und mehr an Bedeutung. Durch die Verfügbarkeit nutzerfreundlicher kommerzieller Software-Pakete können die mathematischen Gleichungen, die der Lichtbogensimulation zu Grunde liegen, zeitabhängig und in 3D in angemessener Zeit gelöst werden. Verfügbare experimentelle Werte für die Größen Druck, Lichtbogenspannung und Lichtbogenstrom sind leicht mit den Simulationsergebnissen vergleichbar. Für die Visualisierung des Lichtbogens bzw. des Lichtbogenlaufs vergleichen verschiedene Autoren Temperatur- oder Stromdichteverteilungen aus der Simulation mit Aufnahmen durch Hochgeschwindigkeitskameras. Die Kameras detektieren jedoch weder Temperaturen direkt noch Stromdichten, sondern lediglich Strahlungsintensitäten in einem bestimmten kameraspezifischen Spektralbereich. In diesem Beitrag werden verschiedene Methoden vorgestellt und diskutiert, wie Lichtbögen visualisiert werden können, um experimentelle Ergebnisse und Simulationen richtig vergleichen zu können.