Simulation von Erwärmung, Abbrand und mechanischer Beanspruchung elektrischer Kontakte beim Schalten

Inhalt:
Basierend auf der Lösung der 3D-Wärmeleitgleichung wird mit dem FEM-Programm COMSOL die zeitliche Kontakterwärmung, ausgehend von der Leistungsdichte im wandernden oder ortsfesten Fußpunkt, simuliert. Die als Abbrandursache zu Grunde gelegte Verdampfung wird dabei als temperaturabhängige Kühlleistungsdichte an der Kontaktfläche nachgebildet. Aus ihr lässt der sich der Abbrand bestimmen. Der thermische Übergang in der Lotschicht zwischen Kontaktstück und Träger wird durch eine Übergangsbedingung modelliert, wobei verschiedene Bindungsfehler untersucht werden. Beispielrechnungen zeigen, wie die höchsten Temperaturen dort deutlich vom Fehlermuster abhängen. Durch Kopplung der Temperaturfelder (thermische Ausdehnung) mit einer mechanischen Spannungs-Dehnungs-Rechnung erhält man Hinweise auf die Beeinflussung der mechanischen Spannungen durch unterschiedliche Bindungsfehler.