Zuverlässigkeit von Schaltgeräten bei gerichteter Materialwanderung – Einfluss der Form des Materialübertrags und der Konstruktion des Schaltgeräts auf die Ausfallursache „Verhaken“

Conference: Kontaktverhalten und Schalten - 22. Fachtagung Albert-Keil-Kontaktseminar
10/09/2013 - 10/11/2013 at Karlsruhe, Deutschland

Proceedings: Kontaktverhalten und Schalten

Pages: 8Language: germanTyp: PDF

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Authors:
Weis, Martin (AC²T research GmbH, Wiener Neustadt, Österreich)
Berger, Frank (Fachgebiet „Elektrische Geräte und Anlagen“, Technische Universität Ilmenau, Deutschland)

Abstract:
Gerichtete Materialwanderung tritt im Speziellen bei Gleichspannungsbelastung im Leistungsbereich von Kleinschaltgeräten (1 – 100 V und 0,01 – 50 A) auf. Durch das Ausbilden von Spitzen und Kratern kann es zu Öffnungsversagen durch mechanisches Verhaken bzw. Zuwachsen kommen und die Lebensdauer verkürzen. Die Untersuchungen zeigen, dass die Auswirkungen vorhandener Materialwanderung auf das Öffnen der Schaltstücke von Kleinschaltgeräten bestimmt werden durch die Form der ausgebildeten Spitzen und Krater und die, durch die Konstruktion des Schaltgeräts bedingte, Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken während der Kontakttrennung. Veränderte Berührpunkte, Kräfteverhältnisse sowie die Passgenauigkeit zwischen den korrespondierenden Materialwanderungsstrukturen auf den Elektroden führen zu Behinderungen beim Öffnen und können schließlich Verhaken hervorrufen. Eine neu entwickelte Methode, um die Oberflächen der Kontaktpaare lagerichtig zueinander zu vermessen ermöglicht erstmalig den Spalt zwischen den korrespondierenden Materialwanderungsstrukturen zu erfassen und damit, in Kombination mit der Relativbewegung der Kontakte beim Trennen die Tendenz zu behindertem Öffnen zu evaluieren. Es zeigt sich, dass AgNi 0,15 einen weniger kritischen Spalt ausbildet als Ag/SnO2 und daher ein geringeres Risiko zu Verhaken besitzt. Zusammenfassend gilt, dass die Form der Materialwanderung und die vorliegende Bewegung des Kontaktsystems beim Öffnen maßgeblich mitbestimmend für das Öffnungsvermögen und damit für die Zuverlässigkeit des Schaltgeräts sind.