Bayreuth 1998 – wissenschaftliches Programm

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K: Kurzzeitphysik

K 8: Hochleistungs-/Impulssysteme, pulsformende Elemente und Schalter

K 8.8: Vortrag

Donnerstag, 12. März 1998, 11:45–12:00, H8

Die Stabilisierung stromstarker Metalldampf-Lichtbögen in Vakuum — •N. Wenzel — Siemens AG, Zentralabteilung Technik, Fachzentrum Plasmatechnik, Erlangen

Ein in der Vakuumschalttechnik erfolgreich angewandtes Konzept zur Abschaltung hoher Ströme ist die Verwendung diffuser Metalldampfbögen, die mit Hilfe axialer Magnetfelder stabilisiert werden. Bei kommerziellen Schaltröhren sind die Spulen zur Axialfelderzeugung in die Kontakte integriert (Axialfeldkontakt). Wichtige Entwicklungsaufgabe ist die Optimierung des Axialfeldes mit dem Ziel, den Bogen möglichst großflächig brennen zu lassen, um der thermischen Überbeanspruchung der Kontakte entgegenzuwirken. Die hier vorgestellten Schaltversuche an Axialfeldkontakten wurden mit Hilfe einer Kondensatorbatterie (sinusförmige Stromhalbwelle, 12 ms Dauer, Amplituden bis 70 kA) durchgeführt. Die Axialfelder wurden mittels Finite-Elemente-Rechnungen simuliert. Hochgeschwindigkeits-Filmaufnahmen erlaubten die Beobachtung der Bogenbewegung. Es wurde der Einfluß des auf den Strom I normierten Axialfeldes B auf die energetische Beanspruchung der Kontakte durch den Bogen untersucht. Durch Anhebung des B/I-Wertes im Kontaktzentrum von 3 auf 7 mT/kA - bei konstanten Kontaktabmessungen und vergleichbaren Stromdichten von über 1 kA/cm2 - konnte der Bogenradius von 70 Prozent des Kontaktradius auf über 90 Prozent gesteigert werden. Die Versuche wurden mit Modellrechnungen auf der Basis einer Kräftefreien Magnetfeldkonfiguration verglichen.