AHA-BUCH

Schaltgeräte

Grundlagen, Aufbau, Wirkungsweise
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ISBN-13:
9783642522680
Einband:
Book
Erscheinungsdatum:
23.06.2012
Seiten:
264
Autor:
Manfred Lindmayer
Gewicht:
460 g
Format:
244x170x14 mm
Sprache:
Deutsch
Beschreibung:

99
0 Einführung.- 1 Physikalische Grundlagen.- 1.1 Der elektrische Lichtbogen.- 1.1.1 Die Bogensäule.- 1.1.2 Elektrodengebiete.- 1.1.3 Materialdaten der Bogensäule.- 1.1.4 Näherungen.- 1.1.4.1 Kanalmodell.- 1.1.4.2 Enthalpieflußmodelle.- 1.1.5 Die stationäre Lichtbogenkennlinie.- 1.1.6 Der Wechselstrombogen.- 1.1.6.1 Grundsätzliches.- 1.1.6.2 Theorie des dynamischen Bogens. Wechselwirkung Bogen-Netz.- 1.1.7 Bogenbewegung unter dem Einfluß äußerer Kräfte.- 1.1.7.1 Strömungskräfte.- 1.1.7.2 Bogenbewegung im Magnetfeld .- 1.1.7.3 Plasmastrahlen, magnetischer Druck.- 1.1.8 Bogenverhalten in Düsen von Hochspannungs-Hochleistungsschaltern. Wechselwirkung mit Strömung und Antrieb.- 1.1.8.1 Düsenverstopfung, Rückstau.- 1.1.8.2 Wechselwirkung mit dem Antrieb.- 1.1.9 Elektrodeneffekte .- 1.1.9.1 Bogenspannung .- 1.1.9.2 Löschung durch Elektrodeneffekte (Selbstlöschung, Sofortverfestigung) .- 1.1.10 Vakuumbogen.- 1.1.10.1 Entladungsarten im Vakuum.- 1.1.10.2 Wirkung von Magnetfeldern.- 1.1.10.3 Einfluß des Kontaktmaterials.- 1.1.11 Dielektrische Wiederverfestigung.- 1.1.12 Der Lichtbogen als Schaltelement. Zum Löschvorgang in verschiedenen Schaltern.- 1.1.12.1 Gasschalter.- 1.1.12.2 Schalter mit selbsterzeugtem Löschmittel (Ölschalter, Wasserschalter, Hartgasschalter, Sicherungen).- 1.1.12.3 Vakuumschalter.- 1.1.12.4 Niederspannungsschalter .- 1.2 Kontaktphysik.- 1.2.1 Scheinbare und wirkliche Berührungsfläche.- 1.2.1.1 Flächenkontakte.- 1.2.1.2 Punktkontakte.- 1.2.2 Kontaktwiderstand.- 1.2.2.1 Metallischer Kontakt.- 1.2.2.2 Quasimetallischer Kontakt.- 1.2.2.3 Kontaktstellen mit störenden Fremdschichten.- 1.2.3 Engewiderstand.- 1.2.3.1 Elektrischer Widerstand einer Stromenge.- 1.2.3.2 Erwärmung von Stromengen.- 1.2.4 Die Kontaktkraft.- 1.2.4.1 Aufgaben der Kontaktkraft.- 1.2.4.2 Abhängigkeit des Kontaktwiderstandes von der Kontaktkraft.- 1.2.5 Erwärmung von Kontakten (und Wänden) durch stromstarke Lichtbögen.- 1.2.6 Kontaktwerkstoffe .- 1.2.6.1 Anforderungen an Kontaktwerkstoffe der Energietechnik .- 1.2.6.2 Kontaktwerkstoffe der Energietechnik und ihre Anwendung .- Literatur zu Kapitel 1.- 2 Beanspruchung und Anforderungen.- 2.1 Schaltvorgänge.- 2.1.1 Anforderungen an Schaltgeräte.- 2.1.2 Einschalten eines Kurzschlußkreises.- 2.1.3 Ausschalten eines Kurzschlusses.- 2.1.3.1 Einphasiger Klemmenkurzschluß.- 2.1.3.2 Klemmenkurzschluß in Drehstromkreisen.- 2.1.3.3 Abstandskurzschluß in Hoch- und Mittelspannungsnetzen.- 2.1.3.4 Kurzunterbrechung.- 2.1.3.5 Phasenopposition.- 2.1.4 Ausschalten kleiner induktiver Ströme.- 2.1.5 Kapazitiver Stromkreis.- 2.1.5.1 Einpolige Ausschaltung, Rückzündung und Wiederzündung.- 2.1.5.2 Dreipolige Ausschaltung.- 2.1.5.3 Einschalten einer Kapazität.- 2.1.5.4 Parallelschalten von Kondensatoren.- 2.1.6 Strombegrenzende Schalter, Gleichstromschalter.- 2.1.6.1 Erhöhung der Lichtbogenspannung.- 2.1.6.2 Schalter mit Parallelzweigen.- 2.1.7 Schaltleistungsprüfung.- 2.2 Stromtragfähigkeit und Erwärmung.- 2.3 Zuverlässigkeit, Fehlerraten.- 2.4 Zusammenstellung von VDE-Bestimmungen für Schaltgeräte.- 2.4.1 Bestimmungen für Niederspannungsschaltgeräte.- 2.4.2 Bestimmungen für Wechselstrom-Schaltgeräte für Spannungen über 1 kV.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Niederspannungsschaltgeräte.- 3.1 Allgemeines.- 3.1.1 Einführung.- 3.1.2 Einteilung der Niederspannungsschaltgeräte.- 3.1.3 Geräteeigenschaften und Kenngrößen.- 3.1.3.1 Nennspannung und Nennfrequenz.- 3.1.3.2 Nennströme.- 3.1.3.3 Erwärmung.- 3.1.3.4 Nennbetriebsarten.- 3.1.3.5 Nenneinschalt- und Nennausschaltvermögen.- 3.1.3.6 Überlastfestigkeit von Schützen.- 3.1.3.7 Gebrauchskategorien.- 3.1.3.8 Lebensdauer und Schalthäufigkeit.- 3.1.3.9 Einsatzgrenzen.- 3.2 Aufbau und Wirkungsweise ausgewählter Niederspannungsschaltgeräte.- 3.2.1 Grundsätzlicher Aufbau von Schaltgeräten.- 3.2.2 Schaltgeräte für Hauptstromkreise.- 3.2.2.1 Trenner, Lastschalter, Lasttrenner.- 3.2.2.2 Motorschalter.- 3.2.2.3 Schütze.
Auf ihrem Weg vom Erzeuger zum Verbraucher gelangt die elektrische Energie über eine große Anzahl von Schaltgeräten, die in den Knotenpunkten der Übertragungs- und Verteilungsnetze angeordnet sind. Von deren ein wandfreier Funktion hängt die Zuverlässigkeit unserer Energieversorgung entscheidend ab. Bei der weitaus größten Anzahl von Schaltgeräten handelt es sich um Schalter mit mechanisch betätigten, metallischen Kontaktstellen und Licht bogenlöschsystemen zur Löschung der beim Ausschalten entstehenden Licht bögen. Trotz der enormen Fortschritte in der Leistungselektronik ist dieses an sich alte Prinzip, das sich auszeichnet durch geringe Verluste, Störunanfällig keit, hohe Überlastbarkeit und vergleichsweise niedrige Kosten, auch in absehbarer Zukunft für die meisten Anwendungsfälle konkurrenzlos im Vergleich zu anderen Schaltprinzipien. Voraussetzung hierfür war und ist die stetige Optimierung und Weiterent wicklung dieser Technik mit Hilfe moderner Forschungs-und Entwicklungs methoden. Die dabei zu behandelnden Probleme liegen in einem weiten, fächerübergreifenden Bereich, wobei besonders die Disziplinen Elektrotech nik, Physik, Mechanik, Werkstofftechnik und Chemie zu nennen sind. Ziel des vorliegenden Buches ist es, einen Überblick über Funktionsweise und Einsatz der großen Vielfalt an Schaltgeräten der Energietechnik zu geben. Zunächst werden die wesentlichen physikalischen Vorgänge sowie ihre theoretische Deutung und mathematische Behandlung exemplarisch darge stellt. Die Beanspruchungen der Schaltgeräte bei ihrem Einsatz in Netzen schließen sich an. Schließlich werden Prinzipien und konstruktiver Aufbau der vielen Schaltgerätearten für unterschiedliche Aufgaben anhand zahlrei cher Konstruktionsbeispiele erläutert.