Zur Alterung von Aluminium-Hochstromverbindungen unter besonderer Berücksichtigung des Kriechens der Leitermaterialien

Abstract:
Die vorliegende Veröffentlichung führt zunächst kurz in die Grundlagen des elektrischen Kontakts ein und erläutert die wichtigsten Alterungsmechanismen elektrischer Verbindungen wie die Interdiffusion, die Elektromigration, die Reibkorrosion, die Spannungsrelaxation und chemische Reaktionen. Im Bezug auf die Spannungsrelaxation in Aluminium-Hochstromverbindungen werden der Zusammenhang zwischen dem Verbindungswiderstand und der Verbindungskraft und der Verlauf der Verbindungskraft näher untersucht. Der Verbindungswiderstand wird abhängig von der Verbindungskraft beim ruckfreien Ver- und Entspannen von Stromschienenverbindungen mit gebürsteten und gefräßten Verbindungsflächen gemessen. Der Verlauf der, durch Kriechen des Leitermaterials abnehmenden Verbindungskraft wird an typischen Aluminium-Hochstromverbindungen bestimmt. Die Messungen werden an Stromschienenverbindungen mit Rechteck- und Kreisringquerschnitt und an Seilleiterverbindungen abhängig von der Verbindungstemperatur, der Verbindungsgeometrie, dem Leitermaterial und abhängig vom Nachverspannen der Verbindungen durchgeführt. Am Beispiel von Stromschienenverbindungen mit Kreisringquerschnitt wird der Abbau der Verbindungskraft durch Kriechen des Leitermaterials mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente und basierend auf experimentell bestimmten Kriechparametern der Leitermaterialien berechnet.