Berücksichtigung gasender Kunststoffe bei der Simulation des Schaltlichtbogens

Abstract:
Ein wichtiges Konstruktionselement bei der Entwicklung von Schaltgeräten in der Niederspannung sind Schaltkammermaterialien oder Einsätze aus gasenden Kunststoffen zur Beeinflussung des Schaltlichtbogens. Ein großer Teil der im Lichtbogen umgesetzten Leistung wird von den Schaltkammerwänden aufgenommen und führt zur Zersetzung der Kunststoffe. Die damit verbundene Gasentwicklung führt zu einer energetischen und mechanischen Beeinflussung des Lichtbogens und damit des Schaltvorganges. In diesem Beitrag wird die Weiterentwicklung eines bestehenden Simulationsmodells erläutert, um die Interaktion des Lichtbogenplasmas mit Wänden aus Polyamid 66 abzubilden. Hierzu gehören neben einem Modell für den Abbrand des Kunststoffs auch die Beeinflussung der thermodynamischen Daten, der Transportkoeffizienten und der Strahlungseigenschaften des Plasmas. Anhand von Berechnungen und dem Vergleich mit experimentellen Ergebnissen wird die Anwendbarkeit des Modells gezeigt.