Untersuchungen zur Stromaufteilung in Hochstrom-Steckverbindungen mit mehreren parallelen Kontaktelementen

Abstract:
Bei Anwendungen in der Elektroenergietechnik werden Steck- und Gleit-Verbindungen mit Bemessungsströmen im Kiloampere-Bereich eingesetzt. Um kleine Verbindungswiderstände zu erreichen, werden teilweise mehrere federnde, ringförmige Kontaktelemente axial parallel geschaltet. Wird eine solche Verbindung mit Wechselstrom belastet, beeinflusst die elektromagnetische Induktion die Stromdichteverteilung. Bekannte Folgen bei massiven Leitern sind der Skin-Effekt und der Proximity-Effekt. Im geometrisch komplexeren Verbindungsbereich führt die Überlagerung ohmscher und induktiver Wirkungen dazu, dass die Teilströme in den einzelnen parallelen Kontaktelementen nicht mehr mit vertretbarem Aufwand analytisch berechnet werden können. Es wurde ein flexibles Finite-Elemente-Modell erstellt, das es ermöglicht, die Stromaufteilung in Hochstrom-Steckverbindungen mit mehreren parallelen Kontaktelementen für verschiedene Strombelastungen (Gleichstrom, Wechselstrom mit Oberschwingungen) zu berechnen. Das FE-Modell wurde durch Messungen der Stromaufteilung an einer realen Steckverbindung verifiziert. Das FE-Modell wurde genutzt, um die Stromaufteilung bei einer typischen Hochstrom-Steckverbindung mit zwei parallelen Kontaktelementen abhängig vom axialen Abstand der Kontaktelemente und dem Oberschwingungsgehalt des Stroms zu berechnen und zu diskutieren.