Vereinfachte Strömungssimulation von Niederspannungslichtbögen im Vergleich mit Messungen

Abstract:
Die Simulationen von Schaltlichtbögen gewinnt heutzutage in der Entwicklung von Schaltgeräten zunehmend an Bedeutung. Neben der Komplexität der Simulationsgeometrie spielt auch die möglichst realitätsnahe Nachbildung der physikalischen Prozesse im Lichtbogen und in der Schaltkammer eine große Rolle bei der Rechenzeit. Es wird eine Vereinfachung vorgestellt, die den Löschblechstapel als ein Ersatzgebiet mit porösen Materialeigenschaften nachbildet. Diese Rechnungen mit porösem Materialverhalten werden mit Simulationen mit vier Kupferlöschblechen verglichen. Ferner werden ferromagnetischen Eigenschaften der Löschbleche durch die Einführung von Magnetisierungsstromdichten nachgebildet und die Auswirkung auf den Lichtbogen untersucht. Es wird beispielhaft der Einfluss der Vereinfachung des Löschblechstapels auf die Rechenzeit gezeigt. Abschließend wird eine Messung einer Modellschaltkammer mit vier Eisenlöschblechen gezeigt und das mit einer Schnellfilmkamera aufgezeichnete Aufteilungsverhalten mit Simulationsergebnissen verglichen.