Zuverlassigkeit von Schaltgeraten bei gerichteter Materialwanderung - Einfluss der Form des Materialubertrags und der Konstruktion des Schaltgerats auf die Ausfallursache 'Verhaken'

摘要

Gerichtete Materialwanderung tritt im Speziellen bei Gleichspannungsbelastung im Leistungsbereich von Kleinschaltgeraten (1 - 100 V und 0,01 - 50 A) auf. Durch das Ausbilden von Spitzen und Kratern kann es zu Offnungsversagen durch mechanisches Verhaken bzw. Zuwachsen kommen und die Lebensdauer verkurzen. Die Untersuchungen zeigen, dass die Auswirkungen vorhandener Materialwanderung auf das Offnen der Schaltstucke von Kleinschaltgeraten bestimmt werden durch die Form der ausgebildeten Spitzen und Krater und die, durch die Konstruktion des Schaltgerats bedingte, Relativbewegung zwischen den Kontaktstucken wahrend der Kontakttrennung. Veranderte Beruhrpunkte, Krafteverhaltnisse sowie die Passgenauigkeit zwischen den korrespondierenden Material-wanderungsstrukturen auf den Elektroden fuhren zu Behinderungen beim Offnen und konnen schliesslich Verhaken hervorrufen. Eine neu entwickelte Methode, um die Oberflachen der Kontaktpaare lagerichtig zueinander zu vermessen ermoglicht erstmalig den Spalt zwischen den korrespondierenden Materialwanderungsstrukturen zu erfassen und damit, in Kombination mit der Relativbewegung der Kontakte beim Trennen die Tendenz zu behindertem Offnen zu evaluieren. Es zeigt sich, dass AgNi 0,15 einen weniger kritischen Spalt ausbildet als Ag/SnO_2 und daher ein geringeres Risiko zu Verhaken besitzt. Zusammenfassend gilt, dass die Form der Materialwanderung und die vorliegende Bewegung des Kontaktsystems beim Offnen massgeblich mitbestimmend fur das Offnungsvermogen und damit fur die Zuverlassigkeit des Schaltgerats sind.