Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen: Grundlagen, Technologien, Prüfverfahren (German Edition)

1048 Pages·2016·45.81 MB·German

by  Eduard Vinaricky

Elektrische Kontakte, Werkstoffe und
Anwendungen
Eduard Vinaricky
(Hrsg.)
Elektrische Kontakte,
Werkstoffe und
Anwendungen
Grundlagen, Technologien, Prüfverfahren
3. Auflage
Unter Mitarbeit von K.-H. Schröder und J. Weiser
Herausgeber
Eduard Vinaricky
Pforzheim
Deutschland
ISBN 978-3-642-45426-4 ISBN 978-3-642-45427-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-45427-1
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Autorenverzeichnis
Baujan, Guenter, Dipl.-Ing., EATON Industries GmbH, Bonn
Behrens, Volker, Dr. rer. nat., DODUCO GmbH, Pforzheim
Berger, Frank, Prof. Dr.-Ing., TU Ilmenau, Ilmenau
Buresch, Isabell, Dr.-Ing., Wieland-Werke AG, Ulm
Faber, Manfred, Dipl.-Ing., PanTrac GmbH, Berlin
Ganz, Joachim, Dr. rer. nat., DODUCO GmbH, Pforzheim
Heber1, Jochen, Dr. rer. nat., Sur Tec Deutschland GmbH, Zwingenberg
Heinzel, Helmut, Dipl.-Ing., früher DODUCO GmbH, Pforzheim
Horn, Jochen, Dr. rer. nat., füher Tyco Electronics AMP GmbH, Bensheim
Imm, Reinhard, Dr. rer. nat., früher DODUCO GmbH, Pforzheim
Kriechel, Ralph, Dipl.-Ing., EATON Industries GmbH, Bonn
Lindmayer, Manfred, Prof. Dr.-Ing., früher TU Braunschweig
Linnemann, Hartmut, Dipl.-Ing., Miele u. Cie. GmbH. u. Co, Gütersloh
Maute, Uwe, Dipl.-Ing., ELEKTRA Tailfingen, Schaltgeräte GmbH.&Co.KG, Albstadt
Möller, Wolfgang, Dipl.-Ing., früher Marquardt GmbH, Rietheim-Weilheim
1 Während der Verfassung der Beiträge bei DODUCO GmbH, Pforzheim
V
VI Autorenverzeichnis
Saeger, Karl-Erdmann, Dr. rer. nat., früher DODUCO GmbH, Pforzheim
Schreiner, Günter, Dipl.-Ing. (FH), früher ABB STOTZ-KONTAKT GmbH, Heidelberg
Schröder, Karl-Heinz, Prof. Dr.-Ing., früher TU Darmstadt, FH Gelsenkirchen u. Degussa
AG, Hanau
Schröther, Gerhard, Dipl.-Ing., früher Siemens AG, Amberg
Thar, Ralf, Dipl.-Ing., EATON Industries GmbH, Bonn
Vinaricky, Eduard, Dr. techn., früher DODUCO GmbH, Pforzheim
Weiser, Josef, Dr. rer. nat., früher Siemens AG, München
Wolf, Johann, Dr. techn., früher Siemens AG, Regensburg
Frühere Autoren, deren Beiträge
überarbeitet wurden:
Bahrs, Willy, Dipl-Ing., früher Ringsdorff-Werke GmbH, Bonn
Baumeister, Rudolf, Dipl.-Ing., EATON Industries GmbH, Bonn
Bolz, Jakob, früher EATON Industries GmbH, Bonn
Borchert, Lothar, Dr. phil., früher Siemens AG, München
Großmann, Hermann, Dr. rer. nat., früher DODUCO KG., Pforzheim
Györy, Imre, Prof. Dr. rer. nat., früher Fachhochschule Hagen und INOVAN, Birkenfeld,
Harmsen, Ulf, Dipl.-Ing., früher DODUCO KG., Pforzheim
Huck, Manfred, Dipl-Phys., früher DODUCO KG., Pforzheim
Kaminski, Jan, Dr.-Ing., Deutsches Patentamt München
Kaspar, Franz, Dr. rer. nat., DODUCO KG., Pforzheim
Keil, Albert, Prof. Dr. phil. nat., früher TU Karlsruhe und INOVAN, Birkenfeld
Mayer, Ursula, Dr. rer. nat., früher DODUCO KG., Pforzheim
Merl, Wilhelm, Dipl.-Phys., früher DODUCO KG., Pforzheim
Meyer, Carl-Ludwig, Dipl.-Phys., früher DODUCO KG., Pforzheim
Popa, Heinz-Erich, Dr.-Ing., ABB STOTZ-KONTAKT GmbH, Heidelberg
Rieder, Werner, Prof. Dr. phil., früher TU Wien
Schneider Karl-Heinz, Dipl.-Ing., ELEKTRA Tailfingen, Schaltgeräte GmbH.&Co.KG,
Albstadt
Schuler, Peter, Dr. rer. nat., früher DODUCO KG., Pforzheim
Streuli, Max, früher Gummi-Maag AG,Dübendorf, Schweiz
Vermij, L., Dr., früher Holec Nederland BV, Utrecht, Holland
Walczuk, Eugeniucz, Prof. Dr.-Ing., TU Lodz, Polen
VII
Vorwort
Der sparsame Einsatz der Edelmetalle Gold, Silber oder Palladium usw., deren Preis hoch
und spekulativen Einflüssen unterworfen ist, und die vielfach Basiswerkstoffe für elektri-
sche Kontakte sind, sowie die Forderung nach umweltfreundlichen Werkstoffen und Ferti-
gungsverfahren prägen nach wie vor die Entwicklung von Werkstoffen und Technologien
für elektrische Kontakte. Obwohl elektronische Bauelemente viele Bereiche der Technik
beherrschen, z. B. auch in der Informationstechnik in großem Umfang Schaltaufgaben
erfüllen müssen, sind insbesondere in der Energietechnik elektromechanische Schaltkon-
takte weiterhin unverzichtbar. Daher besteht sowohl bei den Herstellern von Kontaktwerk-
stoffen, den Entwicklern und Konstrukteuren von Schaltgeräten und elektromechanischen
Bauelementen als auch bei Lehrenden und Studierenden verschiedener Fachrichtungen
ein großes Interesse, sich in das umfangreiche Gebiet der elektrischen Kontakte einzu-
arbeiten und auch das Wissen auf diesem Spezialgebiet ständig zu erweitern.
Eine Möglichkeit bot bisher das Buch „Elektrische Kontakte,Werkstoffe und Anwen-
dungen“, das im Jahre 2002 als zweite Auflage im Springer-Verlag erschienen war, und das
im deutschsprachlichen Raum als Standardwerk gilt. Leider ist dieses Buch seit einiger
Zeit vergriffen, und es wurde von verschiedenen Seiten an den Herausgeber der Wunsch
nach einer Neuauflage herangetragen. Die nunmehr vorliegende dritte Auflage stellt eine
überarbeitete, teilweise neu gestaltete Fassung der vorherigen Auflage dar, die durch neue
Erkenntnisse sowohl auf dem Gebiet der elektrischen Kontakte als auch auf dem der
Schaltgeräte ergänzt wurde. Letzteres betrifft vor allem die Teile „Werkstoffe“, „Anwen-
dungsbeispiele für elektrische Kontakte“ sowie „ Prüfverfahren“.
Im Teil 2 „Werkstoffe“ werden Neu- und Weiterentwicklungen von Kontaktwerkstoffen
und -schichten beschrieben. Das neu aufgenommene Kapitel „Umweltaspekte“ gibt einen
Überblick über den derzeitigen Stand der gesetzlichen Vorschriften und Verwendungsbe-
schränkungen, die beim Einsatz von Werkstoffen beachtet werden müssen. Durch die fort-
schreitende Miniaturisierung elektromechanischer Bauelemente gewinnt auch die Wahl
des Kontaktträgerwerkstoffes immer mehr an Bedeutung. Aus diesem Grunde wurde das
Kapitel „Kupfer und Kupferwerkstoffe“ deutlich erweitert.
IX
X Vorwort
Im Teil 4 „Anwendungsbeispiele für elektrische Kontakte“ wurden die Abschnitte
„Photovoltaik“ und „Windkraftanlagen“ im Hinblick auf die sich damit ergebenden ver-
änderten Problemstellungen neu aufgenommen. Gerade diese Teilbereiche im Umfeld der
erneuerbaren Energien stellen durch das Schalten von Gleichströmen bezüglich der Si-
cherheit der allgemeinen Energieversorgung besonders hohe Anforderungen an die Kon-
taktstücke in den jeweiligen Schaltgeräten.
Der Teil 4 „Prüfverfahren“ wurde u. a. durch die völlig neuen Kapitel „ Störlichtbogen“
sowie „Simulation“ ergänzt. Mit Hilfe der Simulation lassen sich u. a. dynamische Prozesse,
die z. B. bei Schaltvorgängen und insbesondere im Umfeld elektrischer Kontakte ablaufen,
analysieren, Dadurch wird es möglich, z. B. die Zeiten, die üblicherweise für die Neuent-
wicklung von Schaltgeräten benötigt werden, zu verringern und gleichzeitig das Volumen
des Kontaktmaterials, das für eine zuverlässige Kontaktgabe und Schaltfunktion erforder-
lich ist, zu minimieren.
Um den bisherigen Umfang des Buches durch Aufnahme zusätzlicher Abschnitte nicht
übermäßig anwachsen zu lassen, wurden einige Bereiche des bisherigen Inhaltes in kürze-
rer Form dargestellt oder, sofern sie weniger bedeutsame Randgebiete behandelten, weg-
gelassen.
Das umfangreiche Stoffvolumen, das sich über sehr unterschiedliche Fachgebiete er-
streckt, kann von einem Verfasser allein nicht tiefgehend genug wiedergegeben werden.
Daher war der Herausgeber sehr froh, in Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Schröder und Dr. rer.
nat. Josef Weiser zwei herausragende Fachleute gefunden zu haben, die ihn bei den Arbei-
ten unterstützten und durch ihre eigenen Beiträge sowie durch ergänzende Hinweise den
Inhalt bereicherten.
Die einzelnen Beiträge geben die Darstellung der Autoren zum jeweils bearbeiteten
Fachgebiet wieder. Damit für den Leser der Zusammenhang zwischen den verschiedenen
Abschnitten deutlich wird und Wiederholungen weitgehend vermieden werden, hat der
Herausgeber die von den verschiedenen Autoren verfassten Abschnitte aufeinander ab-
gestimmt. Allen Verfassern sei an dieser Stelle für ihr Verständnis gedankt.
Der Herausgeber dankt besonders der Geschäftsleitung der Firma DODUCO für die
finanzielle Unterstützung bei den umfangreichen Arbeiten für dieses Buch und die Mög-
lichkeit, jederzeit auf Einrichtungen in den Laboratorien und verschiedene Kommu-
nikationsmittel zurückgreifen zu können. Daneben hat das Unternehmen bereitwillig
Fachkräfte und firmeninternes Wissen für die Ausarbeitung von Beiträgen freigestellt.
Auch anderen Unternehmen, die ähnliches geleistet haben, sei hiermit ausdrücklich ge-
dankt.
In gleicher Weise gebührt Dank dem Förderverein „Kontakte und Schalter e.V.“, der
dieses Projekt ebenfalls finanziell unterstützt hat. Eine Reihe von Mitgliedern des Förder-
vereins hat darüberhinaus durch Fachartikel zum Gelingen des Buches beigetragen.
Vorwort XI
Schließlich sei noch den Mitarbeitern des Springer-Verlages, Berlin und Heidelberg für
die gute Zusammenarbeit und die große Sorgfalt bei der Planung, Gestaltung und Druck-
legung dieses Buches gedankt.
Pforzheim, im Februar 2014 Eduard Vinaricky
Die gegebenen Hinweise und Empfehlungen für die Verwendung elektrischer Kontakte beruhen auf Er-
fahrungswerten. Die dargestellten Ergebnisse der verschiedenen Schaltprüfungen entbinden niemanden
von seiner Sorgfaltspflicht, beim Einsatz oder Wechsel eines Kontaktwerkstoffes in einem Schaltgerät oder
Bauelement die nach einschlägigen Vorschriften erforderlichen Prüfungen durchzuführen