ISBN 9783843949552

978-3-8439-4955-2, Reihe Energietechnik

Benjamin Kühn
Design of a Vacuum Interrupter Test System and Investigation of long Gap Arcs

161 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wird eine höhere Abstraktionsebene auf Basis des „Requirements Engineering“ gewählt, um die Anforderungen an empirische Testplattformen zu approximieren. Zu diesem Zweck wird eine funktionale Beschreibung in Form eines Lastenheftes, am Beispiel einer Testplattform zur Untersuchung von Vakuumplasmen für Hochspannungsanwendungen durchgeführt. Die gewünschte Funktionalität wird in verschiedene Funktionen und Unterfunktionen analysiert. Dieses Lastenheft wird mit geeigneten Methoden, offen für beliebige physikalische Lösungen, in eine Testplattform überführt. Dies ermöglicht die gewünschte Funktionalität des Test-Vakuumschalters zu validieren. Ein Highlight stellt die Antriebseinheit des Test-Vakuumschalters dar, welche aus der Kombination eines kommerziellen Servo-Motors und einem Riementrieb besteht. Sowohl während der partiellen Inbetriebnahme, als auch während den orientierenden Untersuchungen wird das Potential des neuen Antriebsmechanismus deutlich.

Zusammenfassend stellt diese Arbeit einen Leitfaden für den Aufbau empirischer Testplattformen dar. Es wird dargestellt, dass strukturierte Designansätze im Kontext des Systems Engineering den Endoutput und die Qualität der erzeugten Daten steigern. Die orientierenden Untersuchungen liefern Beschreibungen von eingeschnürten Vakuumplasmasäulen bei finalen Hüben bis zu 30 mm. Die Wahl von Pin- und TMF-Elektroden, bei ansonsten gleich eingestellten Parametern, zeigt eine Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Kontaktsysteme. Weiterhin wird eine Wechselwirkung zwischen bewegter Elektrode und Anodenaktivität für Pin-Elektroden aufgezeigt. Der Ansatz eines Servoantriebes in Kombination mit einem Riementrieb zeigt eine generelle Eignung dieser Technologie als Leistungsschalterantrieb. Die Möglichkeit, variable Öffnungstrajektorien durchzuführen, stellt einen großen Vorteil für die Wissenschaft dar, weil hierdurch die Anzahl möglicher Parameter Variationen exorbitant erhöht wird.