Untersuchung von Gasströmungen in lichtbogenbeanspruchten Umgebungen mittels optischer Untersuchungsverfahren

Schwerpunkte: Optik, Aufbau eines Messsystems, experimentelle Untersuchungen, digitale Bildverarbeitung

Der Abschaltvorgang in einem Selbstblasleistungsschalter basiert auf der Beblasung des Schaltlichtbogens mit einer Gasströmung. Der Erfolg dieses Abschaltvorgangs hängt dabei wesentlich von der Energiemenge ab, die dem Schaltlichtbogen durch den Kühlvorgang entzogen wird. Zur Optimierung von Leistungsschaltern ist es wichtig, die physikalischen Prozesse beim Abschaltvorgang, d.h. die Interaktion zwischen Lichtbogen und Beblasungsgas möglichst genau zu erfassen.

Hierzu soll der bereits vorhandene tomographische Versuchsaufbau weiterentwickelt werden und  Messungen an Modellleistungsschaltern durchgeführt werden.

Marius Stoffels, M.Sc.
Telefon: +49 241 80 94830
stoffels@ifht.rwth-aachen.de

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Schaltlichtbögen

Schaltlichtbögen treten u.a. in Hochspannungs-Leistungs-schaltern auf. Die hierbei abzuschaltenden Ströme von bis zu 60 kA sorgen für Temperaturen des Schaltlichtbogenplasmas von über 20.000 K und hohe Drücke von einigen 10 bar. Dieses elektrisch leitfähige Gas muss vom Leistungsschalter beherrscht und zum Abschalten des Stroms gekühlt werden.

Aktuelle Forschungen haben zum Ziel, die auftretenden physikalischen Phänomene der komplexen Interaktion zwischen heißem Plasma, den umgebenden Materialien und dem elektrischen Netzwerk besser zu verstehen und mathematisch zu modellieren. Dies ermöglicht langfristig z.B. die Optimierung vorhandener Schalter oder den Austausch des heutzutage verwendeten klimaschädlichen Gases SF6. Am IFHT stehen hierzu verschiedene Laboraufbauten zur Erzeugung hoher Ströme und Spannungen sowie die notwendige transienten-Messtechnik zu Verfügung. Des Weiteren werden in den Versuchsaufbauten auch laser-basierte optische Messverfahren eingesetzt.

Zur mathematischen Modellierung werden sowohl CFD-Software-Tools als auch selbstentwickelte Programme verwendet.

Allgemeine Informationen

Die von uns angebotenen Arbeiten haben alle einen engen Bezug zu aktuell laufenden Forschungsprojekten die in Kooperation mit der Industrie und/oder der öffentlichen Hand (z.B. EU, Bund, Land) durchgeführt werden. Daher sind die hier veröffentlichten Themenbeschreibungen als Beispiele zu verstehen, die eine mögliche, grobe Richtung vorgeben. Es gilt grundsätzlich:

  • wenn euch ein Themengebiet allgemein anspricht, ihr aber keine Arbeit aufgelistet findet die euch gefällt,
  • wenn ihr eigene Ideen und Vorschläge für ein entsprechendes Thema habt oder
  • wenn ihr zusätzlich gerne eure speziellen Fähigkeiten gezielt in eure Abschlussarbeit einbringen möchtet

versuchen wir gerne, genau dies nach euren Vorstellungen zu realisieren. Sprecht hierzu bitte einfach den zum Themengebiet oder zur Aufgabenbeschreibung passenden Assistenten an.

Gerne zeigen wir euch bei Gelegenheit auch Labore, Versuchsaufbauten oder das Testzentrum direkt vor Ort.