University thesis:
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019
Footnote:
Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung
Description:
Elektrische Entladungen, die bei schaltenden elektrischen Kontakten oder beim Ziehen einer Steckverbindung unter Spannung entstehen können, sind eine bedeutende Zündquelle in explosionsfähigen Atmosphären. Elektrische Komponenten in solchen Atmosphären entsprechen daher einem Zündschutzkonzept wie beispielsweise der Eigensicherheit "i". Hierbei werden durch definierte Begrenzung von elektrischen Parametern Zündungen verhindert. Das wird nach dem Stand der Technik mit dem IEC-Funkenprüfgerät getestet, indem mit der Energie der Testkomponente elektrische Entladungen in einem explosionsfähigen Gasgemisch erzeugt werden. Die komplexen Phänomene der auftretenden Entladungstypen sind jedoch bis heute noch nicht vollständig verstanden. Die Ergebnisse der Prüfgeräte streuen stark und können zu Wettbewerbsverzerrungen führen. Zum Erreichen reproduzierbarer Ergebnisse ist es daher notwendig, eine verbesserte alternative Prüfmethode zu entwickeln. Diese soll die für die Zündung relevante elektrische Entladung nachbilden. Das Ziel ist, die Zündgrenzwerte durch diese Prüfmethode möglichst einfach und reproduzierbar bestimmen zu können. Dies wird durch einen Lösungsansatz erreicht, der auf der Verwendung der Zündgrenzwerte basiert, wie sie sich im IEC-Funkenprüfgerät bei einer definierten Zündwahrscheinlichkeit unter Worst-Case-Bedingungen ergeben. Hierzu wird eine spezielle Kontaktvorrichtung verwendet, mit der diese Entladungen unter Worst-Case-Bedingungen gezielt erzeugt werden. Die Untersuchungen umfassen daher die Ermittlung der Worst-Case-Bedingungen und die Charakterisierung der Entladungen bei Öffnungsvorgängen in einem Wasserstoff-Luft-Gemisch mit Stromwerten kleiner als 60 mA und einer maximalen Spannung von 30 VDC. Dabei werden die Strom-Spannungs-Kennlinie, das optische Spektrum, eine Abschätzung der Temperatur und eine vereinfachte Bewertung der Zündfähigkeit über den Leistungsverlauf einschließlich der Abschätzung der Messunsicherheit dargestellt. Die Nachbildung orientiert sich an der Physik der Entladung, ermöglicht reproduzierbare Ergebnisse und kann in einem Prüfgerät oder einem Programm eingesetzt werden. Die Arbeit bildet eine erste Grundlage für eine alternative Prüfmethode zum bisherigen IEC-Funkenprüfgerät, deren Ergebnisse in die internationale Normung einfließen können.