Dynamik von Lichtbogenansätzen an bewegten Elektroden unter Metalldampfeinfluss

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jochen Schein; Dr. Dirk Uhrlandt
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214191753

Gegenstand ist der transiente Bogenansatz von Hochstromlichtbögen (~100 A – 1 kA) auf metallischen Oberflächen bei Atmosphärendruck und bei sich ändernden Elektrodenbedingungen. Dabei soll der Einfluss der Elektrodenparameter (Werkstoff, Austrittsarbeit, Oberflächenbeschaffenheit, Temperatur) sowie externer Gase und Magnetfelder auf einen sich bewegenden Lichtbogenansatz sowohl in anodischer als auch kathodischer Polung untersucht werden. Ziel ist es, die bekannten Phänomene des kontrahierten und diffusen Bogenansatzes auf die genannten Parameter zurückzuführen, den Zusammenhang zwischen Elektrodenansatz und Metalldampfemission zu quantifizieren sowie eine erste qualitative Verbindung zur gesundheitsschädlichen Kleinstpartikelemission zu ermöglichen. Aus diesen Erkenntnissen sollen Methoden zur Ansatzkontrolle ermittelt werden, die für viele Hochstromprozesse wichtig sind und in Folge zur Emissionsbegrenzung verwendet werden können. In einem experimentellen Aufbau wird zuerst ein Lichtbogen über ein Werkstück mit sehr genau kontrollierten Elektrodeneigenschaften geführt und Ansatzformen und Metalldampfbildung diagnostiziert. Eine modellmäßige Erfassung der relevanten Prozesse erlaubt Schlussfolgerungen über die Einflussgrößen zu ziehen und die Mechanismen der Ansatzausbildung zu isolieren. Diese werden nachfolgend auf den Einfluss der genannten Parameter erweitert. Das Projekt wird parallel und in enger Zusammenarbeit, jedoch mit unabhängigen Messungen und sich ergänzenden Zielsetzungen und Methoden, an beiden beteiligten Forschungseinrichtungen durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen