TU Ilmenau erforscht mechanische Schutzschalter für Gleichstromnetze

19.05.2020 – Zur Absicherung von Photovoltaikanlagen auf Hausdächern, Elektroautos oder Ladestationen für Handys werden neuartige Schutzschalter benötigt, um die bisher eingesetzten, auf Wechselstrom ausgerichteten Geräte schrittweise abzulösen und so den Umstieg auf Gleichstromnetze im Rahmen der Energiewende voranzutreiben. Das dreijährige Forschungsprojekt „FASS – Fast and selective Switching“ – übersetzt schnelles und selektives Schalten – wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie an der Technischen Universität Ilmenau mit 1,3 Millionen Euro für drei Jahre gefördert.

Lichtbogen muss augenblicklich gelöscht werden

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung eines Gleichstromschutzschalters besteht darin, den Stromkreis in jedem erdenklichen Fehlerfall, z.B. bei einem Kurzschluss, sicher und schnell abzuschalten. Um den Stromfluss zu unterbrechen und einen Brand zu verhindern, muss der entstehende Lichtbogen umgehend gelöscht werden. Wie dies beim Gleichstrom gelingen kann, ist Gegenstand des Forschungsprojekts im Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen der TU Ilmenau. Der wissenschaftliche Leiter Prof. Frank Berger erläutert die Idee: „Wir treiben den Lichtbogen mit Hilfe eines starken Magnetfeldes in eine Löschvorrichtung, die den Leistungsbedarf des Lichtbogens erhöht und dadurch auch dessen Widerstand.“ Dies sei ein kompliziertes Unterfangen, denn um den Stromkreis schnell genug auszuschalten, muss der Lichtbogen bereits mit Öffnung der Kontakte, in nur wenigen Mikrosekunden in die Löschvorrichtung getrieben werden. Zudem muss dieser Vorgang bei jedem einzelnen Fehlerfall zuverlässig funktionieren.

Bei dem Verbundprojekt arbeitet der Fachbereich Elektrische Geräte und Anlagen mit den Fachgebieten Werkstoffe der Elektrotechnik sowie Wahrscheinlichkeitsrechnung und mathematische Statistik zusammen. So werde Know-how in Schaltgerätetechnik mit Erkenntnissen über Veränderungen von Materialien durch Schaltvorgänge und in Datenanalyse zusammengeführt. (ds)

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