Joulesche Erwärmung in einem Hochvolt-Stromleiter

Unser Kunde hatte ein Problem: Die Serienproduktion lief bereits als er feststellte, dass ein Teil eines Stromleiters unter bestimmten Bedingungen ermüden und letztendlich brechen könnte. Dies würde Ausfälle und Kundenbeschwerden nach sich ziehen, die er natürlich vermeiden wollte.

Experimente und die Erfahrung der Konstrukteure hatten keine messbaren Verbesserungen gebracht, zumal die beobachteten Ausfälle scheinbar nicht mit typischen Messgrößen wie Maximalstrom und statische Verteilung der Strompeaks korrelierte.

Wir wurden gebeten mit COMSOL Multiphysics ein „Joule Heating“-Modell aufzubauen, das die Stromleitung mit der Verlustleistung und der Wärmeleitung im Gesamtbauteil berechnet.

COMSOL Multiphysics erlaubte Messdaten als Randbedingungen an das Finite Elemente-Modell anzukoppeln, so dass wir aus der Zeitreihe „Zeit vs. Strom“ eine Zeitreihe „Zeit vs. Temperatur“ erzeugen konnten. Damit wiederum konnten Spannungen errechnet werden, die mit Hilfe eines Coffin-Manson-Ansatzes Vorhersagen über die zu erwartende Lebensdauer in Abhängigkeit der Strombelastung erlaubte.

Damit unser Kunde auch in Zukunft selbst mit dem Modell arbeiten kann, haben wir für ihn zusätzlich ein COMSOL Mulitphysics Tutorial erstellt, in dem wir ihm unsere Tipps und Tricks weitergegeben haben.

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