E. Vinaricky (Hrsg.)

unter Mitarbeit von K.-H. Schroder und J. Weiser

Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen

Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH

Engineering ONLINE LlBRARY

http://www.springer.de/engine-de/

E. Vinaricky (Hrsg.)

Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen

Grundlagen, Technologien, Prufverfahren

unter Mitarbeit von K.-H. Schroder und J. Weiser

begrundet von A. Keil, W. A. Merl und E. Vinaricky

Mit 529 Abbildungen

Springer

Or. techn. Eduard Vinaricky AMI DODUCO GmbH Im Altgefăll12, 75181 Pforzheim

Prof. Or.-Ing. Karl-Heinz Schroder Parkstr. 1,63589 Linsengericht-Waldrode Fruher Fachhochschule Gelsenkirchen und Degussa AG, Hanau

Or. rer. nat. JosefWeiser Benediktstr. 11,82069 Hohenschăftlarn Friiher Siemens AG, Munchen

ISBN 978-3-642-62698-2

Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Elektrische Kontakte. Werkstoffe und Anwendungen : Grundlagen. Technologien. Priifverfahren / Hrsg. : Eduard Vinaricky. unter Mitarb. von K. -H. Schroder ; J. Weiser. - 2 .• vollst. neubearb. Aufl. - Berlin; Heidelberg ; New York; Barcelona ; Hongkong ; London ; Mailand ; Paris; Tokio : Springer. 2002

Friiher u. d. 1. : Elektrische Kontakte und ihre Werkstoffe ISBN 978-3-642-62698-2 ISBN 978-3-642-56237-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-56237-2

Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks. des Vortrags. der Entnahme von Abbildungen und Tabellen. der Funksendung. der Mikroverfilmung oder der Vervielfăltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen. bleiben. auch bei nur auszugsweiser Verwertung. vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepu­blik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulăssig. Sie ist grundsătzlich vergiitungs­pflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimungen des Urheberrechtsgesetzes.

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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1984 and 2002 Ursprilnglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York in 2002 Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 2002

Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen. Handelsnamen. Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme. daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Mar· kenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wăren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze. Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN. VDI. VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein. so kann der Verlag keine Gewăhr fiir Richtigkeit. Volistăndigkeit oder Aktualităt iibernehmen. Es empfiehlt sich. gegebenenfalls fiir die eigenen Arbeiten die volistăndigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils giiltigen Fassung hinzuzuziehen.

Einbandgestaltung und Satz: medio Technologies AG. Berlin Gedruckt auf săurefreiem Papier SPIN: 10848426 62/3020/M - 5 4 3 2 1 O

Mitarbeiterverzeichnis

Bahrs, Willy, Dipl.-Ing.,frtiher Ringsdorff-Werke GmbH, Bonn Baumeister, Rudolf, Dipl.-lng, Moeller GmbH, Bonn Behrens, Volker, Dr. rer. nat., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Berger, Frank, Dr.-Ing., Moeller GmbH, Bonn Bolz, Jacob, Moeller GmbH, Bonn GroSmann, Hermann, Dr. rer. nat., frtiher DODUCO KG, Pforzheim Heinzel, Helmut, Dipl.-Ing., AMI DODUCO, Pforzheim Horn, Jochen, Dr. rer. nat., Tyco Electronics AMP GmbH, Bensheim Huck, Manfred, Dipl.-Phys., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Imm, Reinhard, Dr. rer. nat., frtiher DODUCO KG, Pforzheim Kaspar, Franz, Dr. rer. nat., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Kriechel, Ralf, Dipl.-Ing., Moeller GmbH, Bonn Lindmayer, Manfred, Prof. Dr.-Ing., Technische Universitat Braunschweig Linnemann, Hartmut, Dipl.-Ing., Miele,Cie. GmbH & Co. Gtitersloh Moller, Wolfgang, Dipl.-Ing., Marquardt GmbH, Rietheim-Weilheim Popa, Heinz-Erich, Dr.-lng, ABB STOTZ-KONTAKT GmbH, Heidelberg Rieder, Werner, Prof. Dr. phil., Technische Universitat Wien/ A Saeger, Karl E., Dr. rer. nat., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Schneider, Karl-Heinz, Dipl.-Ing., Elektra Tailfingen, Schaitgerate GmbH & Co. KG, Tail­

fingen Schroder, Karl-Heinz, Prof. Dr.-Ing., frtiher Fachhochschule Gelsenkirchen u. Degussa AG,

Hanau Schrother, Gerhard, Dipl.-Ing., Siemens AG, Amberg Schuler, Peter, Dr. rer. nat., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Vinaricky, Eduard, Dr. techn., AMI DODUCO GmbH, Pforzheim Weiser, Josef, Dr. rer. nat., frtiher Siemens AG, Mtinchen Wolf, Johann, Dr. techn., Siemens AG, Regensburg

VI

Friihere Mitarbeiter, deren Beitrage iiberarbeitet wurden:

Borchert, Lothar, Dr. phil., fruher Siemens AG, Munchen Gyory, Imre, Prof. Dr. rer. nat., Fachhochschule Hagen Harmsen, Ulf, Dipl.-Ing., fruher DODUCO KG, Pforzheim Kaminski, Jan, Dr.-Ing., Deutsches Patentamt Munchen

Mitarbeiterverzeichnis

Keil,Albert, Prof. Dr. phil. nat., fruher TU Karlsruhe und INOVAN, Birkenfeld Mayer, Ursula, Dr. rer. nat., fruher DODUCO KG, Pforzheim Merl, Wilhelm, Dipl.-Phys., fruher DODUCO KG, Pforzheim Meyer, Carl-Ludwig, Dipl.-Phys., fruher DODUCO KG, Pforzheim Streuli, Max, fruher Gummi-Maag AG,Dubendorf, Schweiz Vermij, L., Dr., fruher Holec Nederland BV, Utrecht, Holland Walczuk, Eugeniucz, Prof. Dr.-Ing., TU Lodz, Polen

1m Inhaltsverzeichnis ist angegeben, welche Abschnitte die einzelnen Mitarbeiter verfaBt haben. Ihre Autorenschaft erstreckt sich jeweils bis zur Nennung des nachsten Namens

Vorwort

Steigende Anforderungen an die Kontakte in Schaltgeraten, die Notwendigkeit zuverlassiger Schnittstellen zwischen Elektromechanik und Elektronik, der sparsame Einsatz von Edel­metallen und die Forderung nach umweltfreundlichen Kontaktwerkstoffen pragten in den letzten Jahren maBgebend die Entwicklung von Werkstoffen und Technologien fiir elektri­sche Kontakte. Fiir Entwickler und Konstrukteure, die auf dem Gebiet der elektrischen Kontakte tatig sind, bot das von A. Keil, W.A. Merl und E. Vinaricky 1984 im Springer-Ver­lag erschienene Buch "Elektrische Kontakte und ihre Werkstoffe" eine Moglichkeit, sich in dieses Spezialgebiet einzuarbeiten. Dieses im deutschen Sprachraum als Standardwerk gel­tende Buch ist leider seit einiger Zeit vergriffen. Von verschiedenen Seiten wurde daher an den Herausgeber der Wunsch nach einer Neuauflage herangetragen. Der Herausgeber stand dabei vor der Frage, entweder die vorliegende Ausgabe nur geringfiigig zu iiberarbeiten oder eine grundlegend neue Fassung zu schaffen. Er entschloB sich dazu, die fachliche Auf­teilung des Buchinhaltes nach den einzelnen Kapiteln, die sich bei der Erstausgabe bewahrt hatte, sowie die theoretischen Grundlagen weitgehend zu iibernehmen. Die Teile des Inhal­tes, die sich mit der Neu- bzw. Weiterentwicklung von Werkstoffen und Technologien befas­sen, wurden iiberwiegend neu erstellt. Das Kapitel "Anwendungsbeispiele fur elektrische Kontakte" wurde im Rahmen der Neubearbeitung stark ausgeweitet, was auch mit dem neuen, erweiterten Buchtitel deutlich wird. Bei der Beschreibung der Geratefunktionen und der Wirkungsweisen der Kontaktwerkstoffe wurde insbesondere auf die Darstellung der Wechselbeziehungen zwischen Geratekonstruktion und KontaktwerkstoffWert gelegt. Neu aufgenommen wurde das Kapitel "Priifverfahren", in dem eine Aussage iiber das zuverlasc

sige Funktionieren elektrischer Kontakte bei der jeweiligen Anwendung gegeben werden soll. Um den bisherigen Buchrahmen bei der Aufnahme zusatzlicher Kapitel und Abschnitte nicht zu sprengen, wurden einige Bereiche des bisherigen Inhaltes in gekiirzter Form darge­stellt oder, sofern sie nur Randgebiete behandelten, gestrichen.

Das umfangreiche Stoffvolumen, das sich auf sehr unterschiedliche Fachgebiete er­streckt, kann von einem Verfasser allein nicht tiefgehend genug wiedergegeben werden. Da­her war der Herausgeber sehr froh, in Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Schroder und Dr. rer. nat. Josef Weiser zwei Fachleute gefunden zu haben, die ihm bereitwillig bei der Herausgabe die­ses Buches unterstiitzten und durch ihre Beitrage dessen Inhalt bereicherten.

Die einzelnen Beitrage geben die Meinung der Autoren iiber das jeweils bearbeitete Fach­gebiet wieder. Damit der Leser den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Abschnit­ten leichter findet und Wiederholungen weitgehend vermieden werden, hat der Herausge­ber die von den verschiedenen Mitarbeitern verfaBten Abschnitte aufeinander abgestimmt. Allen Verfassern sei an dieser Stelle fiir ihr Verstandnis gedankt.

VIII Vorwort

Der Herausgeber dankt besonders der Geschaftsleitung der Firma AMI DODUCO GmbH, Pforzheim fur die finanzielle Unterstiitzung bei den umfangreichen Arbeiten fur dieses Buch und die Moglichkeit, jederzeit auf Einrichtungen in den Laboratorien und ver­schiedene Kommunikationsmittel zuruckgreifen zu konnen. Daneben hat das Unterneh­men bereitwillig seine Spezialisten fur die Ausarbeitung von Beitragen freigestellt.

In gleicher Weise gebuhrt Dank dem Forderverein "Kontakte und Schalter e.V.", der die­ses Projekt ebenfalls finanziell unterstutzt hat. Einige Mitglieder des Fordervereins haben daruberhinaus durch Fachartikel zum Gelingen des Buches beigetragen.

An dieser Stelle mochte ich nicht versaumen, meiner Frau Siegrun Vinaricky zu danken, die einen GroBteil der umfangreichen Arbeiten am PC ubernommen und mich bei der re­daktionellen Routinearbeit unterstutzt hat.

SchlieBlich sei noch Frau Petra Jantzen und Herrn Dr. Dietrich Merkle yom Springer­Verlag, Heidelberg und dem Projektteam von der medio Technologies AG, Berlin fur die gute Zusammenarbeit und die groBe Sorgfalt bei der Planung, Gestaltung und Drucklegung dieses Buches gedankt.

Pforzheim, im Dezember 2001 Eduard Vinaricky

Die gegebenen Hinweise und Empfehlungen fiir den Einsatz elektrischer Kontakte beru­hen auf Erfahrungswerten. Die dargestellten Ergebnisse der verschiedenen Schaltpriifungen entbinden niemanden von seiner Sorgfaltspflicht, beim Einsatz oder Wechsel eines Kontakt­werkstoffes in einem Schaltgerat, die nach einschlagigen Vorschriften erforderlichen Prii­fungen durchzufiihren.

Inhaltsverzeichnis

1 Physikalische und chemische Effekte an elektrischen Kontakten . . .

1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.2.1 1.1.2.2

Ruhender Kontakt (M. Huck u. W. A. Mer!, uberarbeitet von M. Huck) Definitionen . . . . . . . . Fremdschichtfreier Kontakt Einfuhrung . . . . . . . . Kontakttlache. . . . . . . .

1.1.2.2.1 Qualitative Beschreibung .. 1.1.2.2.2 Modelltheorien und profilometrische Theorien . 1.1.2.3 Kontaktwiderstand................ 1.1.2.3.1 1.1.2.3.2 1.1.2.3.3 1.1.2.3.4 1.1.2.4 1.1.2.4.1 1.1.2.4.2 1.1.2.4.3

1.1.3

1.1.3.1 1.1.3.2 1.1.3.3 1.1.3.4 l.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.3.1 1.2.3.2 1.2.3.2.1 1.2.3.2.2 1.2.3.2.3 1.2.3.3 1.2.3.3.1

Engewiderstand einer Mikrotlachenverteilung .. Engewiderstand in Abhangigkeit von der Kontaktkraft . R-U-Kennlinie eines Kontaktes ............. . Temperaturabhangigkeit der Kontaktspannung und des Engewiderstandes Haften und SchweiBen (A. Keil, uberarbeitet von E. Vinaricky) . Haften und SchweiBen ohne Strombelastung . . . . . . . . . . . . . . Grundbegriffe zum SchweiBverhalten elektrischer Kontakte . . . . . . SchweiBverhalten geschlossener Kontaktstiicke unter Strombelastung (E. Walczuk, uberarbeitet von E.Vinaricky) ..... Fremdschichtbehafteter Kontakt (M. Huck u. W. A. Mer!, uberarbeitet von M. Huck) Entstehung von Fremdschichten. . . . . . . . . . . Hautwiderstand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kontaktwiderstand und Kontaktkraft fremdschichtbehafteter Kontakte Fritten von Fremdschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schaltender Kontakt (A. Keil, uberarbeitet von E. Vinaricky) . Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schmelzbrucke und Lichtbogengrenzkurve . . . . . . . . . . Vorgange in Schaltkreisen der Informationstechnik. . . . . . Eintlusse auf das Kontaktverhalten bei kleinen und mittleren Lasten . Schaltvorgange im Bereich der Telekommunikation 0. Weiser) . Einschaltvorgang in Gleichstromkreisen mit induktiver Last . Einschaltvorgang in Gleichstromkreisen bei kapazitiver Last . Ausschaltvorgang in Gleichstromkreisen mit induktiver Last. Schaltvorgange bei Relais mit Auftreten von Lichtbogen Einschaltvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 5 5 8

12 12 15 17

19 22 22 24

25

32 32 33 37 38 44 44 44 47 47 49 49 50 50 51 51

X Inhaltsverzeichnis

1.2.3.3.2 Ausschaltvorgang bei Gleichstrom. . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.2.3.3.3 Ausschaltvorgang bei Wechselstrom . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.2.3.4 Erhohung der Lebensdauer durch Beschaltung (Kontaktschutz)

(L. Borchert, iiberarbeitet von E. Vinaricky). . . . . . . 54 1.2.3.4.1 Kontaktschutz ("FunkenlOschung") bei induktiver Last. . . . . 54 1.2.3.4.2 Kontaktschutz bei kapazitiver Last. . . . . . . . . . . . . . . . 57 1.2.4 Vorgange in Schaltkreisen der Energietechnik (K.-H. Schroder) 57 1.2.4.1 Probleme an Kontaktstiicken. 57 1.2.4.2 Schaltvorgange........ 58 1.2.4.2.1 Einschalten einer Induktivitat 58 1.2.4.2.2 Einschalten einer Kapazitat. . 59 1.2.4.2.3 Ausschalten einer Induktivitat . 62 1.2.4.2.4 Ausschalten einer Kapazitat . . 66 1.2.5 Grundbegriffe iiber elektrische Entladungen in Gasen

(A. Keil u. E. Vinaricky, iiberarbeitet von E. Vinaricky) 68 1.2.5.1 Bildung von Ladungstragern im Gasraum. . . . . 69 1.2.5.2 Selbstandige Dunkelentladung (Townsend Effekt) 70 1.2.5.3 Glimmentladung........ 71 1.2.5.4 Kennzeichen des Lichtbogens . 71 1.2.5.5 Elektronenaustritt aus Metallen 72 1.2.5.5.1 Thermoemission . . . . . . . 72 1.2.5.5.2 Feldemission . . . . . . . . . . 73 1.2.5.5.3 Thermo-Feld-Emission (T-F) . 74 1.2.5.5.4 Elektronenemission infolge StoB. 74 1.2.5.5.5 Elektronenemission durch Lichtquanten (Photoeffekt) . 75 1.2.5.6 Fallgebiete des Lichtbogens. 75 1.2.5.6.1 Anodenmechanismus . . . 75 1.2.5.6.2 Kathodenmechanismus. . . 76 1.2.5.7

1.2.5.8 1.2.5.9 1.2.5.9.1 1.2.5.9.2 1.2.5.9.3 1.2.5.10

1.2.6 1.2.6.1 1.2.6.1.1 1.2.6.1.2 1.2.6.1.3

1.2.6.2 1.2.6.3 1.2.6.3.1 1.2.6.3.2 1.2.6.3.3 1.2.6.4

Lichtbogencharakteristiken. Nichtstationare Zustande .. Plasmastrahlen (K.-H. Schroder) Grundlagen zur Entstehung . . . EinfluB des Kontaktwerkstoffes . Beeinflussung des Schaltvorganges. Metalldampfbogen "Kurze Bogen" (F. Llewellyn-Jones u. A. Keil, iiberarbeitet von E. Vinaricky) . Beanspruchung der Kontaktoberflache durch Entladungsvorgange. Materialwanderung bei Gleichstrom. . . . . . . Materialwanderung von der Anode zur Kathode Materialwanderung von der Kathode zur Anode Materialwanderung im Bereich hoher Strome (A.Keil, iiberarbeitet von E. Vinaricky) Materialwanderung bei Wechselstrom . Abbrand (E. Vinaricky) ........ . Priifkriterien fur den Abbrand. . . . . Abbrand von Kontaktwerkstoffen in verschiedenen Anwendungsbereichen Abbrandmechanismen bei den verschiedenen Kontaktwerkstoffgruppen SchweiBverhalten bewegter Kontaktstiicke "Dynamisches SchweiBen" ...

76 77 78 78 79 80

81 83 84 84 87

88 89 90 92 93

101 108

Inhaltsverzeichnis XI

1.2.6.4.1 Prellen. 108

1.2.6.4.2 Prellfrei schlieBende Kontaktstucke . 109 1.2.6.4.3 Prellend schlieBende Kontaktstucke . III 1.2.6.4.4 KontaktOffnung aufgrund abstoBender Krafte. 113 1.2.6.4.5 Bewertung der Kontaktwerkstoffe hinsichtlich ihres SchweiBverhaltens 115 1.2.6.4.6 Vergleich des SchweiBverhaltens bei geschlossenen

und einschaltenden Kontaktstucken . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

1.2.6.5 1.2.6.5.1 1.2.6.5.2

1.2.6.5.3 1.2.6.6 1.2.6.6.1 1.2.6.6.2 1.2.6.6.3 1.2.6.7 1.2.6.7.1 1.2.6.7.2 1.3 1.3.1

1.3.1.1 1.3.1.1.1 1.3.1.1.2

1.3.1.1.3 1.3.1.1.4

1.3.1.1.5 1.3.1.2 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 1.3.2.3 1.3.2.4 1.3.2.5 1.3.2.6 1.3.2.7 1.4

1.4.1 1.4.1.1 1.4.1.2 1.4.1.3

Veranderungen des Kontaktwiderstands bei schaltenden Kontakten Informationstechnik . . . . . . Steuer- und Regelungstechnik . . . . . . Energietechnik . . . . . . . . . . . . . . Lichtbogenwanderung (K.-H. Schroder). EinfluB des Magnetfeldes. . . . . . . . . EinfluB des Kontaktwerkstoffes . . . . . EinfluB der Form der Kontaktstucke und Loschkammern Lichtbogenloschung . . . . . Wechselstrom-Loschprinzip .. Gleichstrom-Loschprinzip ... Gleitender Kontakt (M. Huck) . Metallische Gleitkontakte. . . . Trockene Reibung. . . . . . . . Amonton-Coulombsches Gesetz fur den Fall der Bewegungsreibung. Amonton-Coulombsches Gesetz fUr den Dbergang von der Ruhe-zur Bewegungsreibung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanismen des ReibverschleiBes . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eigenschaften galvanisch und schmelzmetallurgisch hergestellter Schichten fur Steckverbinder . . . . . . . . . . Reiboxidation ("fretting corrosion") ..... Schmierung gleitender Kontakte. . . . . . . Kohlebursten und Schleifstucke (w. Bahrs) EinfUhrung . . . . . Patina ....... . Stromubertragung . Reibwert ..... . Kommutierung. . . Elektrische und mechanische StOreinflusse VerschleiB und Lebensdauer . . . . . . . . Spezielle Erscheinungen an elektrischen Kontakten (A. Keil u. c.-L. Meyer, uberarbeitet von E. Vinaricky) Spezielle Umwelt-Einwirkungen . Silbersulfid-Schichten Silber-Migration ...... . Whisker. .......... .

1.4.1.3.1 Whisker auf Zinnoberflachen 1.4.1.3.2 Whisker auf Silberoberflachen . 1.4.2 Chemische Reaktionen infolge Lichtbogeneinwirkung 1.4.2.1 Chemische Reaktionen im Lichtbogenplasma. . . . . 1.4.2.2 Spezielle chemische Reaktionen bei AgW-Kontaktstticken

118 119 121 121 125 125 129 130 134 135 140 142 142 142 142

145 145

149 153 154 156 156

156 157 158 159 160 162

164 165 165 168 169 169 170 171 171 172

XII

1.4.2.3 Formierung..................... 1.4.2.4 Metallisierung von Gehausewanden . . . . . . . . 1.4.2.5 Einwirkung VOn Schaltlichtbogen auf Isolierstoffe. 1.4.2.6 Mechanische Deformation durch Schaltlichtbogen . 1.4.3 Chemische Reaktionen mit organischen Substanzen 1.4.3.1 Organo-Metallverbindungen mit Wolfram ..... 1.4.3.2 EinflufS organischer Dampfe. . . . . . . . . . . .. 1.4.3.2.1 Reibungspolymerisation ("Brown Powder"-Bildung) . 1.4.3.2.2 Statische Polymerbildung . . . .. 1.4.3.2.3 Verkokung organischer Schichten . . 1.4.3.2.4 "Kontaktaktivierung". . . . . . . . . 1.4.4 EinflufS siliziumhaltiger Substanzen . 1.4.5 SpannungsrifSkorrosion 1.4.5.1 Tragerwerkstoffe..... ... 1.4.5.2 Kunststoffteile......... 1.4.6 Korrosion durch HandschweifS.

Literatur ..

2 Werkstoffe .

2.1 Schmelztechnisch hergestellte Kontaktwerkstoffe (E. Vinaricky) 2.1.1 Silber (Ag) (A. Keil u. K. E. Saeger, iiberarbeitet VOn K. E. Saeger) 2.1.1.1 Reines Silber . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.1.1 Physikalische und technologische Kennwerte . 2.1.1.1.2 Chemische Eigenschaften. . . 2.1.1.1.3 Technologische Eigenschaften 2.1.1.1.4 Anwendungen . . . . . . . . 2.1.1.2 Legierungen des Silbers .... 2.1.1.2.1 EinfiuB geringer Zusatze von Gold, Palladium oder Platin 2.1.1.2.2 Silber-Legierungen mit Unedelmetallen. . . . . . . . . . 2.1.1.2.3 Silber-Palladium-Legierungen mit hOheren Palladiumgehalten . 2.1.1.2.4 Sonstige anlaufbestandige Silberlegierungen. 2.1.1.2.5 Silber-Cadmium-Legierungen . 2.1.2 Gold (Au) .................. . 2.1.2.1 Reines Gold. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Inhaltsverzeichnis

174 174 175 177 178 178 178 179 180 180 183 184 186 186 186 187 187

201

201 202 202 203 203 204 205 206 206 207 209 210 210 210 210

2.1.2.1.1 Physikalische und technologische Kennwerte . 210 2.1.2.1.2 Chemische Eigenschaften. . . . . . . . . . . . 211 2.1.2.1.3 Technologische Eigenschaften undAnwendungen. 211 2.1.2.2 Legierungen des Goldes . . . . . . . . . . . . . . 212 2.1.2.2.1 Zwei- und Mehrstofflegierungen mit den Komponenten Silber und Kupfer. 212 2.1.2.2.2 Legierungen mit Nickel und Kobalt . . . . . . . . . . . . . . . . 214 2.1.2.2.3 Legierungen auf der Basis von Gold-Palladium. . . . . . . . . . 216 2.1.2.2.4 Anlaufbestandige Legierungen mit stark reduziertem Goldgehalt. 216 2.1.3 Palladium (Pd) . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 2.1.3.1 Reines Palladium. . . . . . . . . . . . . . . . 216 2.1.3.1.1 Physikalische und technologische Kennwerte . 217 2.1.3.1.2 Chemische Eigenschaften. . . . . . . . . . . . 217 2.1.3.1.3 Technologische Eigenschaften undAnwendungen. 218

Inhaltsverzeichnis

2.l.3.2 Legierungen des Palladiums ......... . 2.l.3.2.1 PdAg40 und Palladium-Mehrstofflegierungen. 2.l.3.2.2 Palladium-Kupfer-Legierungen ....... . 2.l.3.2.3 Legierungen mit Nickel, Wolfram, Ruthenium und Iridium 2.1.4 Platin (Pt) . . . . . . . . . . . . . . . . ... 2.1.4.1 Reines Platin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4.1.1 Physikalische und technologische Kennwerte . . . . 2.1.4.1.2 Chemische Eigenschaften. . . . . . . . . . .... 2.1.4.1.3 Technologische Eigenschaften und Anwendungen. 2.1.4.2 Legierungen des Platins. . . . . . . . . . . . . . . 2.1.5 Sonstige Platinmetalle . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Pulvermetallurgisch hergestellte Kontaktwerkstoffe (R. Imm) 2.2.1 Allgemeine Bemerkungen . . . . . . . . . . . 2.2.2 Pulvermetallurgisch hergestellte reine Metalle. . 2.2.2.1 Wolfram (W). . . . . . . . 2.2.2.2 Molybdan (Mo) .. . 2.2.2.3 Rhenium (Re) ... . 2.2.3 Verbundwerkstoffe . 2.2.3.1 Sinterverfahren ... 2.2.3.2 Verbundwerkstoffe aus Metall-Metall 2.2.3.2.1 Silber-Nickel . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.2.2 Ersatzwerkstoffe fiir Silber-Nickel (Y. Behrens) .. 2.2.3.2.3 Silber-Wolfram, Silber-Molybdan (R. Imm) ...... . 2.2.3.2.4 Kupfer-Wolfram .................... . 2.2.3.3 Verbundwerkstoffe aus Metall-Metalloxid (Y. Behrens) . 2.2.3.3.1 Einleitung. . . . . . . . . . . . . . .. 2.2.3.3.2 Herstellungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.3.3 Silber-Metalloxid-Kontaktwerkstoffe. . . . . . . . . . 2.2.3.3.4 Materialdaten von Silber-Metalloxid-Werkstoffen ... 2.2.3.3.5 Anmerkungen zum Einsatz cadmiumhaltiger Werkstoffe . 2.2.3.4 Verbundwerkstoffe aus Metall-Metalloid 2.2.3.4.1 Silber-Graphit (R. Imm u. E. Vinaricky) . 2.2.3.4.2 Silber-Graphit mit Graphit-Fasern .... 2.2.3.4.3 Kupfer-Graphit. . . . . . . . . . . . . . 2.2.3.5 Verbundwerkstoffe aus Metall-Metallcarbid . 2.2.3.5.1 Silber-Wolframcarbid. . . . . . . . . . . .. 2.2.3.6 2.2.3.6.1 2.2.3.6.2 2.3

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4

2.4.1 2.4.2

Verbundwerkstoffe aus drei und mehr Komponenten . Silber-Nickel-Graphit ............... . Silber-Wolframcarbid-Graphit. . . . . . . . . . Spezielle Kontaktwerkstoffe fur Vakuumschalter (K. E. Saeger u. E.Vinaricky) .......... . Kupferlegierungen . . . . . . . . . . . . . . . . Verbundwerkstoffe auf der Basis von Refraktarmetallen. Verbundwerkstoffe auf der Basis von CuCr . . . . . . . Galvanisch hergestellte Kontaktwerkstoffe (H. GroBmann u. A. Keil, iiberarbeitet von H. GroBmann) . Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verfahren der galvanischen Metallabscheidung . . . . . . .

XIII

218 218 218 220 220 220 220 221 221 221 222 223 223 223 223 226 227 228 228 230 230 232 234 236 238 238 239 246 249 249 251 251 254 255 255 255 256 257 257

258 259 259 261

264 264 264

XIV Inhaltsverzeichnis

2.4.2.1 Galvanische Abscheidung von Silber. . . . . 265 2.4.2.2 Galvanische Abscheidungen von Gold. . . . 265 2.4.2.3 Galvanische Abscheidung der Platinmetalle . 267 2.4.2.4 Galvanische Abscheidung von Kupfer . 268 2.4.2.5 Galvanische Abscheidung von Nickel . . . . 268 2.4.2.6 Galvanische Abscheidung von Zinn . . . . . 268 2.4.3 Stromlose Verfahren der Metallabscheidung. 269 2.4.3.1 Ionenaustauschverfahren....... 269 2.4.3.2 Reduktionsverfahren......... 270 2.4.3.2.1 Stromlose Abscheidung von Kupfer . 270 2.4.3.2.2 Stromlose Abscheidung von Nickel . 270 2.4.3.2.3 Stromlose Abscheidung von Nickel/Gold 270 2.5 Kohle und Graphit (e) (w. Bahrs). . 272 2.5.l Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . 272 2.5.2 Kristallgitter und Gleiteigenschaften. . . 272 2.5.3 Herstellungsverfahren und Werkstoffgruppen. 274 2.5.3.1 Hartkohle, Naturgraphit und Kohlegraphit . 275 2.5.3.2 Elektrographit 275 2.5.3.3 Spezialgraphit............. 275 2.5.3.4 Metallgraphit............. 275 2.5.3.5 Variationsbreite bei der Herstellung . 276 2.6 Elektrisch leitende Polymere (M. Streuli, uberarbeitet von E. Vinaricky) . 276 2.6.1 Einfuhrung..................... . . . . . . . . . . . 276 2.6.2 Elastomere (Kautschuke). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 2.6.3 Silikonkautschuke als Tragermaterial fur elastische Kontaktwerkstoffe . 278 2.6.4 Anwendungsformen......... 280 2.6.4.1 Folien mit isotroper Leitfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 2.6.4.2 Folien mit anisotroper Leitfahigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . 281 2.7 Kontakttrager- und Leiterwerkstoffe (P. Schuler u. E. Vinaricky) . 283 2.7.1 Aluminium undAluminiumlegierungen 283 2.7.1.1 Reinaluminium (Al) . . . . . . 283 2.7.1.2 Aluminiumlegierungen..... 284 2.7.2 Kupfer und Kupferlegierungen. 285 2.7.2.1 Technisch reines Kupfer (eu) . 285 2.7.2.1.1 Herstellung und Eigenschaften. 285 2.7.2.1.2 Anwendungen . . . . . . . . . 287 2.7.2.2 Naturharte Kupferlegierungen . 288 2.7.2.2.1 Niedriglegierte Kupferlegierungen. 289 2.7.2.2.2 Kupfer-Zink-Legierungen (Messing). 292 2.7.2.2.3 Kupfer-Zinn-Legierungen (Zinnbronze). 296 2.7.2.2.4 Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen (Neusilber) . 298 2.7.2.2.5 Kupfer-Silber-(eadmium)-Legierungen (Silberbronze). 302 2.7.2.2.6 Sonstige naturharte Kupferlegierungen . . . . . . . 305 2.7.2.3 Aushartbare Kupferlegierungen . . . . . . . . . . . 306 2.7.2.3.1 Kupfer-Beryllium-Legierungen (Berylliumbronze) . 308 2.7.2.3.2 Sonstige aushartbare Kupferlegierungen. . . . 314 2.7.2.4 Neuere Kupferlegierungen . . . . . . . . . . . 319 2.7.2.5 Weitere Eigenschaften von Kupferlegierungen. 321

Inhaltsverzeichnis

2.7.2.5.1 Mechanische Eigenschaften ........ . 2.7.2.5.2 Verhalten unter thermischer Beanspruchung 2.7.2.5.3 Technologische Eigenschaften ....... . 2.7.2.5.4 Chemische Eigenschaften .......... . 2.7.2.5.5 Vergleichende Bewertung der Kupferwerkstoffe .

2.7.3 Nickel und Nickellegierungen 2.7.3.1 Technisch reines Nickel (Ni) . 2.7.3.2 Nickellegierungen ..... 2.7.3.2.1 Nickel-Kupfer-Legierungen . 2.7.3.2.2 Nickel-Beryllium ...... . 2.7.4 Tragerwerkstoffe auf Eisenbasis 2.7.4.1 StahL........ 2.7.4.2 Chrom-Nickel-Stahl

3

3.1

3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.5.1 3.1.5.2 3.2

3.2.1 3.2.2 3.2.2.1

3.2.2.2 3.2.2.3 3.2.2.4 3.2.3 3.2.3.1 3.2.3.2 3.2.3.3 3.2.3.4 3.2.3.5 3.2.3.6 3.2.3.7 3.2.4 3.2.4.1 3.2.4.2 3.2.4.3 3.2.4.4 3.2.5

Literatur ..... .

Technologien fur die Herstellung von Kontaktteilen.

Herstellung von Einzelkontakten (A. Keil u. E. Vinaricky, uberarbeitet von E. Vinaricky) Massive Kontaktniete. . . . . . . . . Plattierte Kontaktniete . . . . . . . . Niete mit geloteten Kontaktauflagen . Kontaktkugeln . . . . . . Kontaktplattchen. . . . . Massive Kontaktplattchen AufschweiBkontakte . . . Herstellung von Halbzeugen (u. Harmsen u. A. Keil, uberarbeitet von E. Vinaricky) Massive Halbzeuge . . . . . . . Edelmetallplattierte Halbzeuge . WarmpreBschweiBen. . . . . .

Walzplattieren . . . . . . . . . Bandloten ("TopJay"-Verfahren) . RollennahtschweiBen. . . . . . . Galvanisieren (H. GroBmann u. A. Keil, uberarbeitet von H. GroBmann) Galvanisieren von Massenteilen . . . . . Galvanisieren von Bandern und Drahten . . . Selektivgalvanisieren . . . . . . . . . . . . . . Gold-Einsparung durch Selektivgalvanisieren . Hochleistungselektrolyte. . . . . . . . . . . . Puls-Plating. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bemerkungen zum Einsatz dunner Goldschichten Beschichten uber die Gasphase (I. Gyory, uberarbeitet von E. Vinaricky) . Hochvakuumbedampfen. . . . . . Kathodenzerstauben ("Sputtern") ........ . Ionenplattieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chemisches Dampfplattieren ("CVD" -Verfahren). Sonderverfahren zum Edelmetallplattieren ( H. Heinzel u. E. Vinaricky) .

xv

322 325 327 328 328 328 328 330 330 331 333 333 333 333

339

340 340 340 342 343 343 343 344

345 345 346 346

348 349 350 351 351 352 353 357 357 358 358 359 359 360 361 361 361

XVI Inhaltsverzeichnis

3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9 3.3

3.3.l 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 3.3.2.5 3.3.2.5.1 3.3.2.5.2 3.3.3

Kontaktprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thermisch verzinnte ("feuerverzinnte") Bander. Stufengefraste Bander . . . . . . . . . . . . . . Vergleich der verschiedenen Beschichtungsverfahren . Bestiickungsverfahren fiir Einzelkontakte (H. Heinzel u. A. Keil, iiberarbeitet von H. Heinzel u. E. Vinaricky) Mechanische Verbindungsverfahren (Nietverfahren) Loten .... Flammloten. . . . Of en lOt en ..... WiderstandslOten . Induktionsloten. . Priifung von Lotverbindungen . Zerstorende Priifung. . . ZerstOrungsfreie Priifung. SchweiBen ....... .

3.3.3.1 WiderstandsschweiBen .. 3.3.3.1.1 Vertikal-DrahtaufschweiBen . 3.3.3.1.2 Horizontal-ProfilabschnittschweiBen 3.3.3.1.3 PlattchenschweiBen ..... 3.3.3.1.4 KugelschweiBen. . . . . .. 3.3.3.2 AbbrennstumpfschweiBen. 3.3.3.3 UltraschallschweiBen .... 3.3.3.4 3.3.3.5 3.3.3.6 3.3.3.7 3.3.4 3.4 3.4.1 3.4.2

4

LaserschweiBen. . . . . . . Spezielle Verbindungsverfahren Priifung von SchweiBverbindungen . Beanspruchung der Verbindungszone im Schaltbetrieb (E. Vinaricky) . Anmerkungen zur Wahl der Verbindungsverfahren. . . Kohlebiirsten (W. Bahrs) ................ . Stromiibertragung auf Kommutatoren und Schleifringe Stromabnehmer fur elektrische Bahnen . Literatur .................... .

Anwendungsbeispiele fUr elektrische Kontakte

362 363 363 364

365 365 366 369 369 369 370 371 372 372 373 374 374 375 376 377 377 378 378 379 380 381 382 383 383 385 386

389

4.1 Einfiihrung (A. Keil u. E. Vinaricky, iiberarbeitet von E. Vinaricky). 389 4.2 Geschlossene Verbindungen fur dauerhafte Stromfuhrung . 389 4.2.1 Feste Verbindungsstellen. . . . . . . . . . . . . 389 4.2.1.1 Feste Verbindungen in der Nachrichtentechnik . 389 4.2.1.1.1 Losbare Schraubverbindungen. . . . . . . . . 390 4.2.1.1.2 Nichtlosbare Lot- und SchweiBverbindungen . . 390 4.2.1.1.3 Nichtlosbare Bondverbindungen (F. Kaspar) . . 390 4.2.1.1.4 Nichtlosbare mechanisch erzeugte PreBverbindungen

(A. Keil u. E. Vinaricky, iiberarbeitet von E. Vinaricky) 391 4.2.1.2 Feste Verbindungen in der Energietechnik. . . 395 4.2.1.2.1 Nichtlosbare Lot- und SchweiBverbindungen . 396 4.2.1.2.2 Losbare Schraubverbindungen. . 396 4.2.1.2.3 Nichtlosbare PreBverbindungen . . . . . . . . 398

Inhaltsverzeichnis

4.2.2 4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.2.3 4.2.2.4

Steckverbinder 0. Horn) . . . . . . . . .. Anwendungsgebiete von Steckverbindern . Ausfuhrungsformen von Steckverbindern . Funktionelle Anforderungen an Steckverbinder . Autbau und Funktionselemente von Steckverbinderkontakten .

4.2.2.4.1 Prinzipieller Aufbau eines Einzelkontaktes ........... . 4.2.2.4.2 EinfluBgroBen und Federverhalten des Kontaktfederelementes . 4.2.2.5 Werkstoffe und Beschichtungen fur Steckverbinderkontakte . 4.2.2.5.1 Kontakttragerwerkstoffe . . . . . . . 4.2.2.5.2 Anforderungen an die Beschichtung . 4.2.2.5.3 Beschichtungsverfahren . . . 4.2.2.5.4 Edelmetallbeschichtungen . . . . . . 4.2.2.5.5 Unedelmetallbeschichtungen. . . . . 4.2.2.6 Funktionelle Eigenschaften von Steckverbinderkontakten. 4.2.2.6.1 Gesamtdurchgangswiderstand. . . . . . . . . 4.2.2.6.2 Strombelastbarkeit von Kontakten. . . . . . . . . . . 4.2.2.6.3 Steck- und Ziehkrafte und VerschleiBverhalten . . . . 4.2.2.7 4.2.3 4.2.3.1 4.2.3.2 4.2.3.3 4.2.3.4 4.2.3.5 4.3 4.3.1

Steckverbinder fur die Energietechnik (E. Vinaricky) . Metallische Gleitkontakte. Einleitung. . . . . . . . . . . . . Schleifringubertrager. . . . . . . Gleitkontakte in Potentiometern . Gleitkontakte in Dreh-, Schiebe- und Codierschaltern Gleitkontakte in Kleinstmotoren . Schaltgerate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schalter ........................ .

XVII

401 401 401 403 403 403 405 407 407 409 410 410 412 414 414 415 417 420 421 421 421 423 425 426 429 429

4.3.1.1 Hoch- und Mittelspannungs-, Netz- und Verbraucherschalter (W. Rieder). 429 4.3.1.1.1 Funktionsarten der Schalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 429 4.3.1.1.2 Loschverfahren und Schaltmedien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 437 4.3.1.1.3 Bemerkungen zum Lichtbogenverhalten in Dusenkontaktanordnungen mit

stromendem Schaltmedium 0. Kaminski, uberarbeitet von E. Vinaricky) 442 4.3.1.1.4 Vakuumschalter (M. Lindmayer). . . . . . . . . . 445 4.3.1.2 Niederspannungs-Schutzschalter.......... 457 4.3.1.2.1 Motorschutzschalter (R. Baumeister u. F. Berger) . 457 4.3.1.2.2 Leistungsschalter (F. Berger u.R. Kriechl) . . 465 4.3.1.2.3 Leitungsschutzschalter 0. Wolf) . . . . . . . 477 4.3.1.2.4 Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (E. Popa). 488 4.3.1.3 Niederspannungs-Verbraucherschalter . . . 495 4.3.1.3.1 Leer- und Lastschalter

(H. Meyer u. H. Muller, uberarbeitet von E. Vinaricky) . 495 4.3.1.3.2 Schutze (G. Schrother) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496 4.3.1.3.3 Nockenschalter (K.-H. Schneider) . . . . . . . . . . . . 503 4.3.1.3.4 Installationsschalter (Lichtschalter) (A. Keil; uberarbeitet von E. Vinaricky). 508 4.3.1.3.5 Schalter fur Hausgerate (H. Linnemann) 509 4.3.1.4 Steuer- und Hilfsstromschalter. 513 4.3.1.4.1 Hilfsschutze 0. Bolz) . 513 4.3.1.4.2 Relais 0. Weiser) . . . . . . . . 518

XVIII

4.3.1.4.3 Mikroschalter (Schnappschalter) (A. Keil, uberarbeitet von W. Moller u. E.Vinaricky)

4.3.1.4.4 Induktive Naherungsschalter (E. Vinaricky) .... . 4.3.1.4.5 Tasten und Automobilbedienschalter . . . . . .. .

Inhaltsverzeichnis

531 536 537

4.3.2 Schmelzsicherungen (L. Vermij, uberarbeitet von K.-H. Schroder) . 545 4.3.2.1 Einleitung........... 545 4.3.2.2 Bauweise von Sicherungen. . 548 4.3.2.2.1 Hochspannungssicherungen. 548 4.3.2.2.2 Niederspannungssicherungen 548 4.3.2.3 KenngroBen einer Sicherung . 550 4.3.2.3.1 Strombegrenzung einer Sicherung. 551 4.3.2.3.2 Zeit-Strom-Charakteristik und Nennstromstarke . 553 4.3.2.3.3 Ausschaltcharakteristik und Meyersche Konstante 557 4.3.2.3.4 Lichtbogenzeit und Lichtbogenarbeit 561 4.3.2.4 Schmelzleiterwerkstoffe....... 564 4.3.2.4.1 Werkstoffe und Verwendungsformen 564 4.3.2.4.2 Anwendungsgebiete 566

5

5.1 5.2 5.3 5.4

5.4.1 5.4.1.1 5.4.1.2 5.4.1.3 5.4.1.4 5.4.1.5 5.4.1.6 5.4.1.7 5.4.2 5.4.2.1 5.4.2.2 5.4.2.3 5.4.3 5.4.3.1 5.4.3.2 5.4.3.3 5.4.3.3.1 5.4.3.3.2 5.4.3.4 5.5

5.5.1 5.5.2

Literatur . . . 567

Priifverfahren

Verschiedene Begriffe (E.Vinaricky) ............... . KorrosionsprUfungen (u. Mayer, uberarbeitet von E. Vinaricky) . Methoden der Oberflachenanalyse. . . . . . . ..... . PrUfung von Kontaktschichten (H. GroBmann u. A. Keil, uberarbeitet von H. GroBmann u. E. Vinaricky). Schichteigenschaften . Schichtdicke . . . . Porositat ...... . Korrosionsverhalten . Temperaturverhalten . Harte ........ . Duktilitat ...... . Elektrische Leitfahigkeit Funktionseigenschaften ReibverschleiB . . . Kontaktwiderstand ... Schaltverhalten. . . . . Technologische Eigenschaften Haftfestigkeit . . . . . . Lotbarkeit. . . . . . . . Bondbarkeit (F. Kaspar) Prufverfahren. . . . . . Schichtsysteme . . . . . Diffusionsverhalten (E. Vinaricky) . Priifverfahren in cler Informationstechnik 0. Weiser) .

Messung des Kontaktwiderstandes . Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

575

575 576 582

584 585 585 585

587 587 588 589 589 590 590 590 592 593 593 594 594 595 596 597 600

601 602

Inhaltsverzeichnis

5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6

5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.2.1 5.6.2.2 5.6.3 5.6.3.1 5.6.3.2 5.6.4 5.6.4.1

5.6.4.1.1 5.6.4.1.2 5.6.4.2 5.6.4.2.1 5.6.4.2.2 5.6.5

6

6.1 6.2 6.3 6.4

Lebensdauerkriterien . Ermittlung der Lebensdauer . Pruftechnik. . . . . . . . . . Aufklarung von Schadensfallen.

Prufverfahren in der Energietechnik (K.-H. Schroder) Einfuhrung . . . . . . . . . . . . . . Werkstoffkundliche Untersuchungen Mikroskopische Verfahren . Raumliche Megverfahren. SchnellprUfstande. Einschaltvorgang . . . . Ausschaltvorgang. . . . PrUfung im Schaltgerat . Prutbestimmungen nach DIN-VDE . Elektrische Lebensdauer . . Dbertemperatur . . . . . .

Analyse der Schaltvorgange. Einschaltvorgang . . . . . . Ausschaltvorgang. . . . . . Vergleich der Prufverfahren Literatur ......... .

Einsatzbereiche elektrischer Schaltkontakte und ihre Zukunftsperspektiven . . . . . . . . . . . .

Anwendungsbereiche der Kontaktwerkstoffe (E. Vinaricky). Technologische Gestaltung der Kontaktstellen. WerkstoftbestUckung von Kontaktstellen . . . Tabellen .................... .

.........

XIX

603 603

605 607

609 609 610 610 611 612 612 615 618 618 618 620

620 621 627 631 633

637

637 639 639 640

6.4.1 Technologische Gestaltung von Kontaktstellen 640 6.4.2 Bestuckung von Kontaktstellen. . . . . . . . . 643 6.5 Die Zukunft elektrischer Schaltkontakte unter dem Einflug elektronischer

Bauelemente (K.-H. Schroder). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 646 6.5.1 Schaltprinzipien im Dberblick. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 646 6.5.2 Gegenuberstellung von elektronischen und elektromechanischen Schaltern

in der Nachrichten- und Informationstechnik. 651 6.5.2.1 Typische Merkmale beider Schalter-Arten . 651 6.5.2.2 Anwendungsbereiche. 655 6.5.2.2.1 Fernmeldetechnik . . . . 655 6.5.2.2.2 Datentechnik . . . . . . . 656 6.5.2.2.3 Automatisierungstechnik. 656 6.5.2.2.4 Unterhaltungselektronik . 656 6.5.2.2.5 Konsumelektronik . . . . 656 6.5.2.3 Zukunftsperspektiven.. 656 6.5.3 Gegenuberstellung von elektronischen und elektromechanischen Schaltern

in der Energietechnik. . . . . . . . . . . . 657 6.5.3.1 Typische Merkmale beider Schalter-Arten . 657 6.5.3.2 Anwendungsbereiche............ 659

xx

6.5.3.2.1 Hochspannungs-Energieverteilung 6.5.3.2.2 Industrie-Schaltgerate .. 6.5.3.2.3 Installations-Schaltgerate ..... . 6.5.3.2.4 Schalter fUr Hausgerate ...... . 6.5.3.2.5 Schalter fUr Bahnen und Elektrofahrzeuge. 6.5.3.2.6 Schalter in Kraftfahrzeugen ...... . 6.5.4 Zukunftsperspektiven.......... 6.5.5 Zusammenfassende SchluBfolgerungen .

7

7.1 7.2 7.3

7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4

Literatur ................ .

Anhang.

Berechnung von Biegefedern 0. Horn) ..... . Strombelastbarkeit von Steckverbinderkontakten . Kontaktpflege- und Reinigungsmittel (A. Keil, iiberarbeitet von E. Vinaricky) ..... . Reinigung stark verschmutzter Kontakte. Sprays fUr den Korrosionsschutz . Kaltespray. Tabellen.

Sachverzeichnis. .

Inhaltsverzeichnis

659 659 661 661 661 661 662 663 663

665

665 667

669 669 670 670 670

673