Entstehung von Übergangswiderständen

Durch die Verschraubung von Shunts auf einer Stromschiene entsteht eine Übergangsstelle, die thermische Verluste produziert und damit zu fehlerhaften Messergebnissen führen kann. Außerdem haben Übergangswiderstände beziehungsweise thermische Verluste einen negativen Einfluss auf das thermische Systemdesign, das bei immer kompakteren Systemen eine erhebliche Rolle spielt. Bei nicht optimal ausgelegten Systemen kann dies dazu führen, dass eine Entwärmung notwendig wird.  Das Ziel ist, diese Effekte bei der Verschraubung möglichst gering zu halten. Ein nicht zu unterschätzender Faktor dabei ist die jeweilige Materialkombination des Shunts und der Stromschiene. Je nach gewählten Werkstoffen sind Übergangswiderstände von wenigen µΩ möglich, aber im ungünstigen Fall auch von 200 bis 300 µΩ. Bei unpassenden Materialkombinationen und je nach Breite der Shunts können die Übergangswiderstände sogar höher als der eigentliche Messwiderstand sein. Das fällt gerade bei niederohmigen Shunts besonders ins Gewicht.

Wärmefluss aufgrund inhomogener Erwärmung

Ein weiterer ungünstiger Faktor ist die Entstehung eines Wärmeflusses durch den Shunt aufgrund einer inhomogenen Erwärmung der Messstelle, der thermische Verluste und damit einhergehend ungünstige Thermospannungen zur Folge haben kann. Wenn beispielsweise die Verbindung auf der rechten Seite des Shunts schlechter ist als auf der linken, entsteht dadurch an der rechten Verbindungsstelle eine höhere Verlustleistung. Automatisch findet dann ein Wärmeausgleich statt und ein Wärmefluss entsteht. Die Materialkombinationen und Widerstandslegierungen der Isabellenhütte zeichnen sich zwar durch eine sehr geringe Thermospannung gegenüber dem Standardmaterial Kupfer aus, dennoch ist diese durchaus messbar. Je größer das Temperaturdelta und der Wärmefluss ausfallen, desto stärker wird die entstehende Thermospannung, die wiederum Messfehler hervorruft.

Korrosion durch direkten Kontakt vermeiden

In Bezug auf den Korrosionsaspekt ist zu beachten, bestimmte Materialien wie zum Beispiel einen blanken Kupfer-Shunt und eine Aluminium-Stromschiene nicht direkt miteinander zu verbinden, um Korrosionsvorgänge zu vermeiden. Dies würde über die Zeit zu Fehlstellen in der Stromschiene führen. Gerade im Automobilsektor ist Aluminium ein gefragtes Material, um weiteres Gewicht einzusparen. Die Lösung kann eine Oberflächenveredelung sein, um die korrosiven Materialien zu trennen.

Die Isabellenhütte hat mehrere Tests unter Laborbedingungen durchgeführt, um zu ermitteln, welche Vor- und Nachteile sich bei verschiedenen Oberflächenkombinationen in Bezug auf oben genannte Effekte ergeben.

 

Übergangswiderstände lassen sich durch Oberflächenveredelung beeinflussen. Wie dies im Detail aussieht, zeigt der Beitrag im Folgenden.

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