Harte und weiche Oberflächen kombinieren

Ein sehr relevanter Aspekt für die Entstehung von Übergangswiderständen ist die Oberflächenfestigkeit der Shunts. Nickel-Phosphor ist eine recht harte Veredelung, während reines Kupfer weich ist und die Veredelung mit Zinn eine besonders weiche Oberfläche darstellt. Die erste Tabelle mit den exemplarisch erfassten Messwerten zeigt, welche Materialkombinationen sich diesbezüglich als nachteilig entpuppen. Wenn die Stromschiene genau wie der Shunt aus einem recht harten Material gefertigt ist, beispielsweise ebenfalls Nickel, ließen sich Übergangswiderstände von über 100 µΩ feststellen. Eine Kombination aus harten Oberflächen führt also zu einem deutlich erhöhten Übergangswiderstand. Mit verbesserter Konstruktion durch die Verwendung einer Isacon-Schraube ließ sich der Übergangswiderstand bereits in den Bereich von 10 bis 50 µΩ senken (Bilder 2 und 3).

Bild 2: Ein Shunt ohne Oberflächenveredelung in Verbindung mit einer Busbar aus Kupfer (beim Versuch durch einen weiteren Shunt ohne Oberflächenveredelung dargestellt) ergab einen Übergangswiderstand im Bereich von <10 bis 50 µOhm.

Bild 2: Ein Shunt ohne Oberflächenveredelung in Verbindung mit einer Busbar aus Kupfer (beim Versuch durch einen weiteren Shunt ohne Oberflächenveredelung dargestellt) ergab einen Übergangswiderstand im Bereich von unter 10 bis 50 µOhm. Isabellenhütte

Bild 3: Die Kombination aus Shunt mit Nickel-Phosphor-Oberfläche und Busbar aus gleichem Material (beim Versuch durch einen weiteren Shunt mit Nickel-Phosphor-Oberfläche dargestellt) erzielte durch Verwendung einer ISAcon-Schraube und -Unterlegscheibe einen geringeren Übergangswiderstand im Bereich von 10 bis 50 µOhm. Shunts

Bild 3: Die Kombination aus Shunt mit Nickel-Phosphor-Oberfläche und Busbar aus gleichem Material (beim Versuch durch einen weiteren Shunt mit Nickel-Phosphor-Oberfläche dargestellt) erzielte durch Verwendung einer Isacon-Schraube und -Unterlegscheibe einen geringeren Übergangswiderstand im Bereich von 10 bis 50 µOhm. Isabellenhütte

Der Übergangswiderstand fällt noch niedriger bei Kombination einer harten mit einer weichen Oberfläche aus. Wenn der Kunde also eine Nickelschiene verwendet, würde ein Shunt aus Kupfer oder ein verzinnter Shunt Sinn machen. Häufiger tritt jedoch der Fall auf, dass Kunden der Isabellenhütte Zinnschienen verwenden oder auch verzinnte Aluminiumschienen. Dafür eignet sich der NiP-Shunt gut. Die niederohmigste Variante wäre eine Zinn-Zinn-Verbindung. In einem kritischen Anwendungsfall sollte die Wahl eher auf eine „Weich-Weich“-Kombination fallen als auf ein härteres Material. Dennoch lassen sich auch bei einer „Hart-Weich“-Kombination die Übergangswiderstände in einen akzeptablen Bereich reduzieren. Dazu kommen noch weitere Einflussfaktoren wie die Breite der Shunts. Kamen statt Shunts mit einer Breite von 20 mm solche mit einer Breite von 36 mm zum Einsatz, ergab die gleiche Materialkombination geringere Übergangswiderstände. Nicht zu unterschätzen ist zusätzlich das Anzugsdrehmoment der verwendeten Schraube. Die Empfehlung der Isabellenhütte ist ein Wert von 15 Nm für die Befestigung einer M8-Schraube. Eine zu lockere Befestigung erhöht den Übergangswiderstand.

 

Weitere Stragegien zur Verringerung des Übergangswiderstands finden Sie auf der nächsten Seite.

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