Um Leitungsverluste durch Verlustwärme in Energienetzen zu reduzieren, wird die Blindleistung mit Hilfe von Kondensatorbänken kompensiert (Blindleistungskompensation). Dabei werden die Kondensatorbänke ein bis zweimal pro Tag zu- oder weggeschalten. Zur Blindleistungskompensation werden Vakuum-Leistungsschalter zum Schutz vor Kurzschlüssen in Kombination mit Lasttrennschaltern zum Schalten der Kondensatorbänke eingesetzt. Vakuum- Leistungsschalter mit verbesserten kapazitiven Schalteigenschaften würden beide Aufgaben - Schutz vor Kurzschlüssen und Schalten der kapazitiven Lasten -mit nur einem Schaltgerät ermöglichen. Vakuumschütze in Mittelspannungsschaltern verwenden ein Cu-Cr Kontaktmaterial. Typischerweise werden sie eingesetzt, um Wechselstromkreise verlässlich vor Kurzschlüssen zu schützen. Die eingesetzten Cu-Cr Materialien sind mit ihrem hervorragenden Kurzschlussausschaltverhalten auf diese Aufgabe zugeschnitten und optimiert. Sie zeigen allerdings nur mittelmässige Verschweissneigung und Erosionsbeständigkeit. Für Lasttrennschalter werden normalerweise W-Cu oder WC-Ag Kontaktmaterialien verwendet. Im Vergleich zu Cu-Cr Materialen besitzen sie eine deutlich höhere Erosionsbeständigkeit und eine geringere Verschweissneigung. Auf der anderen Seite sind diese Materialien nicht in der Lage, Kurzschluss-Lichtbögen verlässlich zu löschen. Üblicherweise werden Cu-Cr Materialien pulvermetallurgisch verarbeitet. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Herstellungsverfahren sowie der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Eigenschaften von Cu-Cr Materialien untersucht. Im Weiteren wurde der Einfluss von Kohlensto und Molybdän-Zusätzen auf die Eigenschaften von gesinterten Cu-Cr Materialien erforscht. Eine Prozessroute zum Flüssigphasensintern von Cu-Cr Materialien wurde entwickelt. Weiters wurden Prozessrouten zur Herstellung inltrierter Cu-Cr und Cu-Cr-Mo Materialien erarbeitet. Hierbei wurde im speziellen der Eekt von Inltrationstemperatur und isothermaler Zeit auf die Eigenschaften und Mikrostruktur dieser Materialien bestimmt. Während infltrierte Materialien deutlich deutlich höhere Festigkeiten als gesinterte Materialien aufweisen, sind ihre elektrischen Eigenschaften aber nur unwesentlich besser. Ferner hat sich gezeigt, dass die Eigenschaften von flüssigphasengesinterten Materialien und inltrierten Materialien sehr ähnlich sind.
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Power factor correction is used to reduce losses that occur due to magnetizing currents in power distribution systems. This power factor correction requires capacitor banks to be connected and disconnected to the distribution network. This correction uses vacuum interrupters and load-break switches in combination. Load-break switches provide capacitive switching capabilities and are switched once or twice per day. The vacuum interrupters provide fault current protection for the capacitor banks. There is an increasing demand for vacuum interrupters with improved load-breaking performance that allow for power factor correction without dedicated load-break switches. Medium voltage vacuum interrupters use a contact material based on the Cu-Cr system. The most common applications for vacuum interrupters are switching and/or protection of AC circuits. They must interrupt high fault currents with a high reliability. Vacuum interrupters and their Cu-Cr based contact materials are designed to that specic task. This material exhibits good short circuit performance as well as an average resistance to erosion and welding. Load-breaking switches are typically equipped with W-Cu or WC-Ag contact materials. These materials exhibit considerably higher resistance to welding and erosion compared to Cu-Cr materials. At the same time, these materials have considerably lower short circuit interruption capabilities. Cu-Cr materials are typically produced by solid state sintering. In this work, dierent manufacturing routes for Cu-Cr materials and the inuence of dierent processing parameters on material properties were determined. The eect of carbon and molybdenum on the properties of sintered Cu-Cr materials was investigated. Furthermore, processing routes for liquid phase sintered Cu-Cr materials as well as inltrated Cu-Cr and Cu-Cr-Mo materials were developed. The inuence of isothermal inltration time and temperature on their properties and microstructures was examined. While inltrated materials exhibit considerably higher strength, their electrical performance is only marginally better compared to sintered Cu-Cr materials. Properties of liquid phase sintered Cu-Cr materials were found to be very similar to inltrated Cu-Cr materials.
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Zusammenfassung in deutscher Sprache Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
