Stangen und Profile –
Aurubis BARS&PROFILES

Die Extrusionsexperten von Aurubis unterstützen Entwicklungsingenieure dabei, komplexe Kupferprofile für Schaltanlagenkontakte zu entwerfen.

Schutz des Stromkreises bei Überlast und Kurzschluss 

Leitungsschutzschalter bilden einen wesentlichen Bestandteil des Schutzsystems jedes Elektrizitätsnetzes. Bei Überlast oder einem Kurzschluss schalten sie den Stromkreis automatisch ab und schützen so das Netz und seine Geräte vor Beschädigungen. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, von Miniatur-Leitungsschutzschaltern, die einzelne Haushaltsgeräte schützen, bis hin zu großen Geräten, die für die Anwendung in Hochspannungsstromkreisen in Industrie- und Versorgungsnetzen bestimmt sind.

Leitungsschutzschalter müssen große Lasten tragen können, ohne sich übermäßig zu erhitzen. Sie müssen auch in der Lage sein, den thermischen und mechanischen Auswirkungen des maximalen Kurzschlussstroms, der durch den Stromkreis fließen kann, zu widerstehen. Durch die Öffnung des Stromkreises entsteht ein Störlichtbogen zwischen den sich voneinander entfernenden Kontakten. Dieser Störlichtbogen muss durch den Schutzschalter kontrolliert eingedämmt, abgekühlt und gelöscht werden.
 
Es gibt viele verschiedene Arten von Leitungsschutzschaltern, die sich hauptsächlich durch die folgenden Merkmale unterscheiden:

• Durch das Medium, das zum Löschen des Lichtbogens verwendet wird. Dabei kann es sich um Luft, Vakuum, Öl oder um ein Isoliergas wie Schwefelhexafluorid (SF6) handeln.
• Die Art, auf die der Mechanismus, der die Verriegelung löst, ausgelöst wird. Bei Niederspannungsschaltern kann es sich hierbei um einen thermischen (Bimetallstreifen) oder einen magnetischen (Magnetspule) Auslöser handeln oder um eine Kombination der beiden Mechanismen. Die meisten Mittel- und Hochspannungsschalter enthalten strommessende Schutzrelais, die mit einem Stromwandler arbeiten. Einige Mittelspannungsschalter arbeiten mit einem mikroprozessorgesteuerten elektronischen Auslöser. Die Energie wird in der Regel durch eine Magnetspule, einen Motor oder durch Druckluft geliefert.
• Sie können gleichzeitig für eine oder für drei Phasen eingesetzt werden.

Leitungsschutzschalterkontakte verwenden komplexe Kupferprofile. Auch die Wicklungen der Magnetspulen und der Stromwandler bestehen aus Kupferdraht. Viele weitere Komponenten enthalten ebenfalls Kupfer. Dazu gehören unter anderem Bimetallstreifen, Kabelmuffen, Sammelschienenanschlüsse und elektronische Steuerungen.

Die schnelle Erschließung eines neuen Produktmarkts ist entscheidend

Leitungsschutzschalter sind bislang kaum standardisiert. Zusammen mit der Tatsache, dass Schutzschalter nur eine geringe Lebensdauer haben, resultiert dies in einem dynamischen, stark diversifizierten Markt. Die Hersteller einwickeln regelmäßig neue Produkte, die immer kompakter, kostengünstiger und langlebiger sind. Daher ist eine effiziente und schnelle Produktentwicklung in diesem Markt ein wichtiger Wettbewerbsvorteil.

Aurubis-Experten − Teil Ihres Ingenieursteams

Die Aurubis-Experten können die Hersteller von Leitungsschutzschaltern bei der Entwicklung optimaler Kupferprofile für Schalterkontakte unterstützen. Unser Team verfügt in diesem Bereich über einzigartige Erfahrungen und kann auf entsprechend ausgestattete Labore zurückgreifen. Mit ihrer kommunikativen, lösungsorientierten Einstellung werden unsere Experten schnell zu einem wertvollen Teil Ihres Ingenieurteams. Sie können sich während der gesamten Produktentwicklung auf sie verlassen: Von der ersten Idee bis zur abschließenden Zertifizierung Ihres neuen Produkts.

Spezialisten für Extrusionswerkzeuge

Einer der Trümpfe unseres Entwicklungsteams ist unser umfangreiches Fachwissen im Bereich der Extrusionswerkzeuge. Unsere Ingenieure verfügen nicht nur über eine breite Palette an Konstruktionswerkzeugen, sondern sie wissen auch genau, welche Werkzeuge am besten für ein bestimmtes Verfahren geeignet sind und wie sie zum Einsatz kommen sollten. Auf diese Weise werden Einschränkungen bezüglich der Platzverhältnisse bereits in einem frühen Stadium der Produktentwicklung sichtbar. In enger Zusammenarbeit mit Ihrem Team werden unsere Fachleute dann Lösungsvorschläge erarbeiten, um diejenigen Einschränkungen und Konstruktionskonzepte, die sich bei minimalen Kosten durch die besten Eigenschaften auszeichnen, miteinander zu vereinen.

Flexible Entwicklung einer kleinen Prototypenserie

Bei der Entwicklung neuer Leitungsschutzschalter werden häufig Prototypen verwendet, um die Montage zu testen und um die elektrischen und mechanischen Eigenschaften zu prüfen. Aurubis verfügt über die richtigen Maschinen und die nötige Planungsflexibilität, um kurzfristig kleine Prototypenserien mit komplexen Kupferprofilen zu entwickeln.

Garantierte Formbeständigkeit
Das kontinuierliche Extrusionsverfahren von Aurubis liefert Kupferprofile in extrem homogener und beständiger Qualität. Wir stehen insbesondere für eine herausragende Formbeständigkeit unserer Kupferprofile, sowohl während der gesamten Entwicklungsphase als auch bei der anschließenden kommerziellen Herstellung des Produkts.

Aurubis bietet für den Einsatz in Schaltanlagen eine breite Palette extrem leitfähiger Formen und Größen an: Flachstangen, Rundstangen, Profile und Segmente

Ein wesentlicher Bestandteil des Elektrizitätssystems

Schaltanlagen beeinflussen direkt die Sicherheit, Verlässlichkeit und Flexibilität eines Elektrizitätssystems. Es gibt sie in elektrischen Netzstationen von Versorgungs- und Industrieanlagen sowie in den Stromversorgungssystemen von Gebäuden, in öffentlichen Nahverkehrssystemen und sogar in Schiffen.

Schaltanlagen haben zwei grundlegende Funktionen

• Sie beherbergen Geräte, die vor Überlast und Kurzschluss schützen, und stellen so die persönliche Sicherheit der Benutzer und die Integrität der Anlage sicher.
• Sie enthalten Geräte, welche die elektrische Spannung verteilen und steuern.

Zusätzlich können Schaltanlagen folgende Funktionen übernehmen

• Isolierung der Stromkreise von der Stromversorgung, um eine sichere Durchführung von Wartungsarbeiten oder eine Beseitigung von Störungen zu ermöglichen.
• An- und Abschaltung elektrischer Induktionsmotoren.
• Durchführung qualitativer oder quantitativer Messungen der Stromversorgung.

Schaltanlagen gibt es für alle Spannungsklassen, von 220 V bis zu 1.100 kV. Das Schaltanlagensystem wird im Inneren eines Schranks installiert, der entweder innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes montiert werden kann. Eine Ausnahme gibt es jedoch bei Hochspannungsanlagen: In einem solchen Fall wird der Schaltschrank im freien Raum positioniert.

Ein Schaltschrank besteht aus den folgenden drei Hauptteilen

• Schutz-, Steuer- und Messapparate/-geräte
• Sammelschienen aus Kupfer und Verteilersysteme, welche die ein- und ausgehenden Kabel mit den Geräten verbinden
• Das Gehäuse und die mechanischen Stützsysteme

Ein durchschnittlicher Schaltschrank enthält 80 kg Kupfer; allerdings hängt der Kupfergehalt stark vom jeweiligen Strom- und Spannungsbereich ab.

Aurubis-Kupfer wird in erster Linie für die hier vorgestellten Sammelschienen und Verteilersysteme verwendet, kommt aber auch in Sicherungen und Leitungsschutzschaltern zum Einsatz. Kleine Kupfermengen werden auch in anderen Geräten oder als Teil des Schaltschranks verwendet.

Noch mehr Leistung bei noch kleineren Schränken

Für Schaltanlagen, die innerhalb von Gebäuden montiert werden, ist der Platz oft beschränkt. Nun wurden neue Lösungen entwickelt, die es ermöglichen, noch leistungsfähigere Schaltanlagen in immer kleineren Schränken zu installieren. Ein Beispiel für eine solche Lösung ist die Verwendung von Sammelschienenprofilen mit Lamellen, die eine maximale Belüftung sicherstellen. Solche Sammelschienen halten die Temperaturen unterhalb der Grenzwerte, selbst wenn eine große Energiemenge innerhalb eines kleinen Schranks übertragen wird.

Die Beschränkung von Wirbelstromverlusten ist ein weiteres Argument für die Verwendung komplexer Sammelschienenprofile, vor allem für Hochspannungsschaltanlagen.

Die Aurubis-Produktpalette für Schaltanlagen: Für jede Anforderung das richtige Produkt

Aurubis bietet die perfekte Lösung für die steigende Nachfrage nach komplexen Sammelschienenprofilen. Unser Katalog für Flachbarren, Rundbarren, Segmente und Profile umfasst mehr als 300 Artikel in einer Vielzahl von Formen und Größen. Darüber hinaus haben wir im Auftrag renommierter OEMs mehr als 2.000 verschiedene Profilkonfigurationen entwickelt und produziert.

Exzellente Leitfähigkeit

Ein Nachteil komplexer Sammelschienenprofile besteht darin, dass sie den Widerstand erhöhen und daher zu Energieverlusten führen. Durch die Verwendung von Sammelschienen, die aus dem besonders reinem Aurubis-Kupfer bestehen, kann der Verlust der Leitfähigkeit zumindest teilweise ausgeglichen werden.

Tatsächlich weisen unsere Stangen und Profile thermische und elektrische Leitfähigkeitseigenschaften auf, die deutlich über den ETP-Kupferstandards liegen. Sie werden aus unseren eigenen, qualitativ hochwertigen Kathoden mit einem Kupferanteil von 99,995 % gefertigt.

Darüber hinaus sind unsere Kupferstangen aufgrund der durchdachten Konstruktion und der regelmäßigen Wartung unserer Werkzeuge weniger rau. Entsprechend ist der Energieverlust an elektrischen Verbindungen mit Aurubis-Kupferstangen geringer.

Diese niedrigeren Energieverluste verbessern die Gesamtbetriebskosten und die Umweltperformance der Anlage.

Einfache Handhabung und Montage

Aurubis-Stangen und Profile sind aufgrund ihrer Konstruktion unkompliziert und einfach anzuwenden. Die Stangen können leicht und sicher gebogen und ganz einfach beschichtet werden.

Aurubis bietet auch Rillenprofile für Schaltanlagenverbindungen ohne Schrauben und Löcher. Einige dieser speziellen Verbindungen ermöglichen die Montage der Schaltschränke vor Ort − sogar durch ungeschultes Personal.

Extrem konstante Produktqualität

Aurubis-Produkte stehen für allerhöchste Qualität. Unsere moderne Produktionstechnologie sorgt in Kombination mit unseren strengen Qualitätskontrollen für eine konsistente, zuverlässige und homogene Produktqualität.

Die außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit und Langlebigkeit von Aurubis-Kupfer machen es zum idealen Grundmaterial für alle Arten elektrischer Verteilersysteme.

Starkstromverteilung in Anlagen, Gebäuden oder Umspannwerken

Elektrische Verteilersysteme werden zur Übertragung eines Verbindungsstroms verwendet, wenn mehrere Stromkabel zusammengeführt werden. Solche Systeme bestehen normalerweise aus einem starren Kupferstück, typischerweise flachen Bändern oder Hohlbarren. Obwohl Kupfer das bevorzugte Material für Verteilersysteme ist, wird aufgrund des günstigeren Anschaffungspreises häufig auch Aluminium verwendet – trotz schwerwiegender Nachteile.

Der Querschnitt eines Kupfer-Verteilersystems wird durch die maximale Stromstärke, die das System aushalten muss, bestimmt. Der Querschnitt kann nur 10mm² oder bis zu 2.000mm² betragen.

Verteilersysteme kommen in den verschiedensten Anwendungen zum Einsatz. Ein Sammelschienen-Verteilersystem wird im Inneren elektrischer Geräte, in einem Schaltschrank oder im Umspannwerk eines Elektrizitätswerks verwendet. Schienenverteilersysteme oder gekapselte Leiter werden für die Hauptstromzufuhr in ein Gebäude genutzt oder stellen die Verbindungen zu großen Schaltanlagen her. Eine Steckschiene verteilt den Strom über die gesamte Länge oder Höhe eines Industriegebäudes.

Die Phasenleiter der Schienenverteiler können im Inneren desselben Gehäuses liegen (nicht isolierter Schienenverteiler), sie können durch eine geerdete Barriere voneinander getrennt sein (selektiver Schienenverteiler) oder sie können im Inneren eines separaten, geerdeten Metallgehäuses liegen (einphasig isolierter Schienenverteiler).

Die Anschlüsse an den Verteilersystemen werden im Allgemeinen verschraubt, geschweißt oder geklemmt.

Leitfähigkeit und Langlebigkeit als wesentliche Eigenschaften

Verteilersysteme sind für Hochspannungen bestimmt, daher ist ihre elektrische Leitfähigkeit eines der wichtigsten Parameter. Die Herstellung einer Sammelschiene oder eines Schienenverteilers aus gut leitendem Kupfer bringt auf verschiedenen Ebenen Vorteile:

Die Fähigkeit, in einem begrenzten Raum hohe Leistung zu übertragen

• Sammelschienen müssen manchmal auf sehr engem Raum installiert werden, etwa in einem Schaltschrank oder in anderen elektrischen Geräten.
• Die Kosten der Schienenverteiler-Gehäuse und der Unterkonstruktionen steigen mit der Größe des Leiters.

Geringe Energieverluste, die zu folgenden Ergebnissen führen:

• Die begrenzte Wärmeentstehung ist ein bedeutender Vorteil bei der Installation von Sammelschienen im Inneren kompakter Schaltschränke oder in anderen elektrischen Geräten.
• Die Kosten für Energie und die Lebensdauerkosten für die Installation werden gesenkt.
• Reduzierte CO2-Emissionen kommen der Umwelt zugute.
• Elektrische Installationen in Gebäuden und Umspannwerken sind für eine lange Nutzungsdauer ausgelegt, normalerweise für mehrere Jahrzehnte. Langlebigkeit ist daher eine weitere wichtige Qualität eines Verteilersystems.
• Die Stecker und Verbindungen müssen in der Lage sein, zyklischen Be- und Entlastungen zu widerstehen.
• Die Materialien, aus denen die Sammelschiene und die Schienenverteiler bestehen, müssen den mechanischen Kräften von Kurzschlussströmen widerstehen können.
• Das Sammelschienen-Material muss selbst in chemisch aggressiven Umgebungen korrosionsbeständig sein.

Hochleitfähige Kupferprofile in Premiumqualität

Reines Kupfer hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit, die nur von Silber übertroffen wird. Die Aurubis-Kupferprofile bewahren diese wichtige Qualität dank ihres außerordentlichen Reinheitsgrads. Sie werden aus unseren eigenen Kathoden mit einem Kupferanteil von 99,998 % gefertigt. In unserem hochmodernen Herstellungsprozess wird jede Anstrengung unternommen, um das Kupfermaterial vor allen Arten von Kontamination zu schützen. Dank dieses hohen Reinheitsgrades verfügen Aurubis-Kupferprofile über eine elektrische Leitfähigkeit, die deutlich über den ETP-Leitfähigkeitsstandards für Kupfer liegt. Dadurch ergeben sich im Hinblick auf Kompaktheit und niedrige Energieverluste viele Vorteile.

Das besonders reine Kupfer der Aurubis-Kupferprofile bietet im Vergleich zu niedriggradigerem Kupfer oder zu Aluminium zusätzlich die folgenden Vorteile:

Die Anschlüsse widerstehen den durch die Lastschwankungen verursachten Temperaturzyklen ohne wesentliche Beschädigungen.

Eine Zugfestigkeit von 260 bis 300  N/mm² (im Vergleich zu 50 bis 100 N/mm² für Aluminium) sorgt für die nötige mechanische Stärke, um Kurzschlussströmen zu widerstehen.

Selbst in chemisch aggressiven Umgebungen beschränkt sich die Korrosion auf die äußere Oberfläche und wirkt sich nicht auf die elektrischen Eigenschaften oder die mechanische Stärke der Aurubis-Profile aus.