ANALIZA KARAKTERISTIK ENOSMERNIH IN IZMENIČNIH … · taljivih varovalk. Primerjava karakteristik je izvedena najprej kot 2D simulacija s pomočjo programa EleFAnT2D, nato pa še

Borut Praznik

ANALIZA KARAKTERISTIK ENOSMERNIH IN IZMENIČNIH TALJIVIH VAROVALK

Magistrsko delo

Maribor, marec 2016

I

Analiza karakteristik enosmernih in izmeničnih taljivih varovalk

Študent: Borut Praznik

Študijski program: Študijski program druge stopnje

Smer: Močnostna elektrotehnika

Mentor: dr. Jože Pihler, red. prof.

Somentor:

Lektorica:

doc. dr. Peter Kitak

Jasmina Korat, diplomirana anglistka in diplomirana

slovenistka

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Jožetu Pihlerju

za pomoč in vodenje pri opravljanju magistrskega dela.

Prav tako se zahvaljujem somentorju doc. dr. Petru

Kitaku, g. Darku Kotniku ter vsem, ki so mi kakorkoli

pomagali pri pripravi magistrskega dela.

Posebna zahvala gre punci Petri, mami ter prijateljem,

ki so me vzpodbujali skozi celoten študij.

IV

ANALIZA KARAKTERISTIK ENOSMERNIH IN IZMENIČNIH

TALJIVIH VAROVALK

Ključne besede: varovalke, nizka napetost, enosmerna napetost, izmenična napetost, kožni

pojav, sosedstveni pojav.

UDK: 621.3.027(043.2)

Povzetek:

Magistrska naloga obravnava razliko med karakteristikami enosmernih in izmeničnih

taljivih varovalk. Primerjava karakteristik je izvedena najprej kot 2D simulacija s pomočjo

programa EleFAnT2D, nato pa še kot 3D simulacija s pomočjo programa EleFAnT3D.

V preskusnem laboratoriju ICEM – TC so bili izvedeni preskusi na enosmernih in

izmeničnih taljivih varovalkah. Nato so bili analizirani dobljeni simulacijski in merjeni

rezultati.

V

AN ANALYSIS OF THE CHARACTERISTIC OF AC AND DC LOW

VOLTAGE FUSES

Key words: fuses, low voltage, direct current, alternating current, skin effect, proximity

effect.

UDC: 621.3.027(043.2)

Abstract:

The master thesis discusses the difference between the characteristics of AC and DC low

voltage fuses. The comparison of the characteristics is executed firstly as a 2D simulation with

the help of the EleFAnT2D program and then as a 3D simulation with the help of the

EleFAnT3D program.

Tests on AC and DC low voltage fuses were executed in the testing laboratory ICEM – TC.

The obtained simulation and measured results were later analysed.

.

VI

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ........................................................................................................................................ 1

2 TEORIJA DELOVANJA VAROVALKE ................................................................................ 3

2.1 Opis delovanja taljive varovalke .................................................................................................... 5

2.1.1. NN taljive varovalke .................................................................................................................. 8

2.1.2. VN taljive varovalke ................................................................................................................ 13

3 STANDARDI ......................................................................................................................... 18

3.1 SIST EN 60269-1 [1] ...................................................................................................................... 21

4 TALJIVA VAROVALKA NH2 GG 400 A/500 V ............................................................ 30

4.1 Splošni podatki in izklopne karakteristike .................................................................................... 30

4.2 2D numerična analiza razporeditve toka v taljivem elementu varovalke NH2 gG 400 A/500 V .... 36

4.2.1 Analiza karakteristik taljivih elementov referenčnih dimenzij in frekvenc ................................... 36

Analiza karakteristik taljivih elementov pri povišani frekvenci ................................................ 38

4.2.3 Analiza karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani debelini taljivega

elementa 39

4.2.4 Analiza karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani razdalji med taljivimi

elementi 43

4.2.5 Analiza karakteristik taljivih elementov pri frekvenci 2500 Hz, debelini taljivega

elementa 0,09 mm in razdalji med taljivimi elementi 0,9 mm...................................................... 45

4.3 3D numerična analiza razporeditve toka v taljivem elementu varovalke NH2 gG 400 A/500 V .... 46

5 IZVEDBA PRESKUSOV V PRESKUSNEM LABORATORIJU ICEM – TC................ 50

5.1 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z referenčnim številom taljivih elementov .......... 53

5.2 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V s tremi taljivimi elementi .................................... 54

5.3 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z dvema taljivima elementoma ........................... 56

VII

5.4 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z enim taljivim elementom .................................. 57

6 ANALIZA REZULTATOV ................................................................................................... 60

7 SKLEP .................................................................................................................................... 75

8 VIRI IN LITERATURA ....................................................................................................... 78

9 PRILOGE ............................................................................................................................... 80

VIII

UPORABLJENI SIMBOLI

I-t karakteristika – tokovno časovna karakteristika

IN – nazivni tok varovalke

Imin – minimalni tok

Imax – maksimalni tok

IACC – trajno dovoljeni tok

I2t – joulov integral

tmin – minimalni čas

tmax – maksimalni čas

Uimp – impulzna napetost

Inf – netalilni konvencionalni tok

If – talilni konvencionalni tok

tv – talilni čas

Ip – pričakovani tok kratkega stika

I0 – mejni prepustni tok

J – tokovna gostota

B – gostota magnetnega pretoka

IX

UPORABLJENE KRATICE

EleFAnT – Electromagnetic Field Analysis Tools (Orodje za analizo elektromagnetnega

polja)

NN – nizka napetost

VN – visoka napetost

IEC – mednarodna elektrotehniška komisija

ISO – mednarodna organizacija za standardizacijo

ITU – mednarodna zveza za telekomunikacije

EN – evropski standard

CEN – Evropski komite za standardizacijo

CENELEC – Evropski komite za standardizacijo v elektrotehniki

ETSI – Evropski inštitut za telekomunikacijske standarde

SIST – Slovenski inštitut za standardizacijo

KT – kontaktne točke

PVC – polivinil klorid

AC – izmenični tok

DC – enosmerni tok

ETI d. d. – Elektroelement d. d.

THD – faktor celostnega harmonskega popačenja

X

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Različni tipi varovalk [12]..................................................................................... 4

Slika 2.2: Primer taljive varovalke [3]................................................................................... 7

Slika 2.3: Skica NN taljive varovalke [4] .............................................................................. 9

Slika 2.4: Izklopna karakteristika NN taljive varovalke [7] ................................................ 11

Slika 2.5: D0 NN taljive varovalke [8] ................................................................................ 13

Slika 2.6: Primer VN taljivih varovalk [10] ........................................................................ 14

Slika 2.7: Konstrukcija ETI VN taljive varovalke [10] ...................................................... 15

Slika 2.8: Področja delovanja za različne tipe varovalk [11] .............................................. 17

Slika 3.1: Naslovna stran standarda IEC 60269-1 [16] ....................................................... 21

Slika 4.1: Dimenzije varovalke NH2 gG 400 A/500 V (zgoraj) [21].................................. 31

Slika 4.2: Dimenzije varovalke NH2 gG 400 A/500 V (spodaj) [21] ................................. 31

Slika 4.3: NH2 gG 400 A/500 V [17] .................................................................................. 32

Slika 4.4: Izklopne I/t karakteristike za NH2 gG 400 A/500 V [18] .................................. 33

Slika 4.5: Izklopne karakteristike nestandardnih tokov za NH2 gG 400 A/500 V [18] ...... 34

Slika 4.6: Karakteristike mejnega prepustnega toka za NH2 gG 400 A/500 V [18] ........... 35

Slika 4.7: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – izmenični tok ......................................... 37

Slika 4.8: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – enosmerni tok ........................................ 37

Slika 4.9: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – frekvenca 100 Hz .................................. 38

Slika 4.10: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – frekvenca 500 Hz ................................ 39

Slika 4.11: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – frekvenca 2500 Hz .............................. 39

Slika 4.12: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – debelina 0,36 mm, frekvenca 50 Hz ... 40

Slika 4.13: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – debelina 0,36 mm, frekvenca 0 Hz ..... 40




XI


Slika 4.18: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 12 mm, frekvenca 50 Hz ....... 43

Slika 4.19: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 12 mm, frekvenca 0 Hz ......... 44

Slika 4.20: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 0,9 mm, frekvenca 50 Hz ...... 44

Slika 4.21: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 0,9 mm, frekvenca 0 Hz ....... 45

Slika 4.22: Analiza ekstremnega primera – izmenični tok .................................................. 46

Slika 4.23: Analiza ekstremnega primera – enosmerni tok ................................................. 46

Slika 4.24: Tokovna gostota na kontaktu varovalke............................................................ 47

Slika 4.25: Razporeditev tokovne gostote na oslabitvah taljivega elementa ....................... 48

Slika 4.26: 3D prikaz varovalke NH2 gG 400 A/500 V ...................................................... 48

Slika 5.1: Merilna proga ...................................................................................................... 51

Slika 5.2: Električna shema merilne proge .......................................................................... 51

Slika 5.3: Preskus z referenčnim številom taljivih elementov ............................................ 53

Slika 5.4: Preskus s tremi taljivimi elementi ....................................................................... 55

Slika 5.5: Preskus z dvema taljivima elementoma .............................................................. 56

Slika 5.6: Preskus z enim taljivim elementom .................................................................... 58

Slika 6.1: Prikaz kožnega pojava na primeru vodnika [20] ................................................. 60

Slika 6.2: Prikaz sosedstvenega pojava [20] ....................................................................... 62

Slika 6.3: Razmere v varovalki s pomočjo gostote magnetnega pretoka ............................ 63

Slika 6.4: Meritev preskusne varovalke pri frekvenci 55,10 Hz in toku 40,09 A ............... 65

Slika 6.5: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence pri štirih taljivih elementih .......... 66

Slika 6.6: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 51,6 Hz, I = 40,2 A) .............. 67

Slika 6.7: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence pri treh taljivih elementih ............ 67

Slika 6.8: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 49,9 Hz, I = 40,1 A) .............. 68

Slika 6.9: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence z dvema taljivima elementoma .... 69

Slika 6.10: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 49,5 Hz, I = 40 A) ............... 70

XII

Slika 6.11: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence z enim taljivim elementom ........ 71

Slika 6.12: Spreminjanje upornosti pri različnem številu taljivih elementov ..................... 71

Analiza karakteristik enosmernih in izmeničnih taljivih varovalk 1

1 UVOD

Varovalka je naprava, ki s stalitvijo ene ali več posebno načrtovanih in skladnih

komponent odpre tokokrog, v katerega je nameščena. Tokokrog se odpre s prekinitvijo toka,

ko ta preseže določeno vrednost v ustreznem času [1].

Cilj magistrskega dela je predstaviti razliko med karakteristikami enosmernih in

izmeničnih taljivih varovalk.

Sprašujemo se, ali prihaja do razlik med preskusom z enosmernim v primerjavi s

preskusom z izmeničnim tokom. Zavedajoč se, da standard SIST EN 60269-1[1], kateri

obravnava te karakteristike ne ločuje med preskusom z enosmernim tokom ter preskusom z

izmeničnim tokom.

Do razlik med preskusom z enosmernim oz. izmeničnim tokom bi lahko prihajalo zaradi

izriva toka (skin effect) ali zaradi sosedstvenega pojava.

To možnost bomo analizirali s pomočjo simulacij realnega primera na podlagi metode

končnih elementov, prav tako bomo to možnost preverili s preskusi in meritvami v

preskusnem laboratoriju.

Rezultati simulacije v 2D s pomočjo programa EleFAnT2D, 3D s pomočjo programa

EleFAnT3D in dobljeni rezultati v preskusnem laboratoriju nam bodo dali potrebne

odgovore.

S preskusi in meritvami v preskusnem laboratoriju bomo poskušali pokazati odvisnost

med povišanjem frekvence in spremembo upornosti taljive varovalke.

V začetnem delu magistrskega dela je teoretični opis značilnosti, vrst in delovanja

varovalk, nato pa še podroben opis taljivih varovalk. Taljive varovalke so le ena vrsta danes

poznanih in uporabljenih varovalk.

Opisu taljivih varovalk sledi podrobna razlaga standardizacije. To je pojem, ki zajema

zelo širok spekter najrazličnejših področij, tako tehničnih kot tudi tistih, ki se tičejo

varovanja okolja ipd.

Standard SIST EN 60269-1[1] obravnava nizkonapetostne varovalke. To so varovalke do

1000 V napetosti. V magistrskem delu so natanko opisane zahteve, ki jih podaja standard pri

izvajanju preskusov z enosmernim oz. izmeničnim tokom.


Teoretičnemu delu, v katerem je podroben opis varovalk ter standarda, sledi primerjava

simulacij preskusa oz. numerični izračun taljive varovalke z enosmernim tokom s simulacijo

preskusa taljive varovalke z izmeničnim tokom. V prvem delu je narejena 2D simulacija s

pomočjo programskega paketa EleFAnT2D.

Drugi del simulacije oz. numeričnega izračuna je izveden na čisto podoben način kot prvi

del, le da je izvedena 3D simulacija s pomočjo za to pripravljenega programskega paketa

EleFAnT3D.

Simulacijam v 2D in 3D sledi realen preskus v preskusnem laboratoriju ICEM – TC. Po

zahtevah standarda SIST EN 60269-1[1] se najprej opravijo preskusi taljive varovalke z

enosmernim tokom ter nato z izmeničnim tokom.

Na koncu magistrskega dela sledi primerjalna analiza dobljenih rezultatov s pomočjo

preskusov v laboratoriju ter simulacijskih rezultatov.


2 TEORIJA DELOVANJA VAROVALKE

Naloga varovalke je, da varuje električne naprave, inštalacije ter ljudi. Varovanje je

potrebno zagotoviti v vseh segmentih. To je tako v proizvodnji električne energije, prenosu

le-te, distribuciji ter na koncu pri uporabnikih. Danes imajo varovalke zelo dobre izklopne

zmogljivosti, ki je poleg cene eden od glavnih razlogov za množično uporabo varovalk pri

zagotavljanju varnosti električnih naprav, inštalacij ter ljudi.

Razvoj varovalke se je pričel več kot 200 let nazaj. Prve reference električnih varovalk

segajo v leto 1774. Tisti čas so potekale množične raziskave elektrostatičnega naboja.

Edward Nairne je želel varno razelektriti kondenzator in je v ta namen uporabil kos žice, ki

je prevajala shranjeno energijo. Če je bil električni tok prevelik, so žice prevzele nalogo

varovalke ter pregorele [9].

Naslednji preboj na področju varovalk se je zgodil leta 1879, ko je S. P. Thomson iz dveh

med seboj povezanih kovinskih žic naredil varovalko. Žici sta bili med seboj povezani s

kovinsko kroglico, ki je imela nizko tališče. Tako je ob dovolj visokem toku, ki je skozi žici

tekel določen čas, prišlo do stalitve kroglice. Kroglica je izpadla ter tako prekinila tokokrog

[9].

Tako so se korak za korakom električne varovalke skozi desetletja izumov spreminjale in

izboljševale do danes. Danes je princip varovalke podoben temu, ki si ga je leta 1774 zamislil

Edward Nairne. Vendar obstaja dvestoletna razlika v zmogljivosti, natančnosti,

izpopolnjenosti konstrukcije ter drugih lastnosti varovalke.

Danes morajo varovalke izpolnjevati tudi določene standarde. Tako so v posameznih

standardih opisane zahteve za posamezni tip varovalke, kot so [9]:

izrazi ter definicije,

nazivne vrednosti,

sestavni deli varovalk,

okoljska sprejemljivost,

pogoji delovanja (temperatura, nadmorska višina …),

spremenljivi pogoji delovanja (pri višjih temperaturah, višjih nadmorskih višinah

…),

preskusi, ki jih varovalke morajo opraviti.


Na trgu obstaja visoko število različnih izvedb električnih varovalk, ki so prikazane na

Sliki 2.1. Te so lahko največkrat uporabljene taljive varovalke, novejše avtomatske

varovalke, cevne varovalke ipd. Vsem varovalkam je skupno naslednje: morajo biti

zanesljive, kakovostne, gospodarne, v prvi vrsti pa morajo poskrbeti za varnost.

Slika 2.1: Različni tipi varovalk [12]

Slika 2.1 prikazuje različne izvedbe varovalk, tako eno polne in tri polne inštalacijske

odklopnike, kot tudi nizkonapetostne varovalke visoke zmogljivosti, nizkonapetostne

varovalke tipa D in nizkonapetostne varovalke tipa D0.

Skozi desetletja so varovalke postale najbolj poznan in uporaben zaščitni element

elektroenergetskega sistema. Uporabljamo jih praktično vsi. Kljub tako pogosti in cenovno

ugodni ponudbi, pa so današnje varovalke zelo kakovostne. Vsaka varovalka mora biti

izdelana zelo natančno ter po točno določenih predpisih.

Vsaka taljiva varovalka je sestavljena iz več delov [1]:

držalo varovalke (kombinacija nosilca in podstavka varovalke),

podstavek varovalke (stalen del varovalke, opremljen s kontakti in priključki),

nosilec varovalke (premičen del varovalke, namenjen za prenašanje taljivega

vložka),

kontakt varovalke (dva ali več prevodnih delov, namenjenih zagotovitvi stalnega

stika med taljivo varovalko in ustreznim držalom varovalke),


taljivi element (del, namenjen taljenju pod vplivom prekomernega toka določene

vrednosti v določenem časovnem obdobju),

indikator (del, ki zagotavlja indikacijo, ko varovalka reagira),

udarjalo (mehanska naprava, ki v primeru delovanja varovalke sprosti energijo, ki

povzroči delovanje drugega aparata ali indikatorja ali zagotovi sinhroniziranje

ostalih naprav),

priključek (prevodni del varovalke, ki zagotavlja električno povezavo z zunanjim

tokokrogom).

Vsaka varovalka, naj bo to VN ali NN, pa mora imeti tudi jasno določene identifikacijske

oznake, ki se nahajajo na podstavku varovalke ter na taljivem vložku varovalke. Na

podstavku varovalke morajo biti jasno zapisani podatki [9]:

nazivni tok,

nazivna napetost,

proizvajalec varovalke.

Na vsaki varovalki morajo biti jasno zapisani podatki [9]:

proizvajalec,

oznaka tipa s strani proizvajalca,

nazivni tok,

nazivna napetost,

nazivna izklopna zmogljivost,

razred varovalke,

najvišja temperatura,

tip udarjala (če ga varovalka ima),

položaj udarjala.

2.1 Opis delovanja taljive varovalke

Osnovni princip delovanja taljive varovalke je zelo preprost. Bakrena oz. srebrna žica ali

ustrezno oblikovan trak, ki sta ob normalnih pogojih sposobna prevajati električni tok,


pregorita, ko tok preseže določeno mejno vrednost. Pri tem je pomembno, da taljiva

varovalka s svojim delovanjem prekine čim manjši del električnega omrežja [9].

V taljivi varovalki se kot material za izdelavo taljivega elementa uporabljata baker ali

srebro. Ker žica, narejena iz bakra, pregori zelo eksplozivno ni najbolj primerna za uporabo.

Ko skozi varovalko steče previsok tok, se taljivi element pregreje ter pregori. Pri zelo velikih

tokovih lahko taljivi element tudi izpari. Na tem mestu nastane električni oblok, ki izpareva

kovino. Le-ta se razporedi v kremenčev pesek, kjer se ohlajena useda na zrnca. Tako za

oblok ostaja vedno manj kremenčevih zrnc oz. vodljivih delcev. Na ta način postaja pot

obloka vedno daljša, na celotni poti pa poteka zelo intenzivno hlajenje [9].

Oblok zaradi velike toplotne zmogljivosti kremenčevega peska hitro ugasne. Je pa čas

ugasnitve odvisen od tipa oz. vrste varovalke. Navadno so varovalke izdelane tako, da

prekinejo z delovanjem prej kot v eni pol periodi. To je zelo ugoden čas prekinitve, saj

varovalka prekine preden tok doseže svojo maksimalno vrednost [9].

Kljub temu da mora varovalka čim prej reagirati oz. prekiniti kratkostični tok, pa se to ne

sme zgoditi v trenutku. Pri vsaki prekinitvi se zaradi spremembe toka inducira napetost, ki

je sorazmerna s hitrostjo spremembe toka. Zaradi takšnega pojava bi v omrežju nastale

prenapetosti, ki bi lahko poškodovale naprave, priključene na to omrežje [9].

Tako pri manjših tokovih taljiva varovalka ne pregori takoj. Manjši kot je tok, daljši je

čas taljenja. Tako varovalka pri nekem mejnem toku, kljub temu da je le-ta večji od

nazivnega toka, ne reagira. Taljivi element se le segreva, toploto pa oddaja cevi in kovinski

kapi. Prav to je razlog, da je taljivi element izdelan iz dveh med seboj spajkanih delov.

Spajka ima nižje tališče kot taljivi element, zato se ob daljšem pregrevanju stopi ter tako

prekine tokokrog [9].

Varovalka je dimenzionirana tako, da taljivi element vzdrži želeni obratovalni tok. V

primeru, ko pride do prekoračitve obratovalnega toka, varovalka reagira, taljivi element pa

pregori. Vsaka varovalka je dimenzionirana na podlagi trajanja obremenitve vodnika. V

nekaterih primerih je lahko varovalka dimenzionirana tako, da varuje samo višje tokovne

konjice. Takšna varovalka mora biti povezana z drugim varovalnim elementom, ki jo varuje

pred obremenitvijo [2].

Primer klasične taljive varovalke je prikazan na Sliki 2.2.


Slika 2.2: Primer taljive varovalke [3]

Na Sliki 2.2 je prikazana nizkonapetostna taljiva varovalka proizvajalca ETI, 500 V AC,

120 kA AC.

Pri izbiri taljive varovalke moramo biti pozorni na več parametrov. Ti parametri so

pomembni predvsem pri preskušanju taljivih varovalk. Najvažnejši parametri, ki jih moramo

upoštevati, so [1]:

nazivna vrednost (pojem za označevanje karakterističnih vrednosti kot so tok,

napetost, izklopna zmogljivost, izgubna moč in frekvenca),

pričakovani tok (tok, ki bi tekel v tokokrogu, če bi bila vsaka polovica varovalke

nadomeščena s prevodnikom zanemarljive impedance),

območje mej (mejne vrednosti, znotraj katerih so dosežene karakteristike),

izklopna zmogljivost taljive varovalke (vrednost pričakovanega toka, ki ga taljiva

varovalka lahko prekine pri določeni napetosti in pod predpisanimi pogoji),

prekinitveno območje (območje pričakovanih tokov, v katerem je zagotovljena

izklopna zmogljivost taljive varovalke),

odrezani tok (največja trenutna dosežena vrednost toka med fazo prekinitve

taljivega vložka, ko ta deluje na način, da omeji tok, ki bi drugače dosegel

maksimalno vrednost),


karakteristika odrezanega toka; karakteristika prepuščenega toka (krivulja, ki

podaja odrezani tok kot funkcijo predvidenega toka pod določenimi pogoji

delovanja),

temenski zdržni tok (vrednost odrezanega toka, ki ga držalo varovalke lahko

prenese),

taljivi čas taljivega vložka; predobločni in obločni čas taljivega vložka (časovni

interval med začetkom pojavitve dovolj velikega toka, ki povzroči prekinitev

taljivega (taljivih) elementa (elementov) in trenutkom pojava obloka),

obločni čas taljivega vložka (časovni interval med trenutkom pojava obloka in

trenutkom dokončne ugasnitve obloka v varovalki),

izklopilni čas (celotni prekinitveni čas je vsota taljivega in obločnega časa

taljivega vložka),

joulov integral (integral kvadrata toka v danem časovnem intervalu).

Taljive varovalke v osnovi delimo na dve podskupini:

nizkonapetostne (NN) taljive varovalke in

visokonapetostne (VN) taljive varovalke.

Konstrukcijsko lahko varovalke razdelimo na zaprte in polzaprte. Pri zaprtih varovalkah

pojav obloka ob reagiranju varovalke ostane v njeni notranjosti. Ta tip konstrukcije se v

uporabi največkrat pojavlja, oblikovno pa je podoben valju. Drugače je pri polzaprtih

varovalkah. Električni oblok je pri njih izrinjen iz notranjosti v zrak, kjer ugasne. Uporablja

se jih v dosti manjših količinah kot pa zaprte varovalke [9].

2.1.1. NN taljive varovalke

NN taljive varovalke so namenjene za vgradnjo v nizkonapetostna omrežja. To so omrežja,

napetosti do 1000 V.

Primer takšne varovalke je prikazan na Sliki 2.3.

Sestavljena je iz barvnega indikatorja (1), zgornjega kontakta (2), votlega keramičnega

telesa (3), taljivega traku (4), žičnega indikatorja (5), kremenčevega peska (6) ter spodnjega

kontakta (7) [4].


Slika 2.3: Skica NN taljive varovalke [4]

NN taljiva varovalka je zgrajena tako iz električno prevodnih kot električno neprevodnih

delov. Njena naloga je identična nalogi vsake varovalke: prekiniti mora tok s pretaljitvijo

taljivega elementa, ki je zaporedno vezan v ščiten tokokrog [4].

Vsaka takšna varovalka mora imeti tudi indikator, ki se sproži ob reagiranju varovalke.

Takšen primer indikatorja na NN varovalki je prikazan tudi na Sliki 2.2.

Ker pa je za pravilno delovanje in varnost pomembno tudi, kako in kam je varovalka

vstavljena, ima vsak tip varovalke svoj podstavek oz. priključek, v katerega lahko vstavimo

določen tip varovalke. Zaradi varnosti so takšni podstavki iz plastike, saj so varovalke, ki so

vključene v tokokrog, pod napetostjo.

Med električno prevodne dele lahko štejemo kontakt varovalke, taljivi element in

priključek. Med električno neprevodne dele NN taljive varovalke pa lahko štejemo držalo

varovalke, podstavek varovalke, nosilec varovalke, indikator in udarjalo. Telo varovalke

mora biti izdelano iz zelo dobrega elektroizolacijskega materiala. Običajno se v te namene

uporablja steatit [5].

NN varovalka je v električni tokokrog spojena preko zgornjega in spodnjega kontakta, ki

sta pritrjena na keramično ohišje. Med seboj sta povezana s taljivim elementom, ki je nanju

točkasto privarjen.


V prostoru okoli taljivega elementa je nasut kremenčev pesek, ki poskrbi za gašenje

obloka ob delovanju taljive varovalke.

Kot vsi zaščitni elementi pa imajo tudi NN taljive varovalke tako prednosti kot slabosti.

Njihove prednosti so [6]:

visoka stopnja tokovne omejitve,

nizke vrednosti prehodnih integralov,

ni izhajajočih ioniziranih plinov,

nizke izgube moči,

po reagiranju lahko uničen vložek enostavno zamenjamo z novim, ki ima svoje

sposobnosti spet v celoti na razpolago,

odpornost proti staranju,

enostavna uporaba,

uporaba tako v nizko- kot visokonapetostnih omrežjih,

zaščita tako aparatov, naprav kot elektronike,

najgospodarnejša rešitev v primerjavi s svojimi sposobnostmi, dimenzijami in

ceno.

Slabosti NN taljive varovalke [6]:

ob pojavu okvare je NN taljivo varovalko potrebno zamenjati, kar terja svoj čas,

težja nastavitev preobremenitve I-t karakteristike, ki je odvisna od fizikalnih

procesov v taljivem elementu.

NN taljive varovalke so dimenzionirane za točno določene standardizirane nazivne

tokove in napetosti.

Standardni nazivni tokovi NN taljivih varovalk so: 2, 4, 6, 8, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50,

63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 (A) [4].

Standardne nazivne napetosti NN taljivih varovalk so: 230, 400, 500, 690 (V) [4].

Zelo pomemben podatek NN taljive varovalke je tudi izklopna karakteristika, ki je podana

na Sliki 2.4.

Taljive karakteristike posameznih tipov taljivih vložkov se med seboj zelo razlikujejo.

Tako moramo pri izbiri tipa vložka paziti, za kakšen varovan objekt gre. Nazivna izklopna

zmogljivost je pri različnih tipih varovalk zelo različna. Njihove najmanjše vrednosti pa


urejajo standardi na tem področju. Izklopna karakteristika podaja izklopni čas v odvisnosti

od pričakovanega toka. Izklopni čas je seštevek taljivega časa in časa trajanja obloka.

Razlika med tema dvema časoma se pri časih, večjih od 0,1 s, zanemari [7].

Slika 2.4: Izklopna karakteristika NN taljive varovalke [7]

Ker je naloga NN taljive varovalke, tako kot vseh ostalih taljivih varovalk, predvsem

varovanje, je zelo pomembno, v kakšnem času varovalka prekine. Predpisani časi, kdaj

varovalka še ne sme prekiniti in po kolikšnem času mora prekiniti ob določenem nazivnem

toku, so podani v Tabeli 2.1.


Tabela 2.1: Izklop NN taljive varovalke [4]

Nazivni tok taljive

varovalke (A)

Čas (h) Ne sme izklopiti Mora izklopiti

2, 4 1 1,5 x IN 2,1 x IN

6, 8, 10,13 1 1,5 x IN 1,9 x IN

16, 20, 25 1 1,25 x IN 1,6 x IN

32, 50, 63 1 1,25 x IN 1,6 x IN

80, 100, 125 2 1,25 x IN 1,6 x IN

160–400 3 1,25 x IN 1,6 x IN

400–1250 4 1,25 x IN 1,6 x IN

Pri NN taljivih varovalkah ločimo dva funkcijska razreda [11]:

razred g (taljiva varovalka varuje po celotnem področju),

razred a (taljiva varovalka ščiti le po omejenem področju – izklaplja le toke, ki so

večji od določenega mnogokratnika IN).

NN taljive varovalke pa poleg funkcijskega razreda ločimo tudi v štiri uporabnostne

kategorije [11]:

G (splošna uporaba – ščitenje tako vodnikov kot kablov),

M (ščitenje motorjev),

R (ščitenje silicijevih polprevodniških elementov),

PV (ščitenje fotonapetostnih modulov – sončnih celic).

Tako se za varovanje uporabljajo naslednje kombinacije funkcijskega razreda in

uporabnostne kategorije [11]:

gG (za splošno uporabo),

aM (za ščitenje motorjev),

gR (za ščitenje silicijevih polprevodniških elementov),

aR (za ščitenje silicijevih polprevodniških elementov),

gPV (za ščitenje fotonapetostnih modulov – sončnih celic).

NN varovalke še naprej delimo glede na konstrukcijo NN taljivih varovalk [11]:

D – NN taljive varovalke (ta tip varovalk onemogoča zamenjavo varovalk z

različnimi IN ter je zaščiten pred neposrednim dotikom delov pod napetostjo),

NV – NN taljive varovalke (ta tip varovalk ne onemogoča zamenjavo varovalk z

različnimi IN ter ni zaščiten pred neposrednim dotikom delov pod napetostjo).


Obstajajo še podrobnejše delitve NN taljivih varovalk na podskupine, izpeljane iz zgornjih

variant. Tako je na trgu možno dobiti NN taljive varovalke različnih konstrukcij, velikosti,

funkcijskega razreda in uporabnostnih kategorij [11]:

D0 – NN taljive varovalke

To so varovalke manjših dimenzij, ki se uporabljajo samo za inštalacije v zgradbah.

Konstruirane so za izmenično napetost do 400 V in enosmerno napetost do 250 V. Njihovi

IN je do 100 A. Izklapljajo izmenični kratkostični tok do 50 kA ter enosmerni kratkostični

tok do 8 kA. Na trgu je možno dobiti tri velikosti D0 NN taljivih varovalk. To so D0 1, D0

2 ter D0 3 [11].

Različne vrste D0 NN taljivih varovalk so prikazane na Sliki 2.5.

Slika 2.5: D0 NN taljive varovalke [8]

2.1.2. VN taljive varovalke

VN taljive varovalke so namenjene za vgradnjo v visokonapetostna omrežja. To so

omrežja z nazivno napetostjo nad 1000 V. Namenjene so za zaščito visokonapetostnih

porabnikov. Ščitijo jih pred termičnimi in dinamičnimi posledicami, ki jih povzroči tok, ki

po amplitudi in trajanju presega dovoljeno vrednost [10].

Nazivne napetosti, za katere se VN taljive varovalke uporabljajo, so: 3,6; 7,2; 12; 17,5;

24; 36; 40,5; 52; 72,5 kV [9].


Nazivni tokovi, ki so v uporabi pri VN taljivih varovalkah pa so: 10, 25, 63, 100, 200,

400, 630, 100 A.

VN taljive varovalke se med seboj razlikujejo tudi po namenu uporabe. Uporabljajo se

lahko za zaščito motorjev, transformatorjev, kondenzatorjev in srednjenapetostnih omrežij

[9].

Primer zgoraj opisane VN taljive varovalke je prikazan na Sliki 2.6.

Slika 2.6: Primer VN taljivih varovalk [10]

Na Sliki 2.7 je prikazana konstrukcija taljivega vložka.

Osnova taljivega vložka (1) je izdelana iz rjavo glaziranega porcelana. V utoru cevi je

galvansko zaščitena kapa (2), narejena iz elektrolitskega bakra. Posebno tesnilo poskrbi za

tesnjenje tega spoja, ki je odporno proti staranju in visokim temperaturam [10].

V notranjost cevi je nameščen zvezdasto oblikovan keramični nosilec (3), na katerega so

naviti žični ali tračni taljivi elementi (4). Vsak takšen tračni oz. žični element ima oslabljena

mesta. Paralelno je vezanih kar največ elementov iz čistega srebra, da je lahko njihova

debelina čim manjša. V primeru tokovne preobremenitve je to eden od pogojev za pravilno

delovanje taljivega elementa. Taljivi elementi so preko bakrenega traku privarjeni na kapi

[10].

Cev je napolnjena s kremenčevim peskom določene granulacije. Naloga kremenčevega

peska je, da poskrbi za pravočasno ugasnitev električnega obloka. Tako se zagotavlja visoka

izklopna zmogljivost [10].

V konstrukciji se nahaja tudi udarni mehanizem (5), katerega del je udarna igla. Ta v

primeru pregretja taljivega elementa izskoči iz kape [10].


Igla pa opravlja tudi funkcijo optičnega indikatorja pregrevanja taljivega elementa. V

primeru reagiranja VN taljive varovalke igla s svojo silo aktivira stikalni mehanizem. Tako

signalizira pregorenje [10].

Slika 2.7: Konstrukcija ETI VN taljive varovalke [10]

Kot NN taljive varovalke imajo tudi VN taljive varovalke tako prednosti kot slabosti.

Prednosti VN taljivih varovalk so predvsem [11]:

visoka izklopna zmogljivost,

nizke izgubne moči,

hitrost,

zanesljivost,

varnost,

nizka cena,

zanesljiv izklop pri kritičnem toku.

Slabost VN taljivih varovalk pa je [11]:

enkratno delovanje.

VN taljive varovalke delimo glede na sposobnost omejevanja toka. Tako se delijo v dve

skupini [11]:

tokovno omejilne VN taljive varovalke,

tokovno neomejilne VN taljive varovalke.


Tokovno omejilne ali ekspulzijske varovalke se od ostalih razlikujejo predvsem po načinu

prekinjanja električnega obloka. Cev takšne varovalke je narejena iz organskih snovi, v

notranjosti cevi pa ni kremenčevega peska [11].

Značilnost tokovno omejilnih VN taljivih varovalk je, da karakteristike varovalke niso

odvisne od dimenzij. S spreminjanjem karakteristik vložka dobimo različne časovno-

tokovne karakteristike [11].

Še ena takšna značilnost tokovno omejilnih VN taljivih varovalk je, da se gorenje

električnega obloka prekinja le takrat, ko gre električni tok skozi nič. Manjši tokovi se

prekinjajo v notranjosti cevi. Večji tokovi in plini, ki nastanejo pri gorenju električnega

obloka pa se pojavljajo zunaj cevi. Ob takšnem reagiranju varovalke se zaradi posebne

konstrukcije le-te spremeni tudi osnovni položaj cevi. Cev pade iz začetnega položaja

navzdol. To je znak, da je varovalka reagirala oz. pregorela. Zato so tokovno omejilne VN

taljive varovalke primerne le za zunanjo uporabo [11].

Tokovno neomejilne varovalke se uporabljajo v veliko višjem številu kot tokovno

omejilne. Njihov delež je preko 95 %. Uporabljajo se lahko tako za zunanjo kot za notranjo

montažo [11].

Narejene so iz keramične cevi, na katero sta pritrjena kontakta. Primer takšnega tipa

varovalke in uporaba sta opisana nad Sliko 2.7.

Tokovno neomejilne varovalke, katerih področja delovanja so prikazana na Sliki 2.8, se

delijo na tri podvrste [11]:

back-up tokovno neomejilne varovalke so varovalke, ki prekinejo tokove od

minimalnega toka do polne izklopne zmogljivosti, pri čemer je Imin = 3- do 5-

kratnik IN;

general-purpose so varovalke, ki prekinjajo tokove v območju med nazivno

izklopno zmogljivostjo in tokom, ki povzroči pregretje taljivega vložka v eni uri;

full-range tokovno neomejilne varovalke pa so varovalke, ki prekinjajo tokove od

nazivne izklopne zmogljivosti do toka, ki povzroči pregretje taljivega vložka [11].


Slika 2.8: Področja delovanja za različne tipe varovalk [11]


3 STANDARDI

Ko govorimo o standardih, ne moremo mimo pojma standardizacija. Celotna zgodba

standardov se začne z mednarodno standardizacijo, ki zajema najrazličnejša področja. To so

področja tehnologije, blagovne menjave, strojništva, težkih kovin, varovanja okolja,

proizvodnje, distribucije energije …

Zaradi tako visokega števila najrazličnejših področij imamo tudi več nosilcev

mednarodne standardizacije. Ti so [13]:

IEC – mednarodna elektrotehniška komisija

IEC, mednarodna organizacija za standardizacijo, je bila ustanovljena leta 1906. Njena

naloga je priprava standardov na področju elektrotehnike, elektronike in sorodnih tehnologij

[13].

Pravila IEC omogočajo dve redni obliki članstva (aktivno ali polnopravno in pridruženo

članstvo) ter program pridružitve. Člani so lahko nacionalni odbori za elektrotehniko, ki

imajo enako glasovalno pravico. Pridruženo članstvo je namenjeno državam, ki razpolagajo

le z omejenimi sredstvi, zato imajo v IEC le status opazovalca in ne smejo glasovati.

Trenutno je v IEC 52 polnopravnih in 11 pridruženih članov, program pridružitve, ki je bil

sprejet leta 2001, pa je do sedaj pritegnil k sodelovanju že 51 pridruženk in povečal celotno

članstvo na 114 držav. Sedež organizacije je v Ženevi v Švici [13].

ISO – mednarodna organizacija za standardizacijo

ISO je nevladna mednarodna organizacija za standardizacijo, ki obravnava vsa področja

razen elektrotehnike (ki je področje dela IEC). Ustanovljena je bila leta 1947. Rezultati

njenega dela so mednarodni sporazumi, ki so objavljeni v obliki mednarodnih standardov z

oznako ISO [13].

ITU – mednarodna zveza za telekomunikacije

ITU je mednarodna organizacija, ki je del sistema Združenih narodov, kjer vlade in

zasebni sektor koordinirajo globalno telekomunikacijsko omrežje in storitve. ITU je vodilni

izdajatelj publikacij o telekomunikacijski tehnologiji, zakonodaji in priporočilih ITU-T o

uporabi standardov na področju telekomunikacij [13].


Zelo podobno nalogo, kot jo v globalnem svetu upravlja Mednarodna standardizacija, na

področju Evrope upravlja Evropska standardizacija. Evropske standarde EN in

standardizacijske dokumente pripravljajo trije nosilci Evropske standardizacije.

Nosilci Evropske standardizacije so [14]:

CEN – Evropski komite za standardizacijo

CEN ima nalogo spodbujanja in promoviranja prostovoljne standardizacije v Evropi.

Njegova naloga je tudi povezovanje Evropske standardizacije z mednarodno. CEN pripravlja

EN in standardizacijske dokumente na vseh področjih standardizacije, razen na področju

elektrotehnike in telekomunikacij [14].

CENELEC – Evropski komite za standardizacijo v elektrotehniki

Evropski komite za standardizacijo na področju elektrotehnike – CENELEC je bil

ustanovljen leta 1973 kot neprofitna tehnična organizacija, ki deluje pod belgijsko

zakonodajo. Člani tega komiteja že desetletja pripravljajo evropske standarde (EN) in druge

standardizacijske dokumente v smislu evropske harmonizacije. V delo CENELEC je aktivno

vključenih več kot 35.000 tehničnih strokovnjakov iz 22 evropskih držav, ki pripravljajo,

sprejemajo in izdajajo standarde za potrebe evropskega trga in v podporo direktivam novega

pristopa. Postopki delovanja in sprejemanja standardov so podobni kot pri CEN [14].

ETSI – Evropski inštitut za telekomunikacijske standarde

ETSI je neprofitna organizacija, ki pripravlja standarde s področja telekomunikacij z

namenom, da se uporabljajo po vsej Evropi in tudi drugje. Sedež ima v južni Franciji v

Sophia Antipolisu [14].

Na področju Republike Slovenije za standardizacijo skrbi Slovenski inštitut za

standardizacijo SIST.

Slovenski inštitut za standardizacijo (SIST) je slovenski nacionalni organ, ki skrbi za

področje priprave in sprejemanja neobveznih standardizacijskih dokumentov in zastopa

interese Slovenije v mednarodnih (ISO in IEC) in evropskih (CEN, CENELEC, ETSI)

organizacijah, katerih polnopravni član je. SIST omogoča enakopravno vključevanje vseh

zainteresiranih v standardizacijske aktivnosti. Tako je omogočeno soustvarjanje evropske in

mednarodne standardizacije [15].


SIST je pričel delovati leta 2001, ko je prevzel naloge, povezane s pripravo in

sprejemanjem slovenskih nacionalnih standardov od takratnega Urada za standardizacijo in

meroslovje, in je aktivni in polnopravni član mednarodnih (ISO in IEC) in evropskih

(CEN, CENELEC, ETSI) organizacij za standardizacijo [15].

SIST je istočasno prevzel tudi naloge Kontaktne točke (KT) za Slovenijo, preko katere

izvaja administrativne naloge v zvezi z notifikacijami tehničnih predpisov in standardov v

pripravi. Leta 2004 je v okviru KT začel opravljati naloge v zvezi z izvajanjem direktive

98/34/ES, leta 2009 pa tudi naloge KT za proizvode po Uredbi 764/2008. Tako je mogoče

na enem mestu dobiti informacije o tehničnih predpisih in standardih v pripravi kjerkoli na

svetu, o veljavni tehnični zakonodaji na neharmoniziranem področju ter informacije v zvezi

s proizvodi na skupnem trgu EU [15].

Na takšen način organiziran sistem priprave in izdaje standardov na mednarodnem,

evropskem in slovenskem področju pripelje do oblike standardov za področje

elektrotehnike, ki jih poznamo danes.

Za področje taljivih varovalk obstaja veliko predpisov ter standardov o dimenzijah,

tehničnih karakteristikah ipd.

Področje naše raziskave, ki se nanaša na preskušanje taljivih varovalk z enosmernim oz.

izmeničnim tokom, pa zajema standard IEC 60269-1: 2006 [16] oz. SIST EN 60269-1:2007

[1].

V standardu so natančno opisane splošne zahteve glede nizkonapetostnih taljivih

varovalk. Te zahteve zapovedujejo predvsem, kako naj potekajo preskusi in pod kakšnimi

pogoji. Slika 3.1 prikazuje naslovno stran tega standarda.


Slika 3.1: Naslovna stran standarda IEC 60269-1 [16]

3.1 SIST EN 60269-1 [1]

Področje nizkonapetostnih varovalk obravnava standard IEC 60269-1[16] oz. slovenska

različica tega standarda SIS EN 60269-1[1].

Velika večina standardov ni prevedena v slovenski jezik, standard IEC 60269-1 pa je

zaradi svoje zelo pogoste uporabe preveden.

Standard SIST EN 60269-1 je sestavljen iz več podpoglavij. Sledijo si v logičnem

zaporedju [1]:

izrazi in definicije (kaj so varovalke ter njihovi sestavni deli, zaprt taljivi vložek,

temperature, joulov integral ipd.),

pogoji za delovanje in uporabo (temperatura okoliškega zraka, napetosti, tokovi,

frekvenca …),

klasifikacija,

karakteristike varovalk.

V podpoglavju 5.2 so v delu karakteristik varovalk definirane nazivne napetosti. Te so

podane za izmenične in enosmerne napetosti. Standardne vrednosti izmeničnih nazivnih

napetosti za varovalke so podane v Tabeli 3.1.

Tabela 3.1: Standardne vrednosti izmeničnih nazivnih napetosti za varovalke [1]

Serija I (V) Serija II (V)

120*


208

230* 240

277*

400* 415*

500 480*

690* 600

Podatki so v Tabeli 3.1 prikazani za evropski trg pod serijo I ter za ameriški trg pod serijo

II.

Opomba: Vrednosti označene z zvezdico so standardizirane v skladu SISTEN 60038[1].

Poleg izmeničnih nazivnih napetosti za varovalke standard definira tudi enosmerne

vrednosti. Te vrednosti so: 110*, 125*, 220*, 250*, 440*, 460, 500–600*, 750 V [1].

V standardu so poleg nazivnih napetosti definirani tudi tokovi. V podpoglavju 5.3.1 so

definirani nazivni tokovi taljivega vložka, ki so: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63,

80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.

Nazivna frekvenca je v standardu SIST EN 60269-1 predpisana med 45 in 62 Hz [1].

V standardu zgoraj naštetim poglavjem in podpoglavjem sledi podpoglavje 5.6.3 o

karakteristikah varovalk. Podpoglavje obravnava območje mej, določenih za taljive čase gG

in gM taljivih vložkov. Te meje so prikazane v Tabeli 3.2.

Tabela 3.2: Meje za določene taljive čase gG in gM taljivih vložkov [1]

IN za gG (A)

Ich za gM (A)

Imin (10 s) Imax (5 s) Imin (0,1 s) Imax (0,1 s)

16 33 65 85 150

20 42 85 110 200

25 52 110 150 260

32 75 150 200 350

40 95 190 260 450

50 125 250 350 610

63 160 320 450 820

80 215 425 610 1100

100 290 580 820 1450

125 355 715 1100 1910

160 460 950 1450 2590

200 610 1250 1910 3420

250 750 1650 2590 4500

315 1050 2200 3420 6000

400 1420 2840 4500 8060

500 1780 3800 6000 10600


630 2200 5100 8060 14140

800 3060 7000 10600 19000

1000 4000 9500 14140 24000

1250 5000 13000 19000 35000

V Tabeli 3.2 predstavlja Imin (10 s) minimalno vrednost toka, za katerega taljivi čas ni

krajši od 10 s [1].

Imax (5 s) predstavlja maksimalno vrednost toka, za katerega taljivi čas ni krajši od 5 s [1].

Nazivni tok (IN) pa predstavlja največji neprekinjeni tok za celotno varovalko [1].

Tok Ich predstavlja G karakteristiko taljivega vložka [1].

Izrazom in definicijam, pogojem za delovanje in uporabo, klasifikaciji in karakteristikam

varovalk v standardu sledijo še:

označevanje (kaj in kako mora biti označeno),

standardni konstrukcijski pogoji (mehanska konstrukcija, povezave, meje dviga

temperatur, maksimalne obločne napetosti …).

Standard v podpoglavju 7.7 obravnava tudi I2t karakteristike oz. joulske karakteristike.

Predpisane vrednosti I2t karakteristik za gG in gM taljive vložke so podane v Tabeli 3.3.

Tabela 3.3: Vrednost taljivega I2t pri 0,01 s za gG in gM taljive vložke [1]

IN za "gG" (A)

Ich za "gM" (A)

A

I2tmin (103(A2s))

103 (A2s)

I2tmax (103(A2s))

103 (A2s) 16 0,3 1,0 20 0,5 1,8 25 1,0 3,0 32 1,8 5,0 40 3,0 9,0 50 5,0 16,0 63 9,0 27,0 80 16,0 46,0 100 27,0 86,0 125 46,0 140,0 160 86,0 250,0 200 140,0 400,0 250 250,0 760,0 315 400,0 1300,0 400 760,0 2250,0 500 1300,0 3800,0 630 2250,0 7500,0 800 3800,0 13600,0


1000 7840,0 25000,0 1250 13700,0 47000,0

Prav tako kot so zgornje vrednosti I2t karakteristik predpisane za gG in gM taljive

vložke, so predpisane tudi vrednosti, ki se uporabljajo kot zaščita pred električnim

udarom (Tabela 3.4) ter kot zaščita za izolacijske in plazilne razdalje (Tabela 3.5 in

Tabela 3.6).

Tabela 3.4: Nazivne zdržne atmosferske udarne napetosti [1]

Nazivne napetosti

varovalke do in vključno

(V)

Nazivne zdržne atmosferske udarne napetosti Uimp (1,2/50 µs)

( kV )

Prenapetostna kategorija

IV III II I

230 4 2,5 1,5 0,8

400 6 4 2,5 1,5

690 8 6 4 2,5

1000 12 8 6 4

Tabela 3.5: Minimalne izolacijske razdalje v zraku [1]

Minimalna izolacijska razdalja (mm)

Mm Nazivna zdržna atmosferska

udarna napetost

Uimp

(kV)

Polje homogenih razmer

0,8 0,8

1,5 0,8

2,5 1,5

4,0 3,0

6,0 5,5

8,0 8,0

12,0 14,0


Izolacijske razdalje ne smejo biti manjše od vrednosti, navedenih v Tabeli 3.5, da se

zmanjša tveganje za nastanek neželenega preboja zaradi prenapetosti [1].

Vrednosti minimalnih izolacijskih razdalj temeljijo na impulzni napetosti 1,2/50 μs za

zračni tlak 80 kPa, kar je enakovredno normalnemu atmosferskemu tlaku na nadmorski

višini 2000 m [1].

Tabela 3.6: Minimalne plazilne razdalje [1]

Plazilne razdalje za opremo, podvrženo dolgotrajnemu pritisku

(mm)

Nazivne napetosti

varovalke do in

vključno

(V)

Materialna

skupina

I

Materialna

skupina

II

Materialna

skupina

III

230 3,2 3,6 4

400 5 5,6 6,3

690 8 9 10

1000 12,5 14 16

V Tabeli 3.6 pojem materialna skupina predstavlja skupino izdelkov, narejenih iz enakih

materialov.

Prejšnjim poglavjem in podpoglavjem standarda SIST EN 60269-1 sledi

najpomembnejše poglavje, in to so preskusi. V preskusih varovalk so opisane zahteve, ki jih

podaja standard. Opisano je, kako in pod kakšnimi pogoji naj se preskusi izvajajo za

določene tipe varovalk.

V standardu so kot tipi preskusov določeni tipski preskusi. Standard navaja, da se tipski

preskusi izvajajo pod odgovornostjo proizvajalca.

Tipski preskusi se izvajajo z namenom, da se preveri, ali se posamezna vrsta varovalke

ali serija varovalk, ki tvorijo homogeno serijo, ujema z določenimi značilnostmi, in ali

zadovoljivo deluje v normalnih pogojih obratovanja ali pod določenimi posebnimi pogoji

[1].

Prva veličina, ki jo pri preskusih obravnava standard, je temperatura okoliškega zraka.


Za temperaturo okoliškega zraka je določeno, da jo je potrebno meriti z merilnimi

napravami, zaščitenimi pred prepihom in toplotnim segrevanjem. Naprava za merjenje se

nahaja v višini središča varovalke in na razdalji 1m. Na začetku vsakega preskusa mora biti

preskuševalna varovalka na temperaturi okoliškega zraka [1].

Standard zahteva, da se za preskus uporabijo čiste in suhe varovalke, katere je potrebno

montirati na odprtem prostoru. Varovalke morajo biti montirane vertikalno, razen če je

določeno drugače, v okolici pa naj ne bo prepiha. Montirane morajo biti na izolacijskem

materialu, ki je dovolj tog, da prenese sile [16].

Za preskus se uporabi ena varovalka, razen če ni s strani proizvajalca navedeno drugače.

Varovalka mora biti nameščena v zraku, da se prepričamo, da določeni pogoji vgradnje

ne vplivajo na rezultate preskusov [1].

Preskus se izvaja pri sobni temperaturi zraka (20 ± 5)° C [1].

Povezave na obeh straneh vsake posamezne varovalke ne smejo biti krajše od 1 m.

V primerih, ko bi bilo potrebno ali zaželeno urediti več kot eno varovalko v

kombiniranem testu, so lahko varovalke povezane zaporedno. Zaradi tega bi približna

skupna dolžina med priključki dveh varovalk v seriji znašala 2 m. Kabel mora biti čim bolj

raven [1].

Če ni navedeno drugače, se področje prereza izbere v skladu s Tabelo 3.7. Za nazivne

tokove do 400 A naj se kot povezava uporabi enožilni bakreni kabel, izoliran s črnim

polivinilkloridom (PVC). Za nazivne tokove od 500 A do 800 A se prav tako lahko uporabi

enožilni bakreni kabel, izoliran s črno PVC, ali gole bakrene palice [1].

Za višje nazivne tokove naj se uporabijo samo bakrene palice, pobarvane črno mat.

Momenti vijakov za povezovalne kable na priključkih so podani v naslednjih delih [1].

Tabela 3.7: Območje prerezov bakrenih vodnikov za preskuse [1]

Nazivni tok

(A)

Območje prerezov

mm2 oz. mm x mm

2 1

4 1

6 1

8 1,5

10 1,5


12 1,5

16 2,5

20 2,5

25 4

32 6

40 10

50 10

63 16

80 25

100 35

125 50

160 70

200 95

250 120

315 185

400 240

500 2 x 150 oz. 2 x (30 x 5)

630 2 x 185 oz. 2 x (40 x 5)

800 2 x 240 oz. 2 x (50 x 5)

1000 2 x (60 x 5)

1250 2 x (80 x 5)

Taljivi vložek se namesti kot pri normalni uporabi ali v držalo varovalke, za katerega je

namenjen, ali v testni opremi v skladu z navedbami, podanimi v ustreznem standardu [1].

Taljivi vložek moramo preskušati s takšno vrsto toka ter pri izmeničnem toku s takšno

frekvenco, kot so nazivne vrednosti na varovalkah oz. kot določa standard. Standard pa

posebej obravnava preskušanje taljivih vložkov v homogeni seriji [1].

Homogena serija je posamezna vrsta ali serija varovalk, ki se ujemajo z določenimi

značilnostmi ter zadovoljivo delujejo v normalnih pogojih obratovanja ali pod določenimi

posebnimi pogoji [1].

Poleg vseh naštetih zahtev je točno določena tudi priprava držala varovalke.

Držalo varovalke naj bo sposobno sprejeti taljive vložke največjih dimenzij, ki jih

nameravamo uporabiti v tem tipu držala varovalke [1].

Ko je podstavek varovalke sam pogoj za izolacijo, naj bodo kovinski deli na njem

nameščeni na pritrdilnih mestih v skladu s pogoji za namestitev varovalke, ki jih navaja


proizvajalec; ti deli se štejejo kot sestavni del aparata. V primeru, da proizvajalec določi

drugače, naj se podstavek varovalke pritrdi na kovinsko ploščo [1].

Če je taljivi vložek narejen tako, da je zamenljiv pod napetostjo, naj bodo površine

taljivega vložka, naprave za zamenjavo ali nosilca varovalke, ki se jih je med pravilno

zamenjavo mogoče dotakniti, obravnavane kot del varovalke. Če so te površine iz

izolacijskega materiala, je treba zagotoviti, da so med preskusi s kovinskimi pokrivali

priključene na ogrodje naprave; če so kovinske, morajo biti priključene neposredno na

ogrodje [1].

Če so dodatna izolacijska sredstva, na primer pregradne stene, zagotovljena s strani

proizvajalca, naj bodo le-ta med preskusi nameščena [1].

Pri preverjanju konvencionalnega talilnega in netalilnega toka je dovoljeno, da se

preskusi izvajajo pri znižani napetosti [1].

Konvencionalni talilni tok (If) določa talilni tok, ki v določenem času (konvencionalnem

času) povzroči delovanje taljive varovalke [1].

Konvencionalni netalilni tok (Inf) določa vrednost toka, s katerim je lahko taljivi vložek

brez prekinitve obremenjen določen čas (konvencionalni čas) [1].

a) Taljivi vložek obremenimo s konvencionalnim netalnim tokom varovalke za čas, ki je

enak konvencionalnemu času, navedenem v Tabeli 3.8. V tem času taljivi vložek ne sme

delovati [1].

b) Taljivi vložek, potem ko se ohladi na sobno temperaturo, obremenimo s

konvencionalnim talilnim tokom. V času, navedenem v Tabeli 3.8, mora taljivi vložek

delovati [1].

Tabela 3.8: Konvencionalni časi in tokovi za gG in gM taljive vložke [1]

Nazivni tok IN za ''gG''

Karakteristični tok Ich za ''gM''

(A)

Konvencionalni čas

(h)

Konvencionalni tok

Inf If

IN < 16 1

16 ≤ IN ≤ 63 1

63 < IN ≤ 160 2 1,25 IN 1,6 IN

160 < IN ≤ 400 3

400 < IN 4


Za preverjanje nazivnega toka g taljivih vložkov je varovalka nameščena tako, kot je

opisano zgoraj. Dovoljeno je tudi, da se ti preskusi izvajajo pri znižani napetosti [1].

En taljivi vložek je izpostavljen preskusu za 100 ur, v katerih bo ciklično obremenjen.

V vsakem ciklu z vključeno periodo konvencionalnega časa in izključeno periodo za 0,1

konvencionalnega časa teče preskusni tok enak 1,05 nazivnega toka taljivega vložka [1].

Po preskusu taljivi vložek naj ne bi imel spremenjenih lastnosti. Preverjanje se izvaja

s preskusom, opisanim pod točko a) [1].

Tokovno-časovne karakteristike se lahko preverjajo na podlagi rezultatov,

pridobljenih iz osciloskopskih zapisov, dobljenih med izvajanjem preskusa [1].

Določijo se naslednja obdobja [1]:

od trenutka zapiranja vezja do trenutka, ko merilna napetost kaže začetek obloka,

od trenutka zapiranja vezja do trenutka, ko se tokokrog dokončno prekine.

Vrednosti celotnih taljivih časov se nanašajo na absciso in ustrezajo vrednosti

pričakovanega toka ter morajo biti v tokovno-časovnem območju, ki ga je navedel

proizvajalec ali so drugače določene v naslednjih delih [1].


4 TALJIVA VAROVALKA NH2 GG 400 A/500 V

Za obravnavo smo si izbrali taljivo varovalko proizvajalca ETI d. d. z oznako NH2 gG

400 A/500 V. Splošne podatke in izklopne karakteristike izbrane varovalke bomo prikazali

v poglavju 4.1.

Teoretično analizo razporeditve toka v taljivem elementu smo opravili v dveh delih. V

prvem delu (poglavje 4.2) smo izvedli numerično analizo s pomočjo programskega paketa

EleFAnT2D. Ta programski paket omogoča izvedbo 2D simulacije. Izvedli smo primerjavo

dobljenih rezultatov pri enosmernem toku oz. pri izmeničnem toku.

V drugem delu (poglavje 4.3) smo izvedli numerično analizo s pomočjo programskega

paketa EleFAnT3D. Ta programski paket omogoča 3D izračun razporeditve tokovne

gostote, pri čemer smo zaradi kompleksnosti modeliranja in izračuna izvedli analizo pri

enosmernem toku.

Programski paket EleFAnT je bil zasnovan ter razvit na tehnični univerzi v Gradcu. Že

sama kratica EleFAnT (Electromagnetic Field Analysis Tools) nam pove, da je to orodje

namenjeno za analizo elektromagnetnega polja.

4.1 Splošni podatki in izklopne karakteristike

Taljiva varovalka NH2 gG 400 A/500 V se uporablja za ščitenje v NN omrežjih, napetosti

do 1000 V.

Varovalka ima gG karakteristiko, kar jo uvršča med taljive varovalke za splošno uporabo.

Tip NH varovalki določa obliko varovalke (kvadratasta), velikostni razred 2 pa samo

velikost varovalke.

Na Sliki 4.1 in 4.2 sta izrisa taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z oznakami za

dimenzije točno določenih delov varovalke. Dimenzije za velikostni razred 2 te varovalke v

mm so podane v Tabeli 4.1 za Sliko 4.1 in v Tabeli 4.2 za Sliko 4.1.


Slika 4.1: Dimenzije varovalke NH2 gG 400 A/500 V (zgoraj) [21]

Tabela 4.1: Podatki za NH2 gG 400 A / 500 V, razred 2 (zgoraj)

A B C E G S L N P R T

150 30 48 54 61 6 65 73 27,3 16,2 27,5

Slika 4.2: Dimenzije varovalke NH2 gG 400 A/500 V (spodaj) [21]

Tabela 4.2: Podatki za NH2 gG 400 A/500 V, razred 2 (spodaj)

A B C D E G

72 30 110 140 54 59

Podatki za taljivo varovalko NH2 gG 400 A/500 V, prikazano na Sliki 4.3:

»nazivna napetost: 500 V AC,

nazivni tok: 400 A,

izklopna zmogljivost: 120 kA AC,

karakteristika: gG,

tip: NH,

velikost: 2.« [17]


Slika 4.3: NH2 gG 400 A/500 V [17]

Pomemben podatek takšne varovalke so tudi izklopne I/t karakteristike ter karakteristike

mejnega prepustnega toka.

Slika 4.4 prikazuje izklopne I/t karakteristike taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V za

standardne tokove.

Izklopne I/t karakteristike so podane kot razmerje med pričakovanim tokom kratkega

stika (Ip (A)) ter talilnim časom varovalke (tv (s)). Podajo nam talilni čas varovalke ob

določenem pričakovanem toku kratkega stika.


Slika 4.4: Izklopne I/t karakteristike za NH2 gG 400 A/500 V [18]

Izklopne I/t karakteristike na Sliki 4.4 so v logaritemskem merilu podane za standardne

tokove. To so tokovi vrednosti 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 in 1250 A.


Izklopne I/t karakteristike taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V za nestandardne tokove

prikazuje Slika 4.5.

Slika 4.5: Izklopne karakteristike nestandardnih tokov za NH2 gG 400 A/500 V [18]

Na Sliki 4.5 so v logaritemskem merilu prikazane še izklopne I/t karakteristike za

nestandardne tokove. Ti tokovi imajo vrednosti 35, 224, 280, 300, 355, 425, 560, 710, 800,

900, 1000, 1250, 1500, 1600 A.


Podatki o karakteristikah mejnega prepustnega toka pa so prikazan na Sliki 4.6.

Karakteristike mejnega prepustnega toka so podane kot razmerje met pričakovanim

tokom kratkega stika (Ip) ter mejnim dopustnim tokom (I0).

Slika 4.6: Karakteristike mejnega prepustnega toka za NH2 gG 400 A/500 V [18]

Karakteristike mejnega prepustnega toka so podane v logaritemskem merilu za nazivne

tokove vrednosti 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315,

400, 500, 630, 800, 1000 in 1250 A.


4.2 2D numerična analiza razporeditve toka v taljivem elementu varovalke NH2 gG

400 A/500 V

Najprej smo v programu EleFAnT2D modelirali taljivo varovalko NH2 gG 400 A/500 V

s pripadajočimi taljivimi elementi. Referenčne dimenzije in frekvenca posameznega

taljivega elementa so:

dolžina taljivega elementa: 50 mm,

debelina taljivega elementa: 0,18 mm,

razdalja med taljivimi elementi: 6 mm,

frekvenca 50 Hz.

Varovalko NH2 gG 400 A/500 V sestavljajo štirje takšni taljivi elementi.

Poleg simulacije referenčnih dimenzij in frekvence taljivih elementov smo za lažjo

primerjavo dobljenih rezultatov med enosmernimi in izmeničnimi varovalkami izvedli še

več simulacij oz. analiz s spremenjenimi parametri taljivih elementov. Spreminjali smo

vrednosti frekvence, debeline taljivega elementa ter razdalje med taljivimi elementi.

4.2.1 Analiza karakteristik taljivih elementov referenčnih dimenzij in frekvenc

Slika 4.7 prikazuje razporeditve tokovne gostote J na posameznih taljivih elementih v

preskusni taljivi varovalki. Uporabljen je izmenični preskusni tok. Velikost toka simulacije

je 400 A, frekvenca je 50 Hz.


Slika 4.7: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – izmenični tok

Slika 4.8 za razliko od Slike 4.7 prikazuje izračun tokovne gostote pri enosmernem toku.

Preskusni tok simulacije je 400 A, frekvenca je 0 Hz.

Slika 4.8: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – enosmerni tok

Razlika med rezultati analize, opravljene z izmeničnim tokom, in rezultati analize,

opravljene z enosmernim tokom, je minimalna. Sprememba razporeditve tokovne gostote je


zaznana na drugi decimalki. Šele takrat je zaznati vpliv sosedstvenega pojava na

razporeditev tokovne gostote.

Analiza karakteristik taljivih elementov pri povišani frekvenci

Dolžina taljivega elementa, debelina in razdalja med elementi ostanejo referenčni.

Slika 4.9 prikazuje simulacijo razporeditve tokovne gostote v taljivi varovalki po

posameznih elementih pri povišani frekvenci 100 Hz.

Slika 4.9: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – frekvenca 100 Hz

Tako kot na Sliki 4.9 je tudi na Sliki 4.10 analiza razporeditve tokovne gostote izvedena pri

povišani frekvenci. Na Sliki 4.10 je frekvenca zvišana na 500 Hz.



Analiza, opravljena pri frekvenci 2500 Hz, je prikazana na Sliki 4.11.


Pri analizi karakteristik taljivih elementov smo analizirali razporeditev tokovne gostote v

taljivem elementu ob različnih frekvencah. Če pri frekvenci omrežja ter frekvenci 100 Hz ni

zaznati večje spremembe vrednosti tokovne gostote, se stvar spremeni pri višjih frekvencah.

Pri frekvenci 2500 Hz je pojav izriva toka že močno prisoten. Sprememba razporeditve

tokovne gostote je dobro opazna. Vrednost tokovne gostote pa se poveča skoraj za 98 %.

4.2.3 Analiza karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani debelini

taljivega elementa

Dolžina taljivega elementa, frekvenca in razdalja med elementi ostanejo referenčni.


Slika 4.12 prikazuje simulacijo gostote toka v taljivi varovalki pri povečani debelini

taljivega elementa na 0,36 mm. Simulacija je izvedena z izmeničnim tokom.

Slika 4.12: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – debelina 0,36 mm, frekvenca 50 Hz

Tako kot Slika 4.12 tudi Slika 4.13 prikazuje simulacijo tokovne gostote v taljivi

varovalki, pri povečani debelini taljivega elementa 0,36 mm, vendar pri simulaciji z

enosmernim tokom.



Prikaz simulacije pri povečani debelini taljivega elementa 0,72 mm je prikazan na Sliki

4.14. Simulacija je bila izvedena z izmeničnim tokom.


Zadnja povečana debelina v taljivem elementu in izračun ter razporeditve gostote toka v

taljivem elementu varovalke so bili izvedeni pri debelini taljivega elementa 0,72 mm, kot na

Sliki 4.14. Za razliko smo pri tej simulaciji uporabili enosmerni tok. Ta simulacija je vidna

na Sliki 4.15.



Na Sliki 4.16 je prikazana simulacija, takšna kot so bile simulacije na slikah 4.12–4.15.

Razlika je v tem, da debelina taljivega elementa ni več povečana, temveč zmanjšana.

Rezultati simulacije razporeditve tokovne gostote v taljivem elementu pri zmanjšani debelini

taljivega elementa so vidni na Sliki 4.16. Pri tej simulaciji je bil uporabljen izmenični tok.


Simulacija, kakršna je na Sliki 4.16, se tako kot v vseh primerih ponovi tudi za enosmerne

razmere. Ta simulacija je prikazana na Sliki 4.17.


Analizo karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani debelini taljivega

elementa smo opravili tako za enosmerni kot za izmenični tok. Pri povečevanju debeline


taljivega elementa se vrednost tokovne gostote zmanjšuje. Tako kot pri referenčnih

vrednostih tudi v tem primeru prihaja do manjših razlik v primerjavi z meritvam z

izmeničnim oz. enosmernim tokom. Pri dobljenih vrednostih tokovne gostote pri povečanju

debeline za faktor štiri se tokovna gostota zmanjša praktično za isti faktor.

Nasproten učinek glede velikosti tokovne gostote pa smo dosegli pri zmanjševanju

debeline taljivega elementa. Ko smo debelino taljivega elementa zmanjšali za polovico, se

je velikost tokovne gostote povečala za faktor dva. Sprememba v simulaciji z izmeničnim

oz. enosmernim tokom je spet vidna le na drugi decimalki.

4.2.4 Analiza karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani razdalji med

taljivimi elementi

Zadnji sklop simulacij z izmeničnim oz. enosmernim tokom je bil izveden pri povečani

oz. zmanjšani razdalji med taljivimi elementi.

Dolžina taljivega elementa, frekvenca in debelina taljivega elementa ostanejo referenčni.

Simulacijo povečane razdalje med taljivimi elementi na vrednost 12 mm prikazujeta sliki

4.18 in 4.19: Slika 4.18 za simulacijo z izmeničnim, Slika 4.19 pa za simulacijo z

enosmernim tokom.

Slika 4.18: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 12 mm, frekvenca 50 Hz


Slika 4.19: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 12 mm, frekvenca 0 Hz

Zadnji dve opravljeni simulaciji sta bili izvedeni pri zmanjšani razdalji med taljivimi

elementi na vrednost 0,9 mm. Slika 4.20 prikazuje simulacijo pri izmeničnem toku, Slika

4.21 pa simulacijo pri enosmernem toku.

Slika 4.20: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 0,9 mm, frekvenca 50 Hz


Slika 4.21: Simulacija za NH2 gG 400 A/500 V – razdalja 0,9 mm, frekvenca 0 Hz

Rezultati analize karakteristik taljivih elementov pri povečani oz. zmanjšani razdalji med

taljivimi elementi so med seboj tako rekoč enaki. Razlike v razporeditvi tokovne gostote

zaradi sosedstvenega pojava so minimalne.

Če povečamo razdaljo med taljivimi elementi za dvakrat, se vrednost tokovne gostote

tako pri izmeničnem kot pri enosmernem toku v primerjavi z vrednostjo tokovne gostote pri

referenčni razdalji med taljivimi elementi sploh ne spremeni.

Minimalno spremembo tokovne gostote zaznamo pri zmanjšanju razdalje met taljivimi

elementi za faktor skoraj sedem. Takrat je sprememba v povišanju zaznana pri simulaciji z

izmeničnim tokom na drugi decimalki. Pri simulaciji z enosmernim tokom pa je zaznano

zmanjšanje vrednosti tokovne gostote v isti vrednosti kot povišanje pri izmeničnem toku.

4.2.5 Analiza karakteristik taljivih elementov pri frekvenci 2500 Hz, debelini

taljivega elementa 0,09 mm in razdalji med taljivimi elementi 0,9 mm

Dodatne analize smo izvedli s podatki, pri katerih smo v prejšnjih analizah prihajali do

maksimalnih vrednosti tokovne gostote, opravljenih pri posameznih analizah.

Tako smo pri analizi s povišano frekvenco izbrali frekvenco 2500 Hz, pri analizi z

zmanjšanimi vrednostmi debeline taljivega elementa pa smo izbrali debelino 0,09 mm. Pri

analizi z zmanjšanimi razdaljami med taljivimi elementi smo izbrali prav analizo, pri kateri

smo dosegli najvišjo vrednost tokovne gostote, to je pri razdalji 0,9 mm med taljivimi

elementi.

Na Sliki 4.22 je prikaz analize ekstremnega primera pri izmeničnem toku.


Slika 4.22: Analiza ekstremnega primera – izmenični tok

Kot rezultat analize ekstremnega primera pri izmeničnem toku dobimo maksimalno

vrednost tokovne gostote za 258 % višjo, kot je bila maksimalna vrednost tokovne gostote

pri analizi z referenčnimi podatki.

Prikaz analize ekstremnega primera pri enosmernem toku je podan na Sliki 4.23.

Slika 4.23: Analiza ekstremnega primera – enosmerni tok

Pri analizi ekstremnega primera pri enosmernem toku dobimo maksimalno vrednost

tokovne gostote za 200 % višjo, kot je bila maksimalna vrednost tokovne gostote pri analizi

z referenčnimi podatki.

4.3 3D numerična analiza razporeditve toka v taljivem elementu varovalke NH2 gG

400 A/500 V

Prav tako kot simulacijo 2D, smo opravili tudi simulacijo 3D. Najprej smo v programu

EleFAnT3D modelirali taljivo varovalko NH2 gG 400 A/500 V s pripadajočimi taljivimi

elementi. Za razliko od 2D simulacije lahko s 3D modeliranjem zajamemo tudi oslabitve v

taljivih elementih, ki jih z 2D simulacijo nismo mogli.

Zaradi kompleksnosti generiranja takšnega modela smo morali poenostaviti sámo obliko

taljivih elementov na takšno, ki je bila oblikovno čim bližje realnemu primeru. Določene


manjše poenostavitve smo opravili tudi na samih mestih pritrditve taljivega elementa na

ostalih sestavnih delih taljive varovalke.

Referenčne dimenzije in frekvenca posameznega taljivega elementa so:

dolžina taljivega elementa: 50 mm,

debelina taljivega elementa: 0,18mm,

razdalja med taljivimi elementi: 6 mm,

frekvenca: 50 Hz.

Varovalko NH2 gG 400 A/500 V sestavljajo štirje takšni taljivi elementi.

Razporeditev tokovne gostote v modelu obravnavane varovalke prikazuje Slika 4.24.

Slika 4.24: Tokovna gostota na kontaktu varovalke

3D simulacijo varovalke smo nadaljevali v smeri raziskovanja dogajanja na taljivem

elementu. Najbolj obremenjen del taljivega elementa so oslabitve, ki so namenjene

prekinjanju povezave ob dovolj visokem segretju taljivega elementa.

Dogajanje na oslabitvah taljivega elementa prikazuje Slika 4.25.


Slika 4.25: Razporeditev tokovne gostote na oslabitvah taljivega elementa

Celotno sliko dogajanja v varovalki NH2 gG 400 A/500 V imamo prikazano v simulaciji,

ki je razvidna s Slike 4.24. Prikazani so štirje taljivi elementi z oslabitvami, pritrjeni na

kontakta. Podano imamo razporeditev tokovne gostote v varovalki.

Slika 4.26: 3D prikaz varovalke NH2 gG 400 A/500 V

Iz rezultatov 3D analize razporeditve tokovne gostote v taljivi varovalki NH2 gG 400 A/500

V vidimo, da je največja tokovna gostota prisotna prav na oslabitvah taljivega elementa.


Oslabitve na taljivem elementu so skonstruirane prav z namenom, da se na teh mestih

pojavlja največja tokovna gostota. Ta mesta se najbolj segrevajo ter se ob dovolj visokem

toku zaradi pregretja stalijo.


5 IZVEDBA PRESKUSOV V PRESKUSNEM LABORATORIJU

ICEM – TC

Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V smo v preskusnem laboratoriju opravili

z namenom, da bi analizirali povezave med dvigom frekvence in povečanjem upornosti

taljive varovalke.

Preskuse taljive varovalke smo razdelili v tri sklope. Ti sklopi so:

preskus taljive varovalke z referenčnim številom taljivih elementov,

preskus taljive varovalke s tremi taljivimi elementi,

preskus taljive varovalke z dvema taljivima elementoma,

preskus taljive varovalke z enim taljivim elementom.

Pričakujemo, da se bo z dvigovanjem frekvence, upornost varovalke povečevala.

Ko bomo v naslednjih sklopih zmanjševali število taljivih elementov preskusne

varovalke, pričakujemo podobno. Ob povečevanju frekvence se bo upornost varovalke

večala, ne vemo pa še, kako intenzivno. Ali bo intenziteta naraščanja upornosti varovalke ob

dvigovanju frekvence pri različnem številu taljivih elementov enaka, bomo izvedeli preko

analize opravljenih preskusov.

Na začetku preskušanja v preskusnem laboratoriju smo morali sestaviti merilno progo.

Merilno progo so sestavljali:

taljiva varovalka NH2 gG 400 A/500 V (preskušanec),

funkcijski generator Hameg HM8030-4,

osciloskop Agilent Technologies DS060542A,

kondenzatorji za kompenzacijo Kapazitatskasten P5025,

tokovni transformator ELMA TT VNE 0-24047,

ojačevalnik EBB 500 Mosfet Amplifier Module,

upor 4 Ω,

digitalni merilnik upornosti Megger DLRO 10x.

Slika 5.1 prikazuje vse komponente merilne proge povezane med seboj, ki so se

uporabljali pri izvedbi preskusov.


Megger DLRO 10x EBB 500 Mosfet Amplifier

Module

Agilent Technologies DS060542A Hameg HM8030-4

Slika 5.1: Merilna proga

upor ELMA TT VNE 0-24047 Kapazitatskasten P5025

NH2 gG 400 A/500 V

Električna shema merilne proge za izvedbo preskusov je prikazana na Sliki 5.2.

Slika 5.2: Električna shema merilne proge


Merilna proga je bila sestavljena iz več komponent. Vsaka komponenta merilne proge pa

je opravljala svojo nalogo pri izvedbi preskusa.

Naloga funkcijskega generatorja je bila generirati sinusni signal pravilne frekvence.

Signal iz funkcijskega generatorja smo ojačali z MOSFET ojačevalnikom.

S kapacitivnim bremenom smo kompenzirali induktivni značaj tokovnega

transformatorja. S tem smo zmanjšali kot med primarno napetostjo in tokom ter zmanjšali

amplitudo toka (zaščita ojačevalca).

Tokovni transformator je povečal tok ter zmanjšal napetost. Ob prestavnem razmerju

transformatorja 1 : 33 je na sekundariju transformatorja tok 330 A ter napetost 2,7 V. Za

naše potrebe meritev smo imeli vse veje transformatorja vezane paralelno, saj smo le tako

lahko dosegali pravilne parametre na preskusni varovalki.

Upor, vezan paralelno k tokovnemu transformatorju, je služil kot impedančna

prilagoditev bremena ojačevalnika. Pri nizkih frekvencah predstavlja tokovni transformator

ojačevalniku premajhno breme, zato zaporedno vežemo upor.

Zelo pomemben člen merilne proge pa je bil tudi ojačevalnik, ki je generiral točno

določen signal.

Za napetost napajanja usmernika smo uporabljali napajalnik, ki je usmernik napajal s

konstantno napetostjo 59,6 V (efektivna vrednost).

Za prikaz in odčitavanje podatkov našega tokokroga pa smo uporabljali osciloskop.

Preskuse v preskusnem laboratoriju smo opravljali v več korakih. V prvem koraku smo

preskusno taljivo varovalko NH2 gG 400 A/500 s štirimi taljivimi elementi priklopili na

enosmerni tok vrednosti 10 A. S pomočjo digitalnega merilnika upornosti smo na kontaktih

izmerili upornost varovalke, katero smo določali tudi skozi meritev z izmeničnim tokom.

Po določitvi upornosti varovalke z enosmernim tokom smo preskusno varovalko

priključili na izmenični tok, vrednosti 40 A. To je 10 % nazivne vrednosti preskusne

varovalke.

V tabelo smo vpisovali vrednosti napetosti, izmerjenih na sekundarju transformatorja, oz.

vrednosti napetosti, ki so bile na varovalki. Iz razmerja med tokom in napetostjo ter ob

upoštevanju faznega premika smo na varovalki določali upornost. Upornost varovalke je

tako sestavljena iz induktivne komponente ter ohmske upornosti. Fazni kot med tokom in


napetostjo smo določali s pomočjo osciloskopa. Vrednosti napetosti in tokov na primarju

transformatorja so nam bile le v pomoč pri nastavitvi kompenzacije bremena ojačevalnika.

V vsakem sklopu meritev smo izmerili vrednosti ter jih vpisali v tabelo pri različnih

frekvencah, ki smo jih regulirali na funkcijskem generatorju. Frekvence smo po 50 Hz

spreminjali od referenčnih 50 Hz do končnih 1000 Hz.

Rezultati meritev po sklopih so prikazani v tabelah.

5.1 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z referenčnim številom taljivih

elementov

Preskuse v preskusnem laboratoriju ICEM – TC smo pričeli s taljivo varovalko NH2 gG

400 A/500 V, ki je vsebovala referenčno število taljivih elementov (to so štirje taljivi

elementi).

Taljivo varovalko smo vpeli v za to pripravljeno električno prevodno držalo, ki je imelo

na vsaki strani priključno sponko za priključitev kablov iz tokovnega transformatorja.

Priključitev preskusne taljive varovalke z referenčnim številom taljivih elementov je

prikazana na Sliki 5.3.

Slika 5.3: Preskus z referenčnim številom taljivih elementov


Tabela 5.1: Preskus taljive varovalke z referenčnim številom taljivih elementov

Dobljene rezultate meritev smo vpisovali za kasnejšo analizo v Tabelo 5.1. V tej tabeli so

samo podatki merjenj na sekundarju našega merilnega tokokroga, saj nam podatki na

primarju ne pomagajo pri določitvah karakteristik varovalk.

Iz dobljenih rezultatov preskusa taljive varovalke z referenčnim številom taljivih

elementov lahko razberemo, da se upornost s povečevanjem frekvence res povečuje. Pri

zvišanju frekvence za faktor dvajset se je upornost povečala za 45,88 %.

5.2 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V s tremi taljivimi elementi

Po končanem preskusu taljive varovalke z referenčnim številom taljivih elementov smo

s kleščami prerezali prvi taljivi element. Meritve smo tako kot pri prvem sklopu opravili

najprej za enosmerni tok, vrednosti 10 A, nato pa še za izmenične tokove, vrednosti 40 A,

za različne frekvence od 50 Hz do 1000 Hz.

Na Sliki 5.4 je prikazana preskusna varovalka, na kateri smo prekinili en taljivi element.

Frekvenca [Hz] Tok [A] Napetost [mV] Fazni kot [º] Upornost [µΩ]

55,10 40,10 4,97 358,00 123,97

102,20 40,00 5,00 355,00 125,00

150,20 40,00 5,02 351,00 125,63

203,00 40,00 5,02 349,00 125,50

253,00 40,00 5,15 346,00 128,75

302,00 40,10 5,25 342,00 130,92

351,00 40,10 5,36 341,00 133,83

403,00 40,00 5,41 339,00 135,25

450,00 40,10 5,50 336,00 137,16

504,00 40,10 5,70 334,00 142,14

553,00 40,00 5,82 332,00 145,50

608,00 40,00 5,95 329,00 148,75

647,00 40,50 6,14 327,00 151,60

712,00 40,00 6,23 325,00 155,75

752,00 40,50 6,41 323,00 158,27

804,00 40,50 6,61 322,00 163,21

848,00 39,90 6,65 320,00 166,67

908,00 40,00 6,87 318,00 171,75

970,00 40,30 7,18 317,00 178,16

1010,00 40,20 7,27 316,00 180,85


Slika 5.4: Preskus s tremi taljivimi elementi

Tabela 5.2: Meritev pri treh taljivih elementih


51,60 40,20 7,14 358,00 177,61

101,00 40,20 7,18 355,00 178,61

152,00 40,00 7,20 352,00 180,00

206,00 40,40 7,31 351,00 180,94

250,00 40,00 7,30 349,00 182,50

304,00 40,20 7,43 346,00 184,83

350,00 40,00 7,46 345,00 186,50

406,00 40,16 7,58 342,00 188,75

451,00 40,00 7,64 340,00 191,00

505,00 40,00 7,75 338,00 193,75

553,00 40,00 7,86 336,00 196,50

603,00 40,20 8,04 334,00 200,00

655,00 40,00 8,13 332,00 203,25

711,00 40,10 8,33 331,00 207,73

754,00 40,00 8,46 329,00 211,50

806,00 40,20 8,66 328,00 215,42

850,00 40,20 8,80 326,00 218,91

910,00 40,00 8,91 324,00 222,75

972,00 40,10 9,16 322,00 228,43

1010,00 40,40 9,26 321,00 229,21


Povečevanje upornosti ob dviganju frekvence je prisotno tudi pri preskusu taljive

varovalke s tremi taljivimi elementi.

Intenziteta povečevanja upornosti je skoraj za polovico manjša, kot je bila pri taljivi

varovalki z referenčnim številom taljivih elementov. Upornost pri taljivi varovalki s tremi

taljivimi elementi se je pri zvišanju frekvence za faktor dvajset povečala za 28,93 %.

5.3 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z dvema taljivima elementoma

Za preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z dvema taljivima elementoma smo

preskusni varovalki iz preskusov s tremi taljivimi elementi en taljiv element. Tako sta taljivi

varovalki ostala le še dva taljiva elementa. Ob dvigovanju frekvence nas je najbolj zanimala

intenziteta spreminjanja upornosti, ki ima le še dva taljiva elementa.

Taljiva varovalka z dvema taljivima elementoma je prikazana na Sliki 5.5.

Slika 5.5: Preskus z dvema taljivima elementoma

Rezultati meritev z dvema taljivima elementoma so vpisani v Tabelo 5.3.


Tabela 5.3: Meritev pri dveh taljivih element

Tako kot pri ostalih dveh preskusih taljive varovalke se je tudi pri preskusu taljive

varovalke z dvema taljivima elementoma upornost ob dvigovanju frekvence zviševala.

Intenziteta dvigovanja upornosti pri varovalki z dvema taljivima elementoma je bila še

manjša kot pri varovalki s tremi taljivimi elementi. Pri zvišanjupovečanju frekvence za

faktor dvajset se je upornost povečala le za 19,80 %.

5.4 Preskus taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z enim taljivim elementom

Zadnji sklop meritev smo izvedli tako, da smo prerezali še tretji taljivi element. V naši

preskusni varovalki nam je ostal en sam taljivi element. Meritve smo tako kot pri ostalih treh

sklopih opravili najprej z enosmernim tokom, vrednosti 10 A, nato pa še z izmeničnim tokom

40 A. Na Sliki 5.6 je prikazana preskusna varovalka z enim samim taljivim elementom.

Ostali trije taljivi elementi so prekinjeni.

Glede na to da je analiza rezultatov preskusov taljive varovalke s tremi in z dvema

taljivima elementoma pokazala, da je intenziteta povečevanja upornosti ob dvigovanju


49,90 40,10 9,64 359,00 240,40

102,00 40,15 9,67 356,00 240,85

150,00 40,10 9,70 355,00 241,90

200,00 40,00 9,69 352,00 242,25

251,00 40,00 9,80 350,00 245,00

304,00 40,00 9,81 348,00 245,25

350,00 40,10 9,93 346,00 247,63

403,00 40,00 9,94 345,00 248,50

454,00 40,20 10,15 344,00 252,49

507,00 39,80 10,10 342,00 253,77

555,00 40,00 10,25 340,00 256,25

605,00 39,80 10,30 338,00 258,79

651,00 39,80 10,35 336,00 260,05

702,00 40,00 10,56 336,00 264,00

749,00 40,20 10,73 333,00 266,92

805,00 40,00 10,85 332,00 271,25

860,00 40,10 11,08 331,00 276,31

910,00 40,00 11,20 330,00 280,00

950,00 40,20 11,40 328,00 283,58

1020,00 39,80 11,50 327,00 288,94


napetosti vedno manjša, smo pričakovali, da bo najmanjša prav pri preskusu taljive

varovalke z enim taljivim elementom.

Slika 5.6: Preskus z enim taljivim elementom

Tabela 5.4: Meritev pri enem taljivem elementu


49,50 40,00 19,50 360,00 487,50

99,00 40,10 19,55 359,00 487,53

152,00 40,20 19,68 357,00 489,55

202,00 40,00 19,59 356,00 489,75

249,00 40,00 19,60 350,00 490,00

303,00 40,00 19,68 353,00 492,00

350,00 40,00 19,75 352,00 493,75

410,00 40,00 19,75 351,00 493,75

454,00 40,10 19,93 352,00 497,01

509,00 40,00 19,85 350,00 496,25

556,00 40,00 20,08 349,00 502,00

600,00 39,90 20,01 348,00 501,50

655,00 40,40 20,40 350,00 504,95

707,00 40,30 20,40 346,00 506,20

746,00 40,00 20,33 345,00 508,25

800,00 40,00 20,40 344,00 510,00

848,00 40,00 20,61 343,00 515,25

905,00 40,20 20,78 342,00 516,92

944,00 40,00 20,79 341,00 519,75

1017,00 40,00 21,00 340,00 525,00


Tako kot smo tudi pričakovali, je ob dvigovanju frekvence upornost tudi pri zadnjem

preskusu naraščala. Intenziteta naraščanja upornosti je bila res najmanjša. Ob zvišanju

frekvence za faktor dvajset se je upornost povečala le za 7,69 %.


6 ANALIZA REZULTATOV

Dogajanje v obravnavani taljivi varovalki NH2 gG 400 A/500 V smo pričeli raziskovati

z 2D simulacijo razmer v tej varovalki. Najprej smo spreminjali frekvenco toka, ki teče skozi

varovalko, od 50 Hz do 500 Hz po 50 Hz.

Iz dobljenih rezultatov je razvidno, da se z višanjem frekvence veča tudi velikost gostote

toka J. Prikazi dobljenih rezultatov kažejo, da se tokovna gostota najbolj poveča na robu

taljivega elementa. Razlog temu je kožni pojav.

Pri frekvenci 50 Hz kožni pojav skoraj ni zaznaven. Takrat se maksimalna vrednost

tokovne gostote spremeni na drugi decimalki. Bistveno drugačen rezultat dobimo pri

frekvenci 2500 Hz. Takrat je kožni pojav že močno prisoten, maksimalna vrednost tokovne

gostote pa je za 98 % višja od vrednosti pri frekvenci 50 Hz.

Kožni pojav je lastnost spreminjajočega toka, ki teče znotraj električnega prevodnika

tako, da je gostota električnega toka blizu površine vodnika večja kot v njegovem središču

[19].

Kožni pojav prikazuje Slika 6.1.

Slika 6.1: Prikaz kožnega pojava na primeru vodnika [20]

Maksimalna velikost tokovne gostote v taljivem elementu pri frekvenci 50 Hz, ki jo je

mogoče razbrati iz Slike 4.7, je bila 24,70 ∙ 106 A/m2. Ta vrednost se je z višanjem frekvence

ves čas večala. Pri frekvenci 2500 Hz, ki je prikazana na Sliki 4.11, je maksimalna vrednost


tokovne gostote znašala 40,15 ∙ 106 A/m2. Ugotovimo, da je pri petdesetkratnem povišanju

frekvence sprememba tokovne gostote 15,45 ∙ 106 A/m2.

Največja sprememba tokovne gostote pa se je pojavila pri najvišji frekvenci, to je pri 2500

Hz. Takrat je bila velikost tokovne gostote kar 40,15 ∙ 106 A/m2.

Dobljene vrednosti so smiselne, saj vemo, da je kožni pojav odvisen od frekvence. Pri

frekvenci 0 Hz (Slika 4.8) oz. pri uporabi enosmernega toka kožnega pojava ni.

V naslednjem sklopu simulacij smo spreminjali debelino taljivega elementa, nismo pa

spreminjali ostalih parametrov varovalke, ki so ostali referenčni. Najprej smo debelino

taljivega elementa povečevali. Če je maksimalna vrednost tokovne gostote pri referenčni

debelini varovalke 0,18 mm in izmeničnem toku (Slika 4.7) znašala 24,70 ∙ 106 A/m2, je pri

povečevanju debeline taljivega elementa ves čas konstantno padala. Pri povečanju debeline

taljivega elementa za štirikrat na 0,72 mm ter pri izmeničnem toku, kar prikazuje Slika 4.14,

je maksimalna velikost tokovne gostote znašala le 6,21 ∙ 106 A/m2. To je približno četrtina

maksimalne vrednosti tokovne gostote pri debelini 0,18 mm.

Podobne rezultate smo dobili, ko smo namesto izmeničnega toka uporabili enosmerni tok.

Maksimalna tokovna gostota je pri referenčnih podatkih na Sliki 4.8 znašala 24,69 A/m2. Ob

povečevanju debeline taljivega elementa je tako kot pri izmeničnem toku vrednost tokovne

gostote ves čas padala. Pri 0,72 mm debelem taljivem elementu je pri enosmernem toku

maksimalna vrednost tokovne gostote znašala 6,17 ∙ 106 A/m2. Ta rezultat je viden na Sliki

4.15.

Nasprotni učinek smo dosegli, ko smo debelino taljivega elementa iz referenčne vrednosti

0,18 mm zmanjšali za polovico. Tako pri enosmernem kot pri izmeničnem toku so

maksimalne vrednosti tokovne gostote narastle. Na Sliki 4.17 je pri debelini taljivega

elementa 0,09 mm maksimalna tokovna gostota pri izmeničnem toku znašala 49,39 ∙ 106

A/m2, kar je dvakratnik referenčne vrednosti maksimuma tokovne gostote pri referenčnih

podatkih. Enako razmerje pa se je pokazalo tudi pri uporabi enosmernega toka. Pri debelini

0,18 mm je bila maksimalna vrednost tokovne gostote

24,69 ∙ 106 A/m2, pri zmanjšanju debeline taljivega elementa za polovico na Sliki 4.17 pa

49,38 ∙ 106 A/m2.


Zadnjo primerjavo med enosmernim in izmeničnim tokom smo izvedli ob simulaciji

spremenjene razdalje med taljivimi elementi. Frekvenca je še vedno ostala 50 Hz, prav tako

je nespremenjena ostala tudi debelina taljivega elementa.

Ob spreminjanju razdalje med taljivimi elementi smo lahko opazovali spreminjanje

sosedstvenega pojava, ki prav tako kot kožni pojav vpliva na velikost ter razporeditev

tokovne gostote v taljivem elementu.

Sosedstveni pojav je pojav, ki je opazen, ko sta dva ali več vodnikov blizu skupaj. Na

krajevno razdelitev tokovne gostote v kateremkoli vodniku vplivajo s svojimi

elektromagnetnimi polji vsi ostali vodniki. Posledica sosedstvenega pojava se kaže v

povečanju ohmskih upornosti vodnikov (npr. kot pri kožnem pojavu) in zmanjšanju

notranjih induktivnih upornosti zaradi oslabljenega sklepa med tokom in magnetnim poljem

v vodnikih [20].

Sosedstveni pojav na primeru dveh vodnikov ter toka, ki teče v isto smer, je prikazan na

Sliki 6.2.

Slika 6.2: Prikaz sosedstvenega pojava [20]

Najprej smo izvedli simulacije, pri katerih smo razdaljo med taljivimi elementi

povečevali. S tem smo zmanjševali sosedstveni učinek. Pri referenčni razdalji med taljivimi

elementi 6 mm (Slika 4.7) je maksimalna vrednost tokovne gostote znašala 24,70 ∙ 106 A/m2

pri izmeničnem toku, na Sliki 4.8 pa 24,69 ∙ 106 A/m2 pri enosmernem toku. Ko smo razdaljo


med taljivimi elementi povečevali na razdaljo 12 mm na Sliki 4.18 oz. Sliki 4.19, sta

maksimalni vrednosti tokovne gostote tako pri enosmernem kot pri izmeničnem toku ostali

nespremenjeni. Razlog je v tem, da so razdalje med taljivimi elementi tako velike, da je

sosedstveni pojav izredno majhen.

Pri zmanjševanju razdalje med taljivimi elementi smo povečevali sosedstveni učinek. Ko

smo razdaljo s 6 mm zmanjšali na 0,9 mm na Sliki 4.20, je znašala maksimalna vrednost

tokovne gostote pri izmeničnem toku 24,71 ∙ 106 A/m2. Pri simulaciji iste razdalje z

enosmernim tokom na Sliki 4.21 spremembe maksimalne vrednosti tokovne gostote ni bilo

zaznati.

Dobljeni rezultati potrjujejo, da je sosedstveni pojav prisoten, vendar je zaradi relativno

velike oddaljenosti med taljivimi elementi skoraj zanemarljiv.

Tako ugotavljamo, da na razporeditev tokovne gostote v varovalki najbolj vplivata dva

pojava. To sta kožni in sosedstveni pojav. Ob stacionarnih razmerah sta oba pojava komaj

zaznavna, do spremembe pride pri simulaciji drugačnih razmer. Pri zviševanju frekvence

se ob vse višji frekvenci vse bolj kaže kožni pojav. Sosedstveni pojav pa se najbolj kaže

pri zmanjševanju razdalje med taljivimi elementi. Oba pojava najbolje prikaže Slika 6.3, na

kateri je s pomočjo gostote magnetnega pretoka B razvidno, kako in zakaj se tokovna

gostota razporedi.

Slika 6.3: Razmere v varovalki s pomočjo gostote magnetnega pretoka

Iz slike je razvidno, da je zaradi frekvence tokovna gostota največja na robu, zaradi

bližine taljivih elementov pa je tokovna gostota najmanjša na spodnji strani srednjih dveh

vodnikov.


Analizo karakteristik preskusne varovalke NH2 gG 400 A/500 V smo v laboratoriju

ICEM – TC pričeli s postavitvijo merilne proge. Ko je bila merilna proga postavljena, smo

pričeli z meritvami.

Meritve smo razdelili v tri sklope, v vsakem sklopu pa smo uporabili isti vrstni red

meritev.

Pričeli smo z meritvijo referenčne varovalke NH2 gG 400 A/500 V, ki vsebuje štiri taljive

elemente. Varovalko smo priklopili na enosmerni tok, vrednosti 10 A, ter ji izmerili

upornost. Upornost varovalke je pri enosmernem toku znašala 131,6 µΩ. Zelo pomemben

dejavnik vseh sklopih meritev je ta, da upornost varovalke vedno merimo točno na istem

mestu. V nasprotnem primeru bi bile izmerjene vrednosti upornosti nerealne.

Ko smo imeli podatke za enosmerni tok, smo varovalko priključili še na izmenični tok,

vrednosti 40 A, kar predstavlja 10 % nazivne vrednosti preskusne varovalke. Za takšen tok

smo se odločili zaradi zaščite varovalke pred segrevanjem ter posledično povečanjem

upornosti varovalke.

Frekvenco smo nastavljali s pomočjo funkcijskega generatorja. Meritve, prikazane v

Tabeli 5.1, smo opravljali v območju od 50 Hz pa do 1000 Hz. Tako smo v meritev zajeli

prvih dvajset višjih harmonikov.

Pri vrednosti frekvence 55,10 Hz, faznemu kotu 358 ° in toku varovalke 40,09 A je

upornost znašala 123,97 µΩ.

Odčitana meritev pri frekvenci 55,10 Hz in toku 40,09 A je prikazana na Sliki 6.4.

Na prvem kanalu osciloskopa je potekala meritev toka na varovalki. Meritev je prikazana

z rumeno barvo. Napetost na varovalki je bila merjena na četrtem kanalu. Na Sliki 6.4 je

prikazana z roza barvo. Meritev toka, prikazana z zeleno barvo, je meritev, izvedena na

primariju, kjer je bila izvedena tudi meritevnapetosti na tretjem kanalu, ki je prikazana z

modro barvo.


,

Slika 6.4: Meritev preskusne varovalke pri frekvenci 55,10 Hz in toku 40,09 A

Postopoma smo frekvenco dvigovali do 1000 Hz. Iz dobljenih rezultatov vidimo, da je

upornost, prikazana v Tabeli 5.1, konstantno naraščala vsakič, ko smo zvišali frekvenco. Pri

frekvenci 1010 Hz, faznemu kotu 316 ° in toku 40,2 A je upornost znašala 180,85 µΩ. To je

za 46 % večja upornost kot pri frekvenci 50 Hz.

Tako smo lahko s pomočjo upornosti ter faznega kota med tokom in napetostjo izračunali

upornost preskusne varovalke.

Spreminjanje upornosti preskusne varovalke v odvisnosti od frekvence je prikazano na grafu

Slike 6.5.


Slika 6.5: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence pri štirih taljivih elementih

Za drugi sklop meritev smo odstranili prvi taljivi element ter jih opravili kot pri prvem

sklopu meritev. Podatke za drugi sklop meritev smo vpisovali v Tabelo 5.2.

Preskus z enosmernim tokom, vrednosti 10 A, je pokazal, da je upornost varovalke s tremi

taljivimi elementi znašala 188 µΩ. Pazili smo, da smo meritev upornosti opravili na istem

mestu kot pri prvem sklopu meritev.

Meritvi z enosmernim tokom je sledila meritev z izmeničnim tokom, vrednosti 40 A.

Meritve smo opravljali pri frekvencah od 50 Hz do 1000 Hz po koraku 50 Hz. Meritev,

izmerjena pri frekvenci 51,6 Hz, faznemu kotu 358 ° ter toku 40,2 A, je prikazana na Sliki

6.6. Upornost je takrat znašala 177,61 µΩ.

Na prvem kanalu osciloskopa je potekala meritev toka na varovalki. Meritev je na sliki

prikazana z rumeno barvo. Napetost na varovalki je merjena na četrtem kanalu, na Sliki 6.6

pa je prikazana z roza barvo. Meritev toka, prikazana z zeleno barvo, je meritev, izvedena

na primarju, kjer je bila izvedena tudi meritev napetosti na tretjem kanalu, ki je prikazana z

modro barvo.


Slika 6.6: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 51,6 Hz, I = 40,2 A)

Ko smo frekvenco postopoma dvigovali proti 1000 Hz, je upornost prav tako kot pri

prvem sklopu meritev konstantno naraščala. Razlika je bila v tem, da je upornost naraščala

veliko počasneje. Končna vrednost upornosti, ki je razvidna tudi iz Tabele 5.2, pri frekvenci

1010 Hz, toku 40,4 A ter faznemu kotu 321 ° je znašala 229,21 µΩ. To je za 29 % večja

upornost kot pri frekvenci 50 Hz.

Spreminjanje upornosti z zviševanjem frekvence pri drugem sklopu meritev je prikazano

na grafu Slike 6.7.

Slika 6.7: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence pri treh taljivih elementih


Sklop meritev z dvema taljivima elementoma je potekal na enak način kot prejšnja dva

sklopa. Najprej smo prekinili še en taljivi element tako, da sta ostala samo še dva.

Meritev z enosmernim tokom, vrednosti 10 A, je dala rezultat 250 µΩ. Potem smo pričeli

z meritvami izmeničnega toka, vrednoti 40 A, različnih frekvenc od 50 Hz do 1000 Hz.

Meritev, izmerjena pri frekvenci 49,9 Hz, toku 40,1 A in faznemu kotu 358 °, je dala

vrednost upornosti 240,40 µΩ.

Odčitek meritve z dvema taljivima elementoma pri frekvenci 49,9 Hz je prikazan na Sliki

6.8.

Na prvem kanalu osciloskopa je potekala meritev toka na varovalki. Meritev je prikazana

z rumeno barvo. Napetost na varovalki je merjena na četrtem kanalu, na Sliki 6.8 pa je


primarju, kjer je bila izvedena tudi meritev napetosti na tretjem kanalu, ki je prikazana z

modro barvo.

Slika 6.8: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 49,9 Hz, I = 40,1 A)


Postopoma smo frekvenco dvigovali do 1000 Hz ter rezultate beležili v Tabelo 5.3.

Meritev upornosti pri frekvenci 1020 Hz, toku 39,8 A ter faznemu kotu 327 ° je dala vrednost

288,95 µΩ. To je za 20 % večja upornost kot pri frekvenci 49,9 Hz.

Iz dobljenih rezultatov lahko vidimo, da je povečanje upornosti varovalke z dvema

taljivima elementoma pri frekvenci 1000 Hz v primerjavi s 50 Hz za več kot polovico nižja,

kot je bila pri varovalki s štirimi taljivimi elementi.

Upornost varovalke smo s pomočjo toka, napetosti ter faznega kota določili in prikazali

na grafu Slike 48.

Slika 6.9: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence z dvema taljivima elementoma

Zadnji sklop meritev smo opravili, ko smo prekinili še tretji taljivi element. Tako nam je

v varovalki ostal le en taljivi element. Dobljene rezultate smo vpisovali v Tabelo 5.4. Spet

smo najprej izmerili upornost varovalke z enosmernim tokom 10 A. Izmerjena vrednost je

znašala 492 µΩ.

Po meritvi z enosmernim tokom smo po koraku 50 Hz pri frekvencah od 50 Hz do 1000

Hz izmerili še upornost, določili fazni kot ter izračunali upornost varovalke. Vrednost toka

je ves čas preskusa znašala 40 A.

Meritev, odčitana z osciloskopom, je za en taljivi element pri toku 40 A, frekvenci 50 Hz

in faznemu kotu 360 ° prikazana na Sliki 6.10.

Na prvem kanalu osciloskopa je potekala meritev toka na varovalki, ki je prikazana z

rumeno barvo. Napetost na varovalki je merjena na četrtem kanalu, na Sliki 6.10 pa je



primariju, kjer je bila izvedena tudi meritev napetosti na tretjem kanalu, ki je prikazana z

modro barvo.

Slika 6.10: Meritev varovalke s tremi taljivimi elementi (f = 49,5 Hz, I = 40 A)

Postopoma smo dvigovali frekvenco do 1017 Hz, ko je vrednost upornosti znašala 525

µΩ pri toku 40 A in faznemu kotu 340 °. Upornost pri frekvenci 1017 Hz je bila v primerjavi

z upornostjo pri frekvenci 49,5 Hz večja za 7,7 %. Tako je razlika med upornostjo pri

frekvenci 50 Hz ter upornostjo pri frekvenci 1000 Hz pri varovalki z enim taljivim

elementom v primerjavi z varovalko s štirimi taljivimi elementi znašala le še četrtino

vrednosti.

S pomočjo faznega kota, toka in napetosti smo določili še upornost same varovalke.

Spreminjanje upornosti varovalke ob povečevanju napetosti je prikazano na grafu Slike 6.11.


Slika 6.11: Odvisnost upornosti varovalke od frekvence z enim taljivim elementom

Iz dobljenih rezultatov vseh treh sklopov meritev taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V

lahko zaključimo, da sprememba frekvence vpliva na spremembo upornosti varovalke.

Primerjava spreminjanja upornosti pri različnem številu taljivih elementov je prikazana

na Sliki 6.12.

Slika 6.12: Spreminjanje upornosti pri različnem številu taljivih elementov

Če opazujemo primerjavo spreminjanja upornosti pri različnem številu taljivih

elementov, takoj opazimo enakomerno naraščanje upornosti.

Modra krivulja, ki predstavlja taljivo varovalko s štirimi taljivimi elementi, skoraj

linearno narašča od vrednosti 124 µΩ do vrednosti 181 µΩ.


Enako je z rjavo krivuljo, ki predstavlja taljivo varovalko s tremi taljivimi elementi, in je

skoraj vzporedna modri. Vrednost upornosti narašča skoraj linearno od 178 µΩ do 229 µΩ.

Siva krivulja, ki predstavlja taljivo varovalko z dvema taljivima elementoma, je

vzporedna tako modri kot rjavi krivulji. Vrednost upornosti narašča skoraj linearno od 240

µΩ do 289 µΩ.

Zadnja rumena krivulja predstavlja taljivo varovalko z enim taljivim elementom. Ta

krivulja je, tako kot ostali dve, skoraj vzporedna modri krivulji. Upornost v tem primeru

narašča od 487 µΩ do 525 µΩ.

Pri frekvenci 50 Hz pri taljivi varovalki s tremi taljivimi elementi v primerjavi s štirimi

taljivimi elementi znaša skok upornosti 54 µΩ. Pri taljivi varovalki z dvema taljivima

elementoma v primerjavi s tremi taljivimi elementi je ta skok 62 µΩ, pri taljivi varovalki z

enim taljivim elementom v primerjavi z varovalko z dvema taljivima elementoma pa kar 247

µΩ.

Če poenostavimo se upornosti taljive varovalke pri različnem številu taljivih elementov

na grafu Slike 6.12 kažejo kot vzporedne premice, ena od druge odmaknjene za različne

razdalje.

Vse sklope preskusov smo opravljali tako z enosmernim kot z izmeničnim tokom. Zaradi

različnih metod meritve meritev z enosmernim tokom ni najbolj primerljiva z meritvijo z

izmeničnim tokom, zato smo jo izločili iz prikaza v tabelah 5.1–5.4.

Opazna razlika pa nastane, ko primerjamo spremembe upornosti z dvigom frekvence.

Upornost preskusne varovalke s štirimi taljivimi elementi je pri frekvenci 55,1 Hz znašala

123,89 µΩ. Ko smo ji frekvenco dvignili na 1010 Hz pa se je upornost povečala na 130,09

µΩ. Tako je bila sprememba upornosti varovalke pri dvigu frekvence za dvajsetkratnik

skoraj 5 %.

Iz teh podatkov lahko sklepamo, da je sprememba upornosti še posebej pomembna oz.

zaznavna pri višjih harmonikih. To spoznanje bi nam lahko prišlo prav pri THD analizi toka.

THD analiza toka nam poda vrednosti višjih harmonikov, ki so prisotni v obravnavanem

primeru toka. Če se zgodi, da je v obravnavanem primeru prisotna velika količina nekega

višjega harmonika, lahko to pomembno vpliva na spremembo upornosti varovalke zaradi

dviga frekvence.


Podobno spreminjanje upornosti smo zaznali tudi pri ostalih treh sklopih meritev, vendar

pa so bile spremembe upornosti manjše.

Pri treh taljivih elementih se je ob dvigu frekvence iz 51,6 Hz na 1010 Hz upornost

varovalke povečala iz 177,5 µΩ na 178,12 µΩ. To je sprememba za 3,5 %.

Še manjša sprememba je bila zaznana pri taljivi varovalki, pri kateri smo prekinili dva

taljiva elementa. Upornost varovalke 240,36 µΩ pri 49,5 Hz se je povečala na 242,32 µΩ

pri 1020 Hz. Tako je bila sprememba upornosti le 0,81 %.

Zelo majhna sprememba upornosti varovalke pa je bila zaznana pri varovalki z enim

taljivim elementom. Ko smo frekvenco dvignili iz 50 Hz na 1000 Hz, se je upornost iz 487,5

µΩ povečala le na 493,3 µΩ. To znaša 1,1 %.

Zaradi pojavitve dvoma v to, kaj v realnih primerih pomeni 5 % povečana upornost

varovalke pri dvajsetkratnem povišanju frekvence, smo se odločili vpliv spremembe

upornosti varovalke pri višjih frekvencah ovrednotiti na praktičnem primeru analize THD

toka, ki je bil izvedena na terenu.

Podatki analize so prikazani v Tabeli 6.1.

Tabela 6.1: Analiza izgubne moči na varovalki

Podatke iz Tabele 5.1 za taljivo varovalko z referenčnim številom taljivih elementov smo

dopolnili s podatki glede izgubne moči obravnavane taljive varovalke in s podatki o

prisotnosti višjega harmonika, katere smo pridobili iz podatkov meritve THD na terenu.


Izgubna moč je izračunana iz kvadrata toka in ohmske upornosti. Ob upoštevanju

prisotnosti višjega harmonika smo izračunali izgubno moč 1, ki ne upošteva povečanja

upornosti varovalke zaradi povišanja frekvence.

Izgubno moč 2 smo izračunali ob upoštevanju prisotnosti višjega harmonika ter

povečanja upornosti varovalke zaradi povišanja frekvence.

Skupna izgubna moč varovalke brez upoštevanja povečanja upornosti zaradi prisotnosti

višjih harmonikov je 294,14 mW.

Ko upoštevamo povečanje upornosti zaradi prisotnosti višjih harmonikov, dobimo

skupno izgubno moč varovalke 297,12 mW.

Iz dobljenih izračunov lahko vidimo, da se izgubna moč varovalke ob prisotnosti višjih

harmonikov, poveča za 0,5 %.


7 SKLEP

Osnovni namen magistrskega dela je analiza karakteristik enosmernih in izmeničnih

taljivih varovalk.

Za analizo smo si izbrali taljivo varovalko NH2 gG 400 A/500 V. Preskusna varovalka je

nizkonapetostna, uporablja pa se za varovanje nizkonapetostnih omrežij, napetosti do 1000

V. Taljiva varovalka ima gG karakteristiko, ki jo uvršča med taljive varovalke za splošno

uporabo. Oblika varovalke je tipa NH, velikostni razred je 2.

Analizo smo pričeli z 2D numerično analizo razporeditve toka v taljivem elementu.

Opravili smo jo s programskim paketom EleFAnT2D, v katerem je modeliranje taljive

varovalke bistveno lažje kot v programskem paketu EleFAnT3D.

Ker standard SIS EN 60269-1 enakovredno obravnava preskuse taljivih varovalk tako z

izmeničnim kot enosmernim tokom, smo se odločili preveriti morebitno razliko med 2D

numerično analizo z izmeničnim tokom in 2D analizo z enosmernim tokom.

Najprej smo se odločili za analizo vpliva dviga frekvence na povečevanje tokovne

gostote.

Analize preskusne varovalke, opravljene pri različnih frekvencah in ob različnih tokovih,

so pokazale, da se maksimalna vrednost tokovne gostote z višanjem frekvence povečuje.

Razlog temu je kožni pojav, ki povzroči, da znotraj taljivega prevodnika izmenični tok teče

tako, da je gostota električnega toka blizu površine taljivega elementa večja kot v njegovem

središču.

Ker so bile dobljene vrednosti tokovne gostote preskusne varovalke z izmeničnim tokom

pri frekvenci 50 Hz tako rekoč identične z enosmernim tokom, smo se odločili frekvenco

dvigovati toliko časa, dokler se ne pojavi opaznejša razlika.

Da smo dosegli željeno razliko (povečanje tokovne gostote za 98 %), smo morali

frekvenco dvigniti do 2500 Hz.

Ker smo za znatno povečanje tokovne gostote v taljivem elementu taljive varovalke

morali frekvenco povečati za faktor petdeset, sem mnenja, da povišanje frekvence vpliva na

povečanje tokovne gostote v taljivem elementu. Vpliv pa ni tolikšen, da bi bistveno


spremenil dogajanje v taljivi varovalki, vsaj če upoštevamo prisotnost prvih dvajset

harmonikov, ki so v praksi meritev THD toka najbolj problematični.

Analizo karakteristik taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V smo nadaljevali s

spreminjanjem debeline taljivega elementa ter spreminjanjem razdalje med taljivimi

elementi. V teh simulacijah smo raziskovali vpliv sosedstvenega pojava na povečanje

tokovne gostote v taljivem elementu.

Analizirane debeline sicer v praksi niso realne, vendar so dale potrebne odgovore na to,

kako debelina taljivega elementa kot tudi razdalja med taljivimi elementi vplivata na

povečanje tokovne gostote v taljivem elementu.

Ugotovili smo, da tako spreminjanje debeline taljivega elementa kot tudi spreminjanje

razdalje med taljivimi elementi ne povečata tokovne gostote v taljivem elementu v tolikšni

meri, da bi bilo to za raziskovanje razmer v taljivi varovalki zanimivo.

2D numerično analizo smo nadgradili s 3D numerično analizo razporeditve toka v

taljivem elementu taljive varovalke.

Za razliko od 2D je 3D numerična analiza bistveno bolj zanimiva za predstavitev razmer

v taljivi varovalki. Kljub veliko poenostavitvam, smo lahko s 3D numerično analizo

analizirali dogajanje na oslabitvah taljivega elementa, česar z 2D analizo nismo mogli.

Dobljeni rezultati so pokazali, da je tokovna gostota največja prav na mestih, kjer so

oslabitve taljivega elementa. Rezultati so v skladu s pričakovanji, saj je prav to namen

oslabitev. Taljiva varovalka mora prekiniti na mestu oslabitve, ko tok doseže določeno

mejno vrednost.

Poleg 2D in 3D numerične analize dogajanja v taljivi varovalki NH2 gG 400 A/500 V

smo opravili še praktične preskuse varovalke NH2 gG 400 A/500 V v preskusnem

laboratoriju ICEM – TC, kjer nas je najbolj zanimala povezava med povišanjem frekvence

in povečanjem upornosti varovalke.

Dogajanje v preskusni varovalki smo spremljali pri frekvencah od 50 Hz do 1000 Hz.

Dobljeni rezultati so potrdili rezultate 2D analize taljive varovalke. Z višanjem frekvence se

je upornost varovalke povečevala.


Pri preskusu taljive varovalke NH2 gG 400 A/500 V z referenčnim številom taljivih

elementov smo ugotovili, da se upornost varovalke z zvišanjem frekvence iz 50 Hz na 1000

Hz, poveča za 5 %.

Zaradi povečanja upornosti varovalke pa se poveča tudi izgubna moč varovalke iz 199,13

mW pri 55,10 Hz na 210,23 mW pri frekvenci 1010 Hz.

Dogajanje pri povečanju upornosti zaradi zvišanja frekvence smo poskušali povezati s

prakso. Tako smo analizirali povečanje izgubne moči varovalke s pomočjo uporabe

podatkov THD meritve toka na terenu.

Dobljeni izračuni so pokazali, da se izgubna moč varovalke poveča za 0,5 % ob

upoštevanju povečanja upornosti zaradi zvišanja frekvence.

Mislim, da povečanje izgubne moči varovalke za 0,5 % v praksi ne pomeni tolikšne

spremembe, da bi le-ta bistveno vplivala na razmere v taljivi varovalki ali pa bistveno

spremenila njene karakteristike.

Tako rezultati numeričnih analiz kot tudi rezultati preskusov, opravljenih v preskusnem

laboratoriju, kažejo na manjše razlike karakteristik enosmernih varovalk v primerjavi z

izmeničnimi taljivimi varovalkami.

V primerjavi z enosmernim tokom moramo frekvenco pri izmeničnem toku močno

povišati, da pride do znatnega povečanja tokovne gostote v taljivem elementu.

V praksi tako visoke frekvence dosegajo zelo visoki harmoniki, ki pa v celotnem toku

nimajo bistvenega vplivana dogajanje v taljivih varovalkah.


8 VIRI IN LITERATURA

[1] SIST EN 60269-1:2007. Nizkonapetostne varovalke. SIST, Ljubljana, 2007.

[2] Prejac, B. Preskušanje izklopne zmogljivosti taljivih varovalk pri preobremenitvah.

Maribor: Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2015.

[3] NV/NH Nizkonapetostne močnostne varovalke. Dostopno na: http:/ /www.eti.si/pdf-

katalogi/zgradbe-in-industrija/nv-nh-nizkonapetostne-mocnostne-varovalke [25. 9. 2015].

[4] Bizjak, G. Varovanje električne inštalacije. Ljubljana: Fakulteta za elektrotehniko

Univerze v Ljubljani. Dostopno na: http://lrf.fe.uni-lj.si/e_eir/eir04i.pdf [25. 9. 2015].

[5] Grill, S. Izračun porazdelitve toka joulskih izgub in temperature v NV taljivem elementu.


[6] Koprivšek, M. Nizkonapetostne varovalke in odklopniki, primerjava delovanja v pogojih

visokih kratkostičnih tokov. Radenci: ETI, 2003. Dostopno na: http://www.powerlab.uni-

mb.si/SLO/download/Zbirka_katalogov_in_tehnicne_dokumentacije/ETI%20-

%20NN,%20SN%20in%20VN%20za%C5%A1%C4%8Ditne%20naprave/clanki/Nizkona

petostne_varovalke_in_odklopniki.pdf [3. 10. 2015].

[7] Peklič, D. Vloga nizkonapetostnih varovalk in inštalacijskih odklopnikov v

elektroenergetskih omrežjih. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in

informatiko, 2011.

[8] DIII fuses 50 A, 35 A DII fuses 25 A, 20 A, 16 A. Dostopno na:

https://en.wikipedia.org/wiki/IEC_60269#/media/File:DIAZED_fuses.jpg [3. 10. 2015].

[9] Fekonja, G. Delovanje visokonapetostne varovalke v kombinaciji z ločilnim stikalom.


[10] Visokonapetostni taljivi vložki. Dostopno na:

http://mail1.eti.si/ETIW.nsf/77390b61d7cf168cc1256a4e001703d6/$FILE/VV.pdf [10. 10.

2015].

[11] Zakelšek, R. Električni oblok v varovalkah. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko,

računalništvo in informatiko, 2012.

http://www.eti.si/pdf-katalogi/zgradbe-in-industrija/nv-nh-nizkonapetostne-mocnostne-varovalke

http://www.eti.si/pdf-katalogi/zgradbe-in-industrija/nv-nh-nizkonapetostne-mocnostne-varovalke

http://lrf.fe.uni-lj.si/e_eir/eir04i.pdf

http://www.powerlab.uni-mb.si/SLO/download/Zbirka_katalogov_in_tehnicne_dokumentacije/ETI%20-%20NN,%20SN%20in%20VN%20za%C5%A1%C4%8Ditne%20naprave/clanki/Nizkonapetostne_varovalke_in_odklopniki.pdf




https://en.wikipedia.org/wiki/IEC_60269#/media/File:DIAZED_fuses.jpg

http://mail1.eti.si/ETIW.nsf/77390b61d7cf168cc1256a4e001703d6/$FILE/VV.pdf


[12] Tipi varovalk (Nadtokovna zaščita). Dostopno na: http://www.trgovina-elbi.si/tipi-

varovalk-nadtokovna-zascita.html [11. 10. 2015].

[13] Mednarodna standardizacija. Slovanski inštitut za standardizacijo. Dostopno na:

http://www.sist.si/index.php?option=com_content&view=article&id=76&Itemid=108&lan

g=sl [11. 10. 2015].

[14] Evropska standardizacija. Slovenski inštitut za standardizacijo. Dostopno na:


g=sl [11. 10. 2015].

[15] Predstavitev SIST. Slovenski inštitut za standardizacijo. Dostopno na:


g=sl [11. 10. 2015].

[16] IEC60269-1:2006-11. Low-voltage fuses. IEC, Geneva, 2006.

[17] Specifikacije in fotografija za taljivi vložek NH2 gG 400A/500V. Dostopno na:

http://www.eti.si/product-search-2?view=ident&levelid=51&id=004195224 [2. 1. 2016].

[18] Tehnični podatki za taljive vložke NV/NH gG. Dostopno na:

http://www.eti.si//images/product_db/levels/sl-SI/1533_TD.pdf [2. 1. 2016].

[19] Kožni pojav. Dostopno na: https://sl.wikipedia.org/wiki/Ko%C5%BEni_pojav [5. 2.

2016].

[20] Tičar, I. Študijsko gradivo pri predmetu Izbrana poglavja iz elektrotehnike. Fakulteta

za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2012.

[21] Varovalka 4109_TD. Dimenzije posameznih velikostnih razredov. Dostopno na:

http://www.eti.si//images/product_db/levels/en-GB/4109_TD.pdf [13. 2. 2016].

http://www.trgovina-elbi.si/tipi-varovalk-nadtokovna-zascita.html

http://www.trgovina-elbi.si/tipi-varovalk-nadtokovna-zascita.html

http://www.sist.si/index.php?option=com_content&view=article&id=76&Itemid=108&lang=sl






http://www.eti.si/product-search-2?view=ident&levelid=51&id=004195224

http://www.eti.si/images/product_db/levels/sl-SI/1533_TD.pdf

https://sl.wikipedia.org/wiki/Ko%C5%BEni_pojav

http://www.eti.si/images/product_db/levels/en-GB/4109_TD.pdf


9 PRILOGE

Naslov študenta

Borut Praznik

Lenartova ulica 30

2392 Mežica

Telefon: 040 709 122

Življenjepis

Rojen: 28.3.1989

Šolanje:

1996-2004 Osnovna šola Mežica

2004-2008 Gimnazija Ravne na Koroškem

2008-2011 Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, smer močnostna

elektrotehnika (1. bolonjska stopnja)

2011-2016 Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, smer močnostna

elektrotehnika (2. bolonjska stopnja)




Documents

ANALIZA KARAKTERISTIK ENOSMERNIH IN IZMENIČNIH … · taljivih varovalk. Primerjava karakteristik je izvedena najprej kot 2D simulacija s pomočjo programa EleFAnT2D, nato pa še