Rozdzielnice niskiego napięcia przed wdrożeniem na rynek końcowy muszą zostać poddane szeregowi testów zgodnie z dyrektywą elektromaszynową, a w szczególności z normą IEC-61439. Jednym z najbardziej wymagających testów, które musi przejść każda z rozdzielnica jest weryfikacja obciążenia termicznego, która została szczegółowo opisana w IEC-61439-1 pkt. 10.10. Według normy producent rozdzielnicy testem termicznym powinien objąć wszystkie warianty modułów elektrycznych znajdujących się w ofercie producenta, co sprawia, że testy są zarówno czasochłonne jak i kosztowne. Norma szczegółowo opisuje sposób obciążenia testowanego modułu, a także podaje maksymalne dopuszczalne przyrosty temperatury w punktach krytycznych ze względu na bezpieczeństwo użytkowników oraz urządzenia.

1

Rysunek 1. Schemat analizy sprzężonej EM-CFD.

Celem niniejszej pracy było opracowanie metodologii projektowania rozdzielnic w oparciu o symulację komputerową. W ramach niniejszej pracy przedstawiono podejście do tematu analizy sprzężonej (Rys.1)  obciążenia termicznego rozdzielnicy nN z wykorzystaniem modułów firmy ANSYS do obliczeń elektromagnetycznych (ANSYS Maxwell) oraz dynamiki płynów (ANSYS Fluent/ANSYS ICEPAK). Obliczone straty ciepła Joule’a (szynoprzewody miedziane z uwzględnieniem zjawiska naskórkowości, efektu zbliżenia oraz strat indukowanych w obudowie) wykorzystano jako dane wejściowe do analizy termicznej, która zawiera rozwiązanie promieniowania oraz konwekcji naturalnej.

  straty obudowa

Rysunek 2. Prądy wirowe indukowane w elementach konstrukcyjnych  - model uproszczonej rozdzielnicy.

Analizie poddany został moduł z wyłącznikiem nadprądowym dedykowany do pracy w sieci trójfazowej o częstotliwości 50/60Hz. Następnie na potrzeby weryfikacji wyników otrzymanych z symulacji komputerowej przeprowadzony został rzeczywisty test rozdzielnicy pod obciążeniem prądowym 2000 A (RMS) w układzie trójfazowym pracującym z częstotliwością 50Hz (testowany model spełniał wymagania klasy ochrony IP54). Test termiczny został przeprowadzony w laboratorium firmy Rockwell Automation zgodnie z normą IEC 61439-1.

Zachęcamy do lektury artykułu napisanego wspólnie z Rockwell Automation - link znajduje się poniżej.

 

 Pobierz pełny artykuł