Μετρήσεις και Διερεύνηση Φαινομένων σε Ασφάλειες Ισχύος Χαμηλής Τάσης

Abstract

Κατά το σχεδιασμό οποιασδήποτε ηλεκτρολογικής εγκατάστασης, ξεχωριστή θέση λαμβάνει ο σχεδιασμός της προστασίας της. Απαραίτητα μέσα προστασίας είναι οι ασφάλειες. Οι ασφάλειες προστατεύουν τα κυκλώματα από υπερφορτίσεις εξαιτίας βραχυκυκλωμάτων ή άλλων σφαλμάτων και έτσι αποσοβούν υλικές ζημιές ή ακόμη και ηλεκτροπληξίες ή πυρκαγιές. Η επιλογή των κατάλληλων για κάθε ηλεκτρολογική εγκατάσταση ασφαλειών εξαρτάται από την τάση λειτουργίας του κυκλώματος (χαμηλή ή υψηλή τάση) και την εκάστοτε εφαρμογή. Ακόμη, υπάρχουν διάφοροι τύποι ασφαλειών που καθορίζονται από τον τρόπο κατασκευής τους και εξυπηρετούν διαφορετικές ανάγκες. Εθνικοί και διεθνείς οργανισμοί έχουν συντάξει κανονισμούς και τυποποιήσεις στους οποίους ορίζονται ο τρόπος κατασκευής, τα βασικά χαρακτηριστικά και οι απαραίτητες δοκιμές για τις ασφάλειες. Η μελέτη των διατάξεων των ασφαλειών είναι εξαιρετικά σημαντική για τη διασφάλιση της σωστής λειτουργίας του συστήματος. Οι διατάξεις αυτές ως στοιχεία του κυκλώματος υπόκεινται σε αύξηση της θερμοκρασίας τους και πιθανές υπερθερμάνσεις, όπως επίσης παρουσιάζουν θερμικές απώλειες οι οποίες συνεπάγονται καταναλισκόμενη ενέργεια. Στην παρούσα μελέτη διενεργήθηκαν πειράματα σε ένα κύκλωμα προσομοίωσης που περιελάμβανε μια μαχαιρωτή ασφάλεια, μία ασφαλειοθήκη και καλώδια που συνέδεαν τη διάταξη με ένα σύστημα τροφοδοσίας. Για τη διερεύνηση των φαινομένων στις ασφάλειες χαμηλής τάσης πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε μαχαιρωτές ασφάλειες διαφόρων ονομαστικών ρευμάτων, οι οποίες τοποθετήθηκαν σε ασφαλειοθήκες δύο διαφορετικών ονομαστικών ρευμάτων. Για τη μελέτη της θερμοκρασίας της ασφάλειας χρησιμοποιήθηκαν δύο καταγραφικά μέσα, μια θερμοκάμερα και ένα ψηφιακό καταγραφικό μηχάνημα. Ακόμη, στα άκρα της διάταξης παρέμενε συνδεδεμένο ένα βολτόμετρο, η ένδειξη του οποίου βοήθησε στον υπολογισμό της καταναλισκόμενης ενέργειας. Μετά την επεξεργασία των μετρήσεων, η παρούσα εργασία ανέλυσε την αξιοπιστία των δύο καταγραφικών μέσων που χρησιμοποιήθηκαν και αποτιμήθηκε η σημασία της καταναλισκόμενης ενέργειας της διάταξης. Αφού προτάθηκαν κάποιοι τρόποι ελαχιστοποίησης της καταναλισκόμενης ενέργειας, όπως για παράδειγμα η χρήση ασφαλειοθήκης μεγαλύτερου ονομαστικού ρεύματος, διερευνήθηκε και εκτιμήθηκε η αντίστοιχη μείωση κόστους που θα μπορούσε να επιτευχθεί.

The design of the protection system for an electrical installation plays a role of great importance in the overall design of the latter. Fuses are essential means of such protection systems. Fuses protect the circuits from over-loadings due to short-circuits and other faulty conditions and in this way, they eliminate the risk of damages, electrocutions or even fires. The choice of the appropriate fuse for an electrical installation depends on the system’s voltage (low or high voltage) and the application for which the fuse will be used. In addition, there are different types of fuses characterised by the way they are produced and the needs that they cover. National and International organizations have written specifications, which fuses and the associated equipment should be compliant with concerning the way of their production, their core characteristics and the necessary tests for the verification of the fuses. Studying fuses’ installations is very significant so as someone to reassure that a system operates in the right way. Fuses, being parts of the circuit, experience temperature increase and also, are responsible for –even small- power losses and consequently power dissipation. During the current study experiments were held using a simulating circuit which consisted of an NH type fuse, a fuse-holder and cables to connect the fuse installation with a power supply system. So as to study the phenomena of the low voltage fuses the experiments were repeated for NH type fuses of various rated currents that were placed in fuse-holders of two different rated currents. Two devices, a thermocamera and a digital recording device were used to report the temperature of the fuse installation. Also, a voltmeter was steadily connected to the terminals of the fuse installation, from which the voltage values were picked up and then used for the calculation of the power dissipation. After processing the results derived by the experiments, the current study judged the reliability of the recording devices used and assessed the significance of the power dissipation on the fuse installation. Finally, after the suggestion of some ways of minimising the power dissipation, like for example the use of higher current-rated fuse-holders, the practical reduction in cost was appraised.