Analýza silových účinků působících na proudovodnou dráhu 3f jističe při zkratu

Tomáš Rybáček

Diplomová práce

Analysis of the Force Effects Acting on the Current Path of a 3f Circuit Breaker During a Short Circuit

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá analýzou silových účinků působících na proudovodné a kontaktní části nízkonapěťového třípólového jističe Siemens 3VT při průchodu zkratového proudu. V rámci řešení byl vytvořen vysoce přesný 3D model kontaktního systému v prostředí SolidWorks, který odpovídá skutečné konstrukci přístroje. Model slouží jako podklad pro numerickou analýzu metodou konečných prvků (FEM) v softwaru ANSYS Maxwell, zaměřenou na prostorové rozložení sil a vyhodnocení jejich vlivu na mechanickou stabilitu kontaktů. Součástí práce je rovněž rozsáhlá teoretická část, která popisuje princip činnosti jističe, konstrukční a materiálové charakteristiky a fyzikální zákonitosti elektrodynamických sil. Práce navazuje na předchozí jednopólové modely a rozšiřuje problematiku do plně třífázového řešení, čímž poskytuje komplexnější pohled na silové působení v reálných provozních podmínkách.

Abstract:

This thesis focuses on the analysis of electrodynamic forces acting on the current-carrying and contact parts of a low-voltage three-pole circuit breaker Siemens 3VT under short-circuit conditions. A highly accurate 3D model of the contact system was created using SolidWorks, faithfully representing the real construction of the device. This model serves as the basis for numerical analysis using the Finite Element Method (FEM) in ANSYS Maxwell, aimed at evaluating the spatial distribution of forces and their impact on the mechanical stability of the contacts. The thesis also includes an extensive theoretical part describing the operating principle of the circuit breaker, constructional and material characteristics, and the physical principles of electrodynamic forces. The work builds upon previous single-pole models and extends the analysis to a full three-phase system, providing a more comprehensive view of the force behavior under real operational conditions.

Klíčová slova

elektrodynamické síly, nízkonapěťový jistič, třípólový systém, zkratový proud, proudovodná dráha, kontaktní systém, metoda konečných prvků, ANSYS Maxwell, SolidWorks

Keywords

electrodynamic forces, low-voltage circuit breaker, three-pole system, short-circuit current, current-carrying path, contact system, finite element method, ANSYS Maxwell, SolidWorks

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2025
• Vedoucí: Petr Kačor
• Oponent: Matouš Vrzala

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Magisterský studijní program:
Elektroenergetika