Avaintekijät sähkömuuntimen luotettavuuden parantamiseksi

Voimansiirtojärjestelmän kriittisiä komponentteja ovat sähkömuuntimet. Kun laatuongelmat ilmenevät, ne voivat aiheuttaa merkittäviä taloudellisia ja omaisuuden menetyksiä sekä vaarantaa ihmishenkiä ja aiheuttaa mittavaa sosiaalista haittaa.

Yleisesti ottaen sähkömuuntimen luotettavuus riippuu pääasiassa sen suunnittelusta, teknologiasta, materiaaleista ja valmistusstandardeista. Näistä suunnittelu, joka on tuotelaadun perusta, on keskeinen tekijä sähkömuuntimen yleisen luotettavuuden määrittämisessä.

Tilastot osoittavat, että "suunnitteluvikat" ovat olleet historian varrella teollisuudessa tapahtuneiden merkittävien laatuonnettomuuksien tärkein syy, joka kattaa yli 80 prosenttia näistä tapauksista. Siksi muuntimen suunnittelun luotettavuus on välttämätön edellytys ja perustekijä yleisen tuotteen luotettavuuden saavuttamisessa. Tässä artikkelissa käsitellään muutamia muuntimen luotettavuussuunnittelun avainkohtia.

Lyhytsulkukestävyyden suunnitteluperiaate

Lyhytsulkukestävyys on keskeinen indikaattori sähkömuuntimen luotettavuudesta. Riittämättömän lyhytsulkuvoiman vuoksi aiheutuvaa vahinkoa ei ole harvinaista sähköjärjestelmissä, ja satunnaisissa lyhytsulku-testeissä raportoidaan usein epäonnistumisia.

Erityistestinä vain hyvin pieni osa sähkömuuntimista – alle 1 prosentti kokonaistuotannosta – menee läpi todellisen lyhytsulku-testauksen. Siksi suunnittelun validointi on edelleen käytännöllisin tapa taata riittävä lyhytsulkukestävyys.

Lyhytsulkusuunnittelun perusperiaate pitäisi keskittyä mahdollisimman paljon todellisen lyhytsulku-stressin minimoimiseen, eikä sovellettavien stressirajojen tyhjänpäiväiseen lisäämiseen. Jälkimmäinen lähestymistapa perustuu liian paljon materiaalien ominaisuuksiin ja valmistusprosesseihin, mikä edustaa hallitsematonta suunnittelustrategiaa.

Kuumapisteiden lämpötilan nousun suunnitteluhuomioonottaminen

Sähkömuuntimen eri komponenttien kuumapisteiden lämpötilan nousu on tiiviisti yhteydessä sen käyttöikään ja vaikuttaa suoraan pitkäaikaiseen toiminnalliseen luotettavuuteen. Koska lämpötilan nousutestaus ei suoriteta jokaista yksikköä varten, suunnitteluanalyysi ja -validointi ovat edelleen olennaisia varmistaakseen, että kaikki komponenttien kuumapisteiden lämpötilan nousut pysyv turvallisilla rajoissa.

Muuntimen kuumapisteiden lämpötilan nousun suunnitteluun tulisi keskittyä kolmeen kriittiseen alueeseen: kytkentäkyynärpään, ytimen ja metallisten rakenteiden kuumapisteisiin. Tuotteen rakenteen ja parametrien perusteella tehty tarkka laskenta leviämagneettikentän jakautumisesta ja häviöstihdytyksestä tarjoaa olennaisen perustan komponenttimateriaalien järkevälle valinnalle, sivukentän hallintatoimenpiteiden tehokkaalle toteuttamiselle ja jäämölampion optimoituun suunnitteluun – varmistaen, että kaikki komponenttien kuumapisteiden lämpötilan nousut pysyv turvallisilla arvoilla.