Выявление слабых звеньев в процессе электропроектирования: практическое руководство

Процесс электропроектирования — методичный пошаговый процесс решения задачи. Инженеры используют его постоянно для разработки продуктов. На какие общие аспекты фокусироваться? Какие области упускаем, думая «это сработает»? Что такое электропроектирование? Каков его процесс? Какие детали мы упускаем?

---

Что такое электропроектирование

Электропроектирование включает планирование, создание, тестирование или надзор за разработкой и установкой электрооборудования. Многие проекты начинаются с идеи или, в частном секторе, с мышления о моделируемом продукте для рынка. Проекты могут представлять новый рыночный продукт или улучшать существующий.

Инженер-электропроектировщик всё еще требует полного понимания основ электротехники. С доступом к системе БД, разным модулям задач, различным исследованиям, проектированию и анализу можно проводить разные исследования.

Краткий процесс электропроектирования

Электропроект проходит несколько важных стадий. Сначала дизайнер должен понять объем проекта. Затем определяет и проектирует каждый компонент (общие офисные зоны, спецмашины, электрораспределительное оборудование) по признанным стандартам. Наконец, отдельные компоненты компилируются в итоговую презентацию дизайна.

Фокусные точки для электроналадчиков

Процесс — многошаговый метод решения проблем. Электроналадчики часто фокусируются на темах, встречающихся часто. Работают тесно с:

• Регламенты и стандарты
• Электрическая справочная информация компонентов
• Система напряжения на объекте
• Предотвращение возможных режимов отказа
• Электробезопасность

Определение применимых стандартов (только английский)

После выбора компонентов в плане — проектировать каждую часть по отраслевым стандартам и дополнительным стандартам местной юрисдикции для коммерческих или промышленных объектов. Основной промышленный стандарт — National Electric Code (NEC), издаваемый NFPA. NEC пересматривается каждые 3 года, публикуется новое издание. Хорошая практика — убедиться, что продукт актуален по последним ревизиям. Хотя код национальный, некоторые юрисдикции могут иметь дополнительные стандарты, превышающие NEC, или использовать прошлое издание.

Некоторые проекты имеют дополнительные требования по специфическим компонентам (спецэлектрооборудование). Электроналадчик должен учитывать руководства производителя для спецоборудования и использовать соответствующие стандарты электрооборудования для размеров 과전류 защиты, спецзаземления и др. Специализированные требования могут требовать дополнительных практик проводки — их нужно документировать в плане.

Дизайнеры также учитывают стандарты NEMA (идентификация выводов мотора, маркировка клемм трансформатора, вилки/розетки, номиналы тока) и EASA (актуальная информация по моторам и управлениям).

Для проектов с новыми/обновленными частями систем распределения от местной коммунальной службы — учитывать требования коммунальной службы. Они могут диктовать методы проводки и оборудование для правильного распределения. Расчетные нагрузки должны ссылаться на руководства производителя для обеспечения поддержки нагрузок распределительными системами. Во всех случаях дизайнеры должны иметь не только твердые электротехнические знания и глубокое понимание расчетов и их необходимости, но и осведомленность о применении всех релевантных кодов и стандартов в электротехнической отрасли.

Создание электрического плана

После определения частей и стандартов дизайнер компилирует их в электрический дизайн и комплект планов.

Раньше планы были ручными чертежами, сейчас — цифровые через CAD. Цифровые планы легче ревизировать и передавать.

E3.series

На планах каждое устройство должно ссылаться соответствующими электрическими символами. Символы позволяют универсальное распознавание каждой части множеством лиц, работающих над проектом, для оценки стоимости и строительства по спецификациям.

Важно использовать правильные символы и записывать их в финальный дизайн. Список символов должен быть обновлен с правильными символами и определениями. Иногда нужен символ, еще не разработанный (новое энергосберегающее устройство). Тогда дизайнер может создать новый символ, добавив его в список плана.

Системные напряжения

Понимание различных системных напряжений в электрических системах критично для их проектирования и обслуживания. Знание того, как нагрузки соединяются между фазами и фазой/нулем, позволяет правильно проектировать и специфицировать компоненты и позволяет обслуживающему персоналу безопасно эксплуатировать системы.

Много типов напряжений питания, знание доступного — шаг 1. Напряжение должно быть известно от коммунальной службы, не все сервисные напряжения доступны для любой нагрузки. Например, трехфазное может быть недоступно для жилых зданий, для крупных нагрузок могут быть минимальные требования. Электроналадчик отвечает за определение требований к сервисному напряжению. Не предполагайте, что знаете источник питания, и проектируйте под один тип, если локация не выдает такой.

Планирование избегания режимов отказа

Режимы отказа происходят со временем, трудно проектировать для их избежания. Электронные компоненты имеют широкий спектр режимов отказа. Классификация по времени или причине. Отказы от избыточной температуры, тока/напряжения, ионизирующего излучения, механического удара, напряжения-удар и др. Чаще всего появляются в начале или конце жизненного цикла. Аэрокосмические системы, системы жизнеобеспечения, телеком, железные дороги, компьютеры используют много электронных компонентов. Анализ статистических свойств отказа дает руководство для проектирования определенного уровня надежности. Список режимов отказа:

• Отказ контакта
• Отказ печатной платы
• Отказ реле
• Отказ полупроводников
• Отказ пассивных элементов
• Отказы MEMS

Какая бы среда ни была для продукта, тщательное исследование нужно для проектирования под окружающую среду. Последнее, чего хочется — забыть, что окружающая температура может достичь 300°F (преувеличение), а электроника рассчитана на комнатную.

Входное напряжение вызвало массивный перегрев

Безопасность электрооборудования

Как бы ни были осторожны люди с электричеством, один момент простой ошибки может превратиться в угрозу жизни. Разработка новых продуктов требует много времени на дизайн под заказчика. Но безопасность — №1 невысказанное требование заказчика. Те, кто строит, обрабатывает, для кого предназначено, и кто никогда не должен трогать.

Риск удара током присутствует в каждом электронном устройстве. Можно только принимать превентивные меры и минимизировать шанс удара. Все компоненты соответствуют стандартам и руководствам? Соответствуют необходимым для отрасли? Последнее, чего хочется — детский монитор с открытым участком провода. Но реалистично — такой продукт не выйдет на рынок. Все меры приняты, чтобы предотвратить вред или ущерб?

Безопасность — №1 невысказанное требование для всех электронных устройств. Достигнув этой цели, можно спать спокойно — продукт не навредит никому.

---

Переосмысление процесса электропроектирования

Независимо от опыта электроналадчика, всегда полезно взять высокую точку зрения на работу. Некоторые темы могут казаться «обыденным здравым смыслом», но иногда хорошо напомнить, что это работа, и процесс может быть пренебрежен или никогда не использовался. Люди становятся своей работой и понимают всё вокруг. Мало изменений, часто приятно смотреть свежим взглядом. Электроналадчикам просто нужно сесть и вспомнить, как было в начале, чтобы избежать большой ошибки, которую любой новичок мог бы предсказать.

Была ли ошибка, когда вы думали: «Я учил это в школе… Я знал это до начала работы»?

---