Zwakke schakels in je elektrisch ontwerpproces ontdekken: Een praktische gids

Het elektrisch ontwerpproces is een methodische stap-voor-stap proces voor het oplossen van een probleem. Ingenieurs gebruiken dit proces constant voor productontwikkeling. Wat zijn enkele veelvoorkomende elektrische ontwerpaspecten waar gefocust moet worden in het proces? Wat zijn de gebieden die we vaak over het hoofd zien omdat we gewoon weten dat dit zal werken? Wat is elektrisch ontwerp? Wat is het proces? En welke specifieke details missen we tijdens de reis?

Wat is Elektrisch Ontwerp?

Elektrisch omvat plannen, creëren, testen of toezicht houden op de ontwikkeling en installatie van elektrische apparatuur. Veel elektrische ontwerpprojecten beginnen met een idee, of voor de private industrie is het vaak nadenken over een product dat gemodelleerd of ontwikkeld wordt voor de markt. Elektrische ontwerpprojecten kunnen een nieuwe marktbare vertegenwoordigen of kunnen streven naar het verbeteren van een bestaand product of systeem.

De elektrisch ontwerpende ingenieur vereist nog steeds een volledig begrip van de fundamenten van elektrisch engineeringprincipes. Met de beschikbaarheid van een databasesysteem, verschillende taakprogramma's/modules, diverse planning, ontwerp- en analysestudies kunnen uitgevoerd worden.

Het Elektrische Ontwerpproces in het kort

Een elektrisch ontwerp gaat door verschillende belangrijke ontwikkelingsstadia. Eerst moet de ontwerper de omvang van het project begrijpen. Vervolgens definieert en ontwerpt de ontwerper elk component (zoals algemene kantoorgebieden, gespecialiseerde machines en stroomverdeelapparatuur) volgens erkende industriestandaarden. Ten slotte worden deze individuele componenten gecompileerd om de eindpresentatie voor het ontwerp te vormen.

Focal Points voor Elektrotechnische Ontwerpers

Het elektrisch ontwerpproces is een meervoudige stappenmethode voor probleemoplossing. Elektrotechnische ontwerpers moeten zich vaak richten op onderwerpen die ze vaak in hun werk tegenkomen. Elektrotechnische ontwerpers werken vaak heel nauw met het volgende, wat een hindernis kan zijn, of algemene kennis voor ervaren elektrotechnische ontwerpers. Ervoor zorgen dat deze onderwerpen in het achterhoofd van elektrotechnische ontwerpers blijven is het belangrijke deel:

• Regels en standaarden
• Elektrische referentie van componenten
• Spanningssysteem gebruikt op locatie
• Mogelijke foutmodi vermijden
• Elektrische veiligheid

Toepasselijke standaarden bepalen (Alleen Engels)

Nadat elk component in het plan is geselecteerd, is de stap om elk deel te ontwerpen volgens erkende industriestandaarden, alsook eventuele aanvullende standaarden die door de lokale jurisdictie zijn gesteld voor commerciële of industriële bezetting. De primaire industriestandaard is de National Electric Code (NEC), gepubliceerd door de National Fire Protection Association (NFPA). De NEC wordt elke drie jaar herzien en resulteert in de publicatie van een nieuwe editie. Het is goede praktijk om ervoor te zorgen dat je product up-to-date is met de recente editieherzieningen. Hoewel de code op nationaal niveau wordt toegepast, kunnen sommige lokale jurisdicties aanvullende standaarden hebben die de vereisten van de NEC overschrijden of ze kunnen een eerdere editie van de code gebruiken.

Sommige projecten zullen ook aanvullende vereisten hebben gebaseerd op hun specifieke componenten, zoals die gespecialiseerde elektrische apparatuur omvatten. Een elektrisch ontwerper moet altijd de fabrikantrichtlijnen voor gespecialiseerde apparatuur overwegen en de juiste elektrische apparatuurstandaarden gebruiken die door de fabrikant zijn vastgesteld voor overstroombeveiligingsformaten, gespecialiseerde aardingsvereisten, enz. Deze gespecialiseerde vereisten kunnen vereisen dat aanvullende gespecialiseerde bedradingspraktijken worden geobserveerd; wanneer dit het geval is, moeten deze gespecialiseerde vereisten op het plan worden gedocumenteerd.

Ontwerpers moeten ook de standaarden van de National Electrical Manufacturers Association (NEMA) overwegen, wat standaarden omvat voor motorleadsidentificatie, transformatorterminalmarkeringen, stekker en contactdoosapparaten, en stroomsterktespecificaties. Ontwerpers moeten ook de standaarden overwegen voor de Electrical Apparatus and Service Association (EASA), die actuele en bijgewerkte informatie voor motoren en besturingen biedt.

Voor projecten die nieuwe of geüpgradeerde onderdelen voor distributiesystemen van lokale utiliteit omvatten, moeten elektrisch ontwerpers eventuele vereisten overwegen die door het utiliteitsbedrijf zijn gesteld. Deze methoden kunnen de bedradingsmethoden en apparatuur dicteren die vereist zijn voor correcte distributie van de dienende utiliteit naar de klant. Berekende belastingwaarden moeten verwijzen naar fabrikantrichtlijnen om te zorgen dat distributiesystemen deze belasting zullen ondersteunen. In alle gevallen moeten ontwerpers niet alleen over solide elektrische kennis en een grondig begrip van de elektrische berekeningen en hun noodzaak beschikken, maar ook bewustzijn van de toepassing van alle relevante codes en standaarden die binnen de elektrische industrie worden gebruikt.

Het Elektrische Plan Maken

Zodra de diverse onderdelen en toepasselijke standaarden zijn bepaald, begint de ontwerper, die onderdelen te compileren om het elektrisch ontwerp te vormen en een set plannen te voltooien.

In het verleden namen deze plannen de vorm van handgetekende blauwdrukken, maar vandaag de dag worden de meeste plannen digitaal gemaakt met computer-ondersteund ontwerp (CAD) softwaretools. Gedigitaliseerde plannen zijn eenvoudiger te herzien en over te dragen dan die getekend met pen en potlood.

E3.series

Op de plannen moet elk apparaat worden gerefereerd met de juiste elektrischen symbolen. Elektrische symbolen staan universele herkenning van elk deel toe door de vele personen die aan het project zullen werken, zodat ze de kosten op de juiste manier kunnen schatten en het project naar de specificaties kunnen construeren.

Ervoor zorgen dat de juiste symbolen worden gebruikt en op het eindontwerp worden geschreven is vitaal. De ontwerpsymbollenlijst moet bijgewerkt worden met de juiste symbolen en hun definitie. Soms kan de behoefte rijzen voor een symbool dat nog niet is ontwikkeld (zoals een nieuwere energiebeschermende of energiemanagementapparaat). In dit geval kan de ontwerper een nieuw symbool voor het elektrisch ontwerpplan creëren, mits het aan de symbolenlijst in het plan wordt toegevoegd.

Systeemspanningen

Begrip van de diverse systeemspanningen die in elektrische systemen worden gebruikt, is van groot belang in hun ontwerp en onderhoud. Weten hoe de belasting tussen fasen en tussen fase en neutraal zijn aangesloten, stelt de elektrisch ontwerper in staat om de componenten van een elektrisch systeem correct te ontwerpen en te specificeren en onderhoudspersoneel in staat te stellen om deze systemen veilig te onderhouden en te bedienen.

Er zijn veel typen spanningen voor stroomvoorziening, en weten welke beschikbaar is, is stap één. De spanningsvoorziening moet bekend zijn van het utiliteitsbedrijf dat het levert, niet alle service-spanningen zijn beschikbaar voor elke belasting. Bijvoorbeeld, driedienst-fase service is mogelijk niet beschikbaar voor woongebouwen, minimale belastingvereisten kunnen gespecificeerd zijn voor grotere belasting, enz. De elektrisch ontwerper is verantwoordelijk voor het bepalen van de service-spanningsvereisten. Neem niet aan dat je weet welke stroombron je zult gebruiken, en ontwerp een apparaat voor één type stroombron wanneer de locatie zo'n stroom niet zal leveren.

Plannen om foutmodi te vermijden

Foutmodi gebeuren over tijd en zijn vaak moeilijk te ontwerpen om te vermijden. Elektronische componenten hebben een breed scala aan foutmodi. Deze kunnen op verschillende manieren geclassificeerd worden, zoals op tijd of oorzaak. Fouten kunnen veroorzaakt worden door extreme temperatuur, extreme stroom of spanning, ioniserende straling, mechanische schok, stressimpact, en vele andere oorzaken. Fouten verschijnen meest algemeen aan het begin of aan het einde van de levenscyclus van het component. Toepassingen zoals luchtvaartsystemen, levensondersteuningssystemen, telecommunicatie, spoorwegsignalen en computers gebruiken groot aantal elektronische componenten. Analyse van de statistische eigenschappen van fouten kan correcte richting geven in ontwerpen om een zeker betrouwbaarheidsniveau te vestigen. Een lijst van foutmodi wordt hieronder weergegeven:

• Contactfout
• Printplaatfout
• Relaisfout
• Halfgeleiderfout
• Passief elementfout
• MEMS-fouten

Wat voor omgeving je product ook in zal zijn, grondig onderzoek is nodig om het product correct te ontwerpen om de omgevende omgeving te weerstaan. Het laatste wat je wilt is dat je vergeet te incorporeren dat de omgevingstemperatuur tot 300 Fahrenheit (overdreven) kan bereiken en je elektronica was ontworpen om kamertemperatuur aan te kunnen.

Invoerspanning veroorzaakte massive oververhitting

Elektrische Apparatuur Veiligheid

Ongeacht alle voorzorgsmaatregelen die mensen nemen rond elektriciteit, het duurt maar één ogenblik dat een eenvoudige fout kan veranderen in een levensbedreigende situatie. Nieuwe producten ontwikkelen kost veel tijd simpelweg om het te ontwerpen naar klantspecificaties. Maar het is een onvermijdelijke waarheid dat veiligheid nog steeds de nummer één onuitgesproken klantvereiste is. Diegenen die het zullen bouwen, diegenen die het zullen hanteren, diegenen waarvoor het ontworpen is om gebruikt te worden, en diegenen die het nooit hadden mogen aanraken.

Of je er nu naar kijkt, het risico op elektrische schok is nog steeds aanwezig bij elk elektronisch apparaat vandaag. Het enge ding dat we kunnen doen is preventieve maatregelen nemen en de kans minimaliseren dat iemand een elektrische schok ontvangt. Hebben alle componenten alle standaarden en richtlijnen gehaald? Heeft het de benodigde richtlijn voor de industrie waarin het gebruikt zal worden gehaald? Het laatste wat je wilt is dat een nieuwe babyphone een blootgesteld draadgedeelte heeft. Maar realistisch gezien zou dit product om die reden waarschijnlijk niet op de markt komen. Zijn alle maatregelen genomen die je voelt dat je alles mogelijke hebt gedaan om schade of letsel van je apparaat te voorkomen?

Veiligheid is de nummer één onuitgesproken vereiste die alle elektronische apparaten moeten halen. Eenmaal dit doel bereikt, kun je rustig slapen dat je product niemand zal schaden.

Heroverwegen van het Elektrische Ontwerpproces

Ongeacht hoe weinig of hoeveel ervaring iemand heeft als elektrisch ontwerper, is het altijd goed om een hoog-niveau blik op het werk te werpen dat wordt gedaan. Sommige van de besproken onderwerpen kunnen lijken op "Ja dit is gezond verstand", maar soms is het leuk om onszelf te herinneren dat dit het werk is, en het elektrische ontwerpproces misschien een methode is die vaak verwaarloost wordt, of in sommige gevallen nooit gebruikt. Mensen worden hun werk, en begrijpen alles wat om hen heen gaart. Erg weinig verandering kan gebeuren en het is vaak leuk om dingen vanuit een vers perspectief te bekijken. Elektrisch ontwerpers hoeven zich alleen neer te zetten en te onthouden hoe het was toen ze net begonnen, om de grote oeps op het werk te vermijden die elke rookie op de job je had kunnen vertellen.

Ooit een fout gemaakt die je dacht: "Dit heb ik op school geleerd... Ik wist dit voordat ik de baan zelfs begon"?