Viden fra elnettet kan fastslå produkters levetid

Igennem 70 år er der opsamlet unik viden fra det danske elnet om det elektriske miljø, som elektroniske apparater konstant er udsat for. Den viden kan bruges til beregning af elektriske produkters levetid. Det er noget, FORCE Technology arbejder med.

Af Per Thåstrup Jensen, FORCE Technology

Apparater gennemlever et mekanisk og klimatisk brugsmiljø med bump, chok, temperaturer og skiftende luftfugtighed. Samtidig oplever produkterne en brugsperiode med et skiftende elektrisk miljø. Forsyningsspændingen varierer, og fra tid til anden kan der optræde spændingsudfald eller transiente, kortvarige overspændinger. Dette er et udtryk for det elektriske normalmiljø, som elektroniske apparater konstant udsættes for. Levetidsberegninger for elektronik benævner brugsmiljøet og andre relevante dele af et produkts livscyklus som ”Mission profile”.

Levetidsberegning, accelerationsmodel

Ved levetidsberegninger er det vigtigt, at man til enhver tid kender til strengheden af brugsmiljøet. På den måde kan man beregne, hvor lang tid apparatet udsættes for lille strenghed og stor strenghed. Hvis man tilmed har fastlagt sammenhængen mellem ”slid ved lille strenghed” og ”slid ved stor strenghed” som en matematisk formel, så bliver det muligt at beregne det samlede slid i fx en brugsperiode på 10 år eller 25 år med kendt, varierende brugsmiljø. Derfor er oplysninger om det elektriske brugsmiljø interessant.

Logning af spændingsdata

Dansk Energi gennemfører systematisk logning af 230 V netspændingen og har gjort dette gennem en årrække. Et antal spændingsmålere er konstant opstillet i alle dele af Danmark, og de flyttes rundt til forskellige installationssteder med ugers eller måneders mellemrum. Målerne registrerer dels værdien af spænding og frekvens m.v., dels anomalier som fx spændingsudfald, overspændinger og transienter. Tilsammen er der udført mere end 70 års samlet logning af spændingskvalitet i Danmark siden 2009. Det er muligt at anvende data som repræsentativt for det elektriske miljø, fordi logningerne er så omfattende, og fordi de er udført over hele landet. Med andre ord foreligger der en elektrisk ”Mission Profile”.

Time compression testforløb

Kendskabet til forekomst af overspændinger kan benyttes til at designe et accelereret testforløb. Hvis der fx optræder en transient på 1 kV i gennemsnit 1 gang hver uge (604.800 sekunder), kan test med 1 kV udføres på et apparat fx med 1 transient hver 20 sekunder. Det er en accelerationsfaktor på 30.240.

25 års liv på det danske spændingsnet med 1 kV transienter kan dermed gennemføres på lige godt 7 timer.

Man skal aturligvis kunne forsvare den tidsmæssige kompression og dens fysiske virkning på et produkt. Ved tidskompressionen kan man ikke tillade, at komponenter i strømforsyningen ikke kan nå at køle af mellem hver transient. I den virkelige verden vil der være en hel uge til at fx varistorer vil kunne køle af mellem hver transient. Og hvis gentagne transienter giver for hurtig og vedvarende opvarmning, så får man et misvisende billede af nedslidningen af sådanne komponenter.

Accelerationsmodel

”LED power electronics to last!” arbejder blandt andet på at kunne skræddersy accelerationsmodeller for netforsynede LED-lysprodukter baseret på kendskabet til det danske, elektrisk brugsmiljø. Projektet sker i regi af innovationsnetværket INNO SE.

Mere info

Har du lyst til at vide mere om elektrisk mission profiling og projektet ’LED power electronics to last’ kontakt Per Thåstrup Jensen, Senior Technology Specialist, FORCE Technology, ptj@force.dk, tlf. 43 25 13 62.

Artiklen har også været bragt her