השוואת ביצועים:
בקרי חלוקת הספק בטכנולוגיית Solid State לעומת מיתוג אלקטרומכני
התיכון של מערכות חלוקת כוח ראשוניות ומשניות עבור פלטפורמות קרקעיות ומוטסות מודרניות כרוך במספר בעיות מאתגרות: צורך בכמויות גדולות של אנרגיה חשמלית עבור ציוד שליטה, בקרה, תקשורת, מחשבים ומודיעין (C4I) וסוגי ציוד נוספים; אמינות וזמינות מערכת משופרת; רמות מופחתות של משקל, נפח וטביעת כף רגל תרמית; וכן יכולות השלת עומסים, פרוגנוסטיקה ואבחון.
בקרי כוח בטכנולוגיית Solid Stat (להלן, בקרי SSPC) עולים על מפסקים וממסרים אלקטרומכניים ברמה הפונקציונלית ובביצועים שלהם. בקרי SSPC מספקים מדידות מדויקות, יכולות עיבוד דיגיטלי, הפסדי מיתוג נמוכים עם זמן עלייה וירידה מבוקר התורם להפחתת פליטות EMI, הגנה מפני קצרים חשמליים מהירים מאוד וכן הגנה מעומס I2t. הגנת I2t שומרת על החיווט, על הצרכנים ועל בקרי ה-SSPC עצמם מפני התחממות יתר וגם מונעת באופן אמין “קפיצות שווא” בעת חיבור של עומסים קיבוליים או תאורת ליבון.
ממסרים ומפסקים סובלים מבעיות אמינות, מכיוון שהם מועדים לקשת חשמלית (Arcing), חמצון, שחיקה וריתוך; ולאלה מתלוות בעיות אופייניות לחלקים נעים, כגון: רתיעת מגעים ותפקוד לקוי בסביבות המתאפיינות ברמות גבוהות של רטט, אבק וחול. בהשוואה להתקני מיתוג אלקטרומכניים, בקרי SSPC מפגינים יתרון בכל הקשור לאמינות (זמב”ת) בסדר גודל ומעלה ומקנים זמינות מוגדלת לכלי רכב ולמערכות שונות.
בהשוואה למפסקים וממסרים אלקטרומכניים, בקרי SSPC תורמים להגדלת הנצילות האנרגטית הודות לפיזור הספק קטן יותר יחד עם צפיפויות הספק גבוהות לפי משקל ולפי נפח.
קישוריות אפיק או רשת מאפשרת לבקרי SSPC להעביר משוב בזמן אמת למחשבי האבחון ברכב. הנתונים המדווחים על ידי בקרי SSPC יכולים לשמש לאבחון ופרוגנוסטיקה ברמת המערכת, מאפשרים ביצוע תחזוקה חזויה מותנית, ועל ידי כך מספקים תוספת של זמינות ומוכנות מערכת למשימה. הנתונים המדווחים, הכוללים את הסטטוס של בקרי ה-SSPC המשולבים, מאפשרים למחשבי הניהול לקבוע מבעוד מועד תקלות צפויות של גנרטורים, סוללות, חיווט, מחברים וצרכנים.
בקרי חלוקת הספק SSPC עולים על מפסקים אוטומטיים וממסרים אלקטרומכניים ברמה הפונקציונלית ובביצועים שלהם.
תמונה 1. כרטיס בקרת הספק Solid State 16 ערוצים – חב’ DDC
משקל ונפח
בקרי חלוקת הספק SSPC עולים על התקני מיתוג אלקטרומכני בכל הנוגע למשקל ולנפח. היבט על של המערכת – מהכלל אל הפרט
תמונה 2. מודול בקר הספק בטכנולוגיית מפסקים אלקטרו מכניים
ברמת המערכת, בקרי SSPC נהנים מיתרון של צפיפות הספק לנפח
בשיעור של 7.3 ל-1.
הדבר מקנה לבקרי SSPC יתרון של צפיפות הספק למשקל בשיעור של 4.6 ל-1.
תמונה 3. מודול בקר הספק בטכנולוגיית Solid State – DDC
מערכות אוויוניקה מאושרות FAA ו-EASA
ארכיטקטורת SSPC רב-ערוצית מהדור המתקדם ביותר
שימוש ביתירות והגנת-כשל כדי להבטיח פעולה אמינה של יחידת חלוקת הספק (PDU) אוויונית תוך בטיחות טיסה בארכיטקטורת משימה קריטית.
תמונה 3. מודול בקר הספק בטכנולוגיית Solid State – DDC
חיווט מופחת
בכלי טיס או רכב קרקעי, כדי שאנשי הצוות יוכלו למתג צרכנים באמצעות מפסקים, המפסקים הללו צריכים להיות קרובים לטייס או לאיש הצוות. סידור זה מצריך ניתוב של החוטים לכיוון הצוות וממנו והלאה. בבקרי SSPC ניתן לשלוט באמצעות רשת תקשורת, ולכן אין צורך לנתב חוטי חשמל אל המקום שבו נמצא הצוות וממנו והלאה, דבר שחוסך משקל ומפחית לדוגמה את צריכת הדלק.
פיזור הספק
בקרי SSPC מפגינים פרופיל תרמי נמוך יותר ממפסקים מכניים מקובלים. הדבר נובע מהתנגדות המיתוג הנמוכה של רכיבי MOSFET במצב מחובר (On), הניתנת להפחתה נוספת על ידי חיבור במקביל של מספר רכיבי MOSFET ו/או ערוצי SSPC לצורך מיתוג זרם לעומס משותף. בנוסף, מיתוג בטכנולוגיית solid state מקטין את פיזור ההספק לעומת סלילי ממסרים, סולנואידים, פסי דו-מתכת והתנגדות של מגעים במפסקים ובממסרים. כתוצאה מכך, בקרי SSPC מקנים יתרון משמעותי בפיזור הספק פנימי לעומת מפסקים וממסרים.
טבלה 1. פיזור הספק כולל בערוץ: בקר SSPC לעומת מיתוג אלקטרומכני
אמינות
במונחים של אמינות, בקרי SSPC מפגינים יתרון משמעותי על התקני חלוקת הספק המבוססים על מפסקים/ממסרים אלקטרומכניים. ה MTBF של כרטיס SSPC רב-ערוצי גבוה בסדר גודל מזה של התקן מקביל המבוסס על מפסקים וממסרים אלקטרומכניים. מאחר שבקרי SSPC אינם מכילים חלקים נעים, מספר אופני הכשל שלהם קטן בהרבה מזה של מפסקים וממסרים.
תמונה 5. הרכיבים הפנימיים של מפסקים וממסרים
חלק מאופני הכשל הייחודיים להתקני מיתוג אלקטרומכניים כוללים:
המגעים בממסרים ובמפסקים מועדים לקשת חשמלית (Arcing), וכתוצאה מכך לחמצון, שחיקה וגימום (Pitting), המעלים בתורם את התנגדות המגעים.
הקשת החשמלית הנוצרת בפתיחת מגעים של מפסקים וממסרים המחוברים לעומסים אינדוקטיביים, עלולה לפגוע מגעים, לשחוק ולרתך אותם.
בסביבות המתאפיינות ברמות גבוהות של רטט, מפסקים אלקטרומכניים עלולים לנקוש ובכך להשפיע על פעולת המערכת. בנוסף, רטט עלול לגרום לכשל חומרים ולשיבוש ההכוונה ההדדית בין חלקים.
ארמטורות של מפסקים תרמיים וסלילי ממסרים מפזרות הספק ובכך מוסיפות חום למערכת ומסבכות את התיכון התרמי שלה.
בממסרים, קצבי חיבור וניתוק גבוהים עלולים לגרום לבלאי בחלקים נעים, היתפסות ארמטורות בממסרים, שחיקת מגעים, מגע מקוטע וכשלים של הסלילים.
‘קפיצה’ מידית בקצר
בזכות האמינות המשופרת של בקרי SSPC לעומת מתגים ומפסקים, הם מקנים הגנה ובטיחות טובות יותר. בנוסף, בעקבות תקלות שמקורן בקצר, בקרי SSPC נפתחים תוך מילי שנייה בקירוב, בעוד שמפסקים וממסרים משתהים 10 מילישניות (10mSec). ההשהיה הארוכה עלולה לגרום לנזק משמעותי לחיווט ולציוד.
מבחינת אמינות המערכת, השימוש בבקרי SSPC מקנה יתירות אוטומטית, ועל ידי כך מאפשר לחדש את הספקת החשמל במהירות לרכב ולצרכנים קריטיים למשימה בעקבות תקלות בגנרטורים, חיווט או רכיבים נוספים במערכת הכוח.
עלות הבעלות
שימוש בבקרי SSPC יכול להקטין את עלויות הבעלות בהתבסס על מגוון גורמים.
גמישות עומס
נוכח הכללה של יותר ויותר פונקציות חשמליות ואלקטרוניות בפלטפורמות, צפויה לחול עלייה בצורך לתמיכה במגוון תצורות ציוד בעלות דרישות הספק משתנות.
ניטור ואבחון
בקרי כוח בטכנולוגיית Solid State תומכים במגוון היבטים של ניהול התקינות במערכות חיווט והספק של כלי רכב קרקעיים וכלי טיס.
בקרי SSPC מספקים פונקציית הגנת מעגל אוטונומית מפני תקלות כגון קצרים חשמליים ועומסי יתר.
שרידות וסבילות לתקלות
בקרי SSPC מפגינים תכונות רבות התורמות לשרידות ולסבילות עקב תקלות במערכות הספק בפלטפורמות.
אמינותם גבוהה משמעותית מזו של מפסקים וממסרים אלקטרומכניים, ולכן מערכות הספק ברכבים קרקעיים או בכלי טיס נהנות משרידות משופרת.
בקרי SSPC מספקים נתוני אבחון בזמן אמת – ברמת המודול וברמת המערכת.
מסקנה
כפי שניתן להבין, בקרי SSPC מספקים שורה ארוכה של יתרונות פונקציונליים וביצועיים.
