Zátěžový test střídačů SMA: ty, které úspěšně projdou zkušebním střediskem SMA. vydrží 20 a více let - a to i v extrémních podmínkách

Očekává se od nich více než od ostatních: solární střídače SMA jsou technologicky vždy o krok dále než ostatní zařízení na trhu. A správně pracovat musí déle než 20 let. Proto odborníci ve zkušebním středisku SMA simulují celkovou životnost střídače ve zrychleném sledu, za použití výjimečných metod a nejpokročilejších technologií.

Billy Akpebu a jeho 22 spolupracovníků mají zajímavé povolání: dělají přesně to, co by normální zákazník nikdy neudělal. Dávají střídače do trouby, do mrazničky, do stroje simulujícího otřesy... Zkrátka, pracují ve zkušebním středisku SMA.

Jedno ze zdejších nejnovějších zařízení vypadá jako přerostlá dvojpodlažní trouba. Na ovládacím panelu svítí údaj o teplotě 96 stupňů Celsia! Pohled skrze okénko odhalí elektrickou vodicí desku s různými elektronickými komponentami. „Testovaný vzorek je uvnitř zatím dvě hodiny", vysvětluje Billy Akpebu, vývojový ředitel zkušebního centra. „Ještě jej musíme zahřát a ochladit patnáctkrát. Tomu se říká zátěžový test". Tento muž, s doktorátem ze strojírenství, podrobuje v rozsáhlém komplexu budov, spolu s kolegy, mnoho komponent i hotových výrobků těm nejnáročnějším testům, jaké si dovedete představit. „Zkušební středisko", říká Akpebu, „je v podstatě také centrem pro kontrolu kvality. Zajišťujeme, aby střídače SMA disponovaly provozní životností alespoň dvacet let, v jakékoli zemi, v jakémkoli klimatu a při připojení do jakékoli sítě."

Billy Akpebu, vývojový ředitel zkušebního centra

Celý svět ve zkušební laboratoři

Je to nesmírně těžký úkol. Střídače SMA slouží ve více než 100 zemích – od Ugandy po pobřeží Severního moře, od Číny, až po vědeckou stanici The Princess Elizabeth base na jižním pólu. Téměř každé provozní stanoviště má odlišné klimatické podmínky. Je třeba vzít také v úvahu odlišné energetické sítě a pravidla provozování přenosové respektive distribuční soustavy. „Teoreticky je to velice jednoduché," říká Akpebu. „Naše střídače se používají po celém světě, takže prostě musíme v našich laboratořích nasimulovat celý svět."

Zrychlené stárnutí

Sören Irmer je trpělivý člověk. Přesto nemůže na výsledky testů čekat dvacet let. „Lidé vystavení stresu a zátěži stárnou rychleji. Totéž naštěstí platí i pro technická zařízení", dodává s úsměvem. „Pro nás je simulace stárnutí důležitá. Zjišťujeme tak životnost našich střídačů. Nemůžeme čekat deset nebo dvacet let, abychom si ověřili, že všechno dopadne podle našich představ", dodává Sören Irmer. „Naším úkolem je otestovat odolnost našich střídačů vůči působení zubu času, čehož nejlépe dosáhneme, vystavíme-li je extrémním podmínkám."

Zmrazený střídač SMA

50 stupňů Celsia za vteřinu

Ukazuje se, že dvojpodlažní trouba je ve skutečnosti šokovou zkušební komorou. V provozu je od května 2009 a používá se střídavě pro zahřívání střídačů a jednotlivých komponent až na teplotu 200°C a na jejich opětovné zchlazení až na –70°C. Zabudovaný zvedací mechanismus přepraví testované předměty z výhřevné do chladicí zóny během šesti vteřin, což činí rozdíl téměř 50°C za vteřinu!

„Tato rychlá změna teploty představuje pro komponenty obrovskou zátěž, obzvláště proto, že jednotlivé materiály se rozpínají různě a do různých úhlů," vysvětluje Irmer. „Proto nám tento typ zkoušky teplotním šokem přesně a v krátkém čase ukáže, kde se může objevit případná závada." Pro vývojáře jsou to důležité informace: Odolají všechny komponenty takové zátěži? Jsou sestaveny do ideální konstrukce? Co se dá ještě zlepšit?

Test kvality

Ve zkušebním středisku SMA se vývoj nikdy nezastavuje. Kromě mnoha dalších projektů, Irmerův tým právě plánuje zřízení nové zkušební stanice pro takzvanou metodu HALT. Tato zkratka znamená velmi zrychlený test životnosti (Highly Accelerated Life Test). Pomocí metody HALT jsou střídače vystaveny extrémním změnám teplot a zároveň výrazným vibracím. To vše za plného provozu.

Klimatická komora

„Ne všechny naše zkoušky jsou tak extrémní", objasňuje Irmer. „Při našem terénním zkušebním provozu jsou podmínky také obtížné, ale více připomínající realitu." Tyto zkoušky spočívají spíše v simulaci působení „normálních" teplotních změn, deště a vlhka. Cílem je zjistit, zda střídač zvládne bezchybně dlouhodobě fungovat za všech těchto podmínek. Jedním ze zařízení, používaných pro tyto testy, je klimatická komora, která pojme až dvanáct střídačů naráz.

Vytrvalostní zkouška při 180 stupních

Samotná velikost komory vzbuzuje úctu. Bez potíží by v ní zaparkoval automobil Smart. Teploty sahají od –70°C do +180°C, což pokrývá všechny klimatické zóny od Údolí smrti po jižní pól. Stěny a strop jsou pokryty reflexními panely z nerezové oceli a těžké dveře lze naštěstí otevřít i zevnitř. Na posuvných regálech jsou připevněny různé prototypy nové generace střídačů a čekají, až na ně přijde řada. Každý je s venkovním světem spojen zvláštní „pupeční šňůrou". Když všechny kontrolky svítí zeleně, střídače jsou připraveny.

Venku, vedle klimatické komory, Sören Irmer ukazuje na několik skříní, vysokých přibližně do úrovně stojícího člověka. „Pro každý střídač máme vhodný přívodní modul, který mu dodává stejnosměrný proud – v podstatě solární energii „z konzervy". Potom nové střídače otestujeme v dlouhodobém provozu." Poskytují plný výkon i při 50°C? Reagují tak jak by měly i při kolísání síťového napětí? A funguje za všech okolností dálkové monitorování provozních dat?

Simulace polní cesty

Představte si další situaci: střídače SMA mají být dodány do solární elektrárny ve střední Číně. Po více než 20 000 km, strávených v lodním kontejneru, je na posledním úseku čeká přeprava na korbě nákladního vozidla po nezpevněné, nekvalitní cestě. Ovšem oproti tomu, jakým otřesům jsou střídače SMA vystavovány ve zkušebním středisku, působí i tato cesta jako procházka růžovou zahradou. Simulátor vibrací je obrovský střásací stroj. Toto zařízení se nachází v oddělené části budovy. Na dveřích má napsáno „test mechanické zátěže". „Díky tomuto stroji můžeme simulovat téměř jakýkoli typ vibrací", říká Peter Thomä, který jej má na starosti. „Cestu nákladním vozem z Kasselu do Mnichova, stejně jako 250 kilometrů po polní cestě s výmoly." Nyní uvidíme, zda střídače vydrží zátěž, která na ně může být kladena po celém světě. „Vydrží", konstatuje Thomä stručně. „Každý nový střídač SMA byl vystaven v podstatě všemu, co se solárnímu střídači může ve skutečném světě stát."

Zákaz mobilních telefonů v solárních elektrárnách?

Zkratka EMC znamená elektromagnetická kompatibilita. Stručně řečeno jedná se o to, zda mohou být v blízkosti střídače používány mobilní telefony a zda bude mobilní hovor rušen. „Jsem si jistý, že tento fenomén znáte z nemocnic a letadel", vysvětluje Thomä. „Radiové vlny, vycházející z určitých přístrojů, mohou rušit některá citlivá elektronická zařízení." Zároveň každé zařízení samo vysílá radiové vlny, což je v podstatě nežádoucí efekt jeho skutečné funkce. Oba aspekty jsou testovány ve zkušební komoře EMC. Ta vypadá zevnitř téměř hrozivě: stěny jsou pokryty pyramidami z černé pěny, směřujícími do středu místnosti. „Na nic nesahejte", volá varovně Thomä ze stejně pokryté chodby. „Tohle je velice citlivá místnost!"

Vítejte ve vstupní zóně smrti

Komora je vybavena speciálně izolovanými stěnami, které odstíní sebemenší radiovou vlnu zevnitř i zvenku. Na tomto místě mobilní telefon určitě fungovat nebude. V této hermeticky uzavřené místnosti se odolnost střídačů testuje ozařováním elektromagnetickými vlnami. Pěnové pyramidy na stěnách a na stropě zajišťují, že se žádné vlny neodrazí. To znamená, že se navzájem nemohou posilovat ani oslabovat.

Jak silné jsou ale radiové vlny, které při provozu vyzařuje sám střídač? Jsou splněny příslušné prahové hodnoty? Tato měření se také provádějí v komoře EMC. Aby bylo možné stanovit jejich hodnoty, jsou střídače ze všech stran testovány citlivými zkušebními anténami. „Je samozřejmé, že naše zařízení splňují všechny odpovídající předpisy", říká Thomä. „A díky našemu vynikajícímu vybavení jsme jedním z mála výrobců, kteří smějí pro americkou společnost Underwriters Laboratories sami provádět zkoušky schvalování střídačů.

Zkušební komora EMC

Voděodolné a připravené čelit poušti

Jako vedoucí environmentální laboratoře má Thomä se svým týmem na starosti také další zkoušky kvality. Aby kryt střídače získal kýženou třídu ochrany IP65, musí být naprosto vodotěsný a odolný proti vniknutí prachu a pevných částic. V laboratoři se střídače testují systémem rozstřikovačů a těsněním nesmí proniknout ani kapka vody. Zamlžený displej by nevyhnutelně odhalil i nejmenší netěsnost. V porovnání s laboratorními metodami, které jsme viděli v sousedních místnostech, vypadá celá tato procedura poměrně surově.

Elektřina pod lupou

Dvě stě tisíc měření za vteřinu. Oči Christiana Kühnela se rozsvítí. Stojí před jednou z pěti masivních černých skříní, které zabírají většinu prostoru v místnosti. Spolu se svými kolegy zkoumá elektrickou funkci střídačů SMA podle nároků, vyplývajících z německé směrnice pro vysoké napětí i k přesnému stanovení evropské účinnosti. Měření zachycují elektrické změny, probíhající ve zlomcích vteřiny. Proto je zapotřebí nejvyšší možné přesnosti.

Černé kovové skříně jsou jádrem tohoto systému. V každé z nich se nachází technologie v ceně luxusního sedanu. „Tyto systémy jsou naprosto unikátní", říká Kühnel. „Něco takového nikdo nemá. Za těmito dveřmi najdete rezistory silné jako paže, stejně jako induktory a kondenzátory o velikosti XXL. Při určitých testech spotřebovávají veškerou energii připojeného střídače, což může u střídače Sunny Tripower činit až 17 000 W." Tyto systémy jsou nepřetržitě v provozu. Pět programátorů má spoustu práce s úpravami a neustálými aktualizacemi softwaru. Christian Kühnel vytáhne zásuvku s klávesnicí a zadá počáteční hodnoty pro příští kolo testu. „Nyní testujeme funkci nouzového vypnutí pro případ výpadku energie" vysvětluje, zatímco nastavuje simulátor sítě na Madagaskar.

Povolání snů každého technika

„My technici tady ve zkušebním centru SMA opravdu máme práci snů", říká Akpebu. „Stále stojíme na samotné špičce technologického vývoje. Každá nová technologie a každý nový výrobek nám musí projít pod rukama." To znamená, že ve zkušebním středisku každodenně panuje velmi čilý ruch.

„Stávající zkušebny už nám přestávají stačit, proto je ještě rozšiřujeme," vysvětluje Akpebu a otevírá dveře do rozestavěných nových prostor. Rekonstrukční práce jsou v plném proudu. Ze stropu visí napájecí kabely a metry. Dělníci pokládají několikabarevné potrubí pro vodu, ventilaci a obnovu tepla. Páska na zemi ukazuje, kam budou instalována nová zkušební zařízení.

Ačkoliv nové místnosti nejsou zdaleka dokončeny, vypadá ředitel zkušebního střediska spokojeně. „Doufám, že budeme v budoucnu vstupovat do procesu vývoje nových výrobků v mnohem dřívější fázi. Chceme nabídnout své zkušenosti, ale k tomu potřebujeme jak nové zkušební vybavení, tak další spolupracovníky. SMA vyvíjí a vyrábí střídače téměř třicet let a v dnešní době se denní produkce pohybuje kolem 4 000 střídačů", vysvětluje Akpebu, „a tak my ve zkušebním středisku každý den získáváme nové zkušenosti a systematicky prohlubujme naše znalosti o střídačové technice. Každý z nás tak pomáhá při neustálém zlepšování konstrukce a kvality našich střídačů."

SMA Czech Republic s.r.o.
Radlická 740/113d
158 00 Praha 5
tel.:  +420 235 010 400
e-mail: Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript
www.sma-czech.com