Selecció d'invertidors per a zones sísmiques: avaluació de l'ancoratge mecànic i la resistència als xocs interna de les PCB.

Desafiaments estructurals de les instal·lacions solars en zones sísmiques

Les instal·lacions comercials d'energia solar i emmagatzematge d'energia situades en zones sísmiques actives es troben davant de greus reptes mecànics durant els terratrèmols. Quan es produeix el moviment del terreny, els edificis i les estructures fixades al sòl oscil·len violentament, transferint acceleracions ràpides i forces mecàniques a tots els equips elèctrics connectats. Per als responsables de seguretat i els enginyers estructurals, la selecció d'invertidors per a aquestes zones amb risc sísmic requereix avaluar més que només les especificacions elèctriques. Un invertidor que no estigui dissenyat per resistir forces sísmiques pot desprendre's de les seves fixacions, provocant danys materials importants, riscos d'incendi deguts a cables d'alta tensió trencats i interrupcions empresarials prolongades. Garantir la supervivència física i mecànica d'aquests actius energètics crítics és un element fonamental del disseny resilient de sistemes energètics comercials.

Avaluació de l'ancoratge mecànic: càlculs estructurals i sistemes de muntatge

La primera línia de defensa d’un inversor en una zona sísmica és la seva connexió física amb l’estructura de l’edifici o amb la fonamentació del terreny. Si l’ancoratge falla, l’enginyeria interna esdevé irrelevant. Els enginyers de sistemes han d’avaluar diversos factors quan dissenyen el sistema de muntatge:

• Factors d’acceleració sísmica (força g): Els enginyers han de calcular l’acceleració espectral prevista a l’alçada concreta de la instal·lació. Un inversor muntat a la coberta experimentarà forces molt superiors a les d’un inversor muntat sobre una plataforma de formigó al nivell del terra, ja que l’edifici actua com un amplificador del moviment del terreny. Les carcasses han de tenir una classificació per suportar aquestes forces g multiaxials (normalment compreses entre 1,0 g i 2,5 g en zones sísmiques actives).
• Càlculs dels perns d’ancoratge: Les suportes de muntatge i els elements de fixació s’han de dimensionar mitjançant càlculs estructurals precisos. Això implica determinar les forces de tall i de tracció que experimentaran els elements de fixació durant un terratrèmol. S’han d’utilitzar perns d’ancoratge d’acer d’alta resistència (com ara de grau 8.8 o d’acer inoxidable) i s’han d’ancorar a estructures de formigó mitjançant ancoratges químics o mecànics homologats.
• Integritat estructural de l’enclosa: L’enclosa de l’inversor ha de tenir una rigidesa estructural suficient. Les armarilles de xapa prima poden deformar-se sota càrregues dinàmiques elevades, provocant la ruptura dels punts de fixació interns. Són necessàries encloses d’acer robust o d’alumini reforçat amb suports interns per mantenir la forma de l’armari i protegir els components interns.

Protecció del cor de l’inversor: Amortiment de les vibracions de les PCB internes

Mentre l’ancoratge extern manté l’inversor a la paret, l’electrònica interna ha de suportar les vibracions i xocs violents.

Un terratrèmol genera vibracions d’alta freqüència que es propaguen per l’armari de l’inversor. Si aquestes vibracions arriben a les plaques de circuit imprès (PCB), poden fer que les plaques es flexionin. Aquesta flexió provoca una tensió immensa sobre les unions de soldadura, provocant microfissures que interrompen les connexions elèctriques. A més, els components pesats muntats a la PCB (com ara condensadors grans, inductors i dissipadors tèrmics) poden actuar com a pèndols i desprendre’s de la placa sota altes forces g.

Per evitar fallades internes, els enginyers de JYINS apliquen normes avançades de disseny resistent als xocs per als nostres inversors certificats per a zones sísmiques:

• Separadors de muntatge amortidors: En lloc de fixar directament les PCB al xassís metàl·lic rígid mitjançant cargols, JYINS utilitza separadors especialitzats d’elastòmer o de goma. Aquests suports absorbeixen les vibracions d’alta freqüència i l’energia dels xocs, reduint dràsticament l’acceleració dinàmica transmesa als components electrònics delicats.
• Rellens i adhesius estructurals: Per als components electrònics pesats, JYINS aplica adhesius estructurals i resines de replegament (underfill). Aquest procés uneix mecànicament els components a la superfície de la PCB sobre una àrea més gran, distribuint les forces de xoc i protegint les connexions soldades individuals.
• Recobriments conformes en gel: A més de la protecció contra l’humitat, els recobriments conformes en gel de silicona, gruixuts, utilitzats per JYINS en les seves plaques de circuit imprès proporcionen propietats d’amortiment, ajudant a absorbir l’energia mecànica i a prevenir la ressonància dels components durant les sacsejades.

Estudis de cas i normes de proves en taules vibratories per a l’electrònica de potència

Com saben els compradors B2B si un inversor resistirà realment un terratrèmol? La única verificació fiable és la prova física realitzada en una taula vibratòria de múltiples eixos. Durant aquestes proves, l'inversor es munta a la taula i se sotmet a acceleracions simulades de terratrèmols que coincideixen o superen els perfils sísmics històrics reals.

• Conformitat amb la norma ICC-ES AC156: Aquesta és la norma internacional principal per a la qualificació sísmica de components no estructurals. Per obtenir la certificació AC156, l'inversor ha de romandre físicament íntegre i operatiu després de ser sotmès a proves rigoroses de vibració en múltiples eixos.
• IEEE 693: Aquesta norma s'aplica a l'equipament elèctric utilitzat en subestacions i estableix criteris estrictes de disseny i proves sísmiques. Els inversors dissenyats per a projectes solars a gran escala en zones sísmiques han de complir aquests estàndards d'alta resistència.

JYINS ha invertit àmpliament en proves físiques per a la seva línia d'invertidors per a ús intensiu. Els nostres models certificats per a zones sísmiques estan totalment certificats segons les normes ICC-ES AC156 i IEEE 693. Durant les proves, els nostres invertidors van continuar funcionant perfectament fins i tot quan es van sotmetre a forces horitzontals i verticals superiors a 2,0 g, cosa que demostra l’eficàcia del nostre disseny físic i dels sistemes d’absorció de vibracions dels components.

Riscos ambientals després d’un terratrèmol: pols, aigua i tensió als cables

En avaluar les instal·lacions en zones sísmiques, els enginyers també han de tenir en compte les condicions ambientals immediatament posteriors a un terratrèmol. Aquests sovint provoquen danys estructurals que donen lloc a riscos secundaris, com ara canonades d’aigua trencades, sostres que s’ensorren i alliberen pols densa, i desplaçaments estructurals importants que exerceixen una tensió física sobre la cablejat elèctric.

• Aliviatge de la tensió del cable: Per evitar que les estructures en moviment trenquin els cables de l'inversor, els enginyers han de dissenyar les entrades de cable amb bucles flexibles de tub flexible. Aquests bucles proporcionen una certa holgura física, permetent que l'inversor i el tub es moguin de forma independent sense exercir tensió sobre els terminals elèctrics.
• Protecció contra la intrusió (classificació IP): Després d’un terratrèmol, és habitual trobar condicions polsegoses i humides. Els inversors sísmics JYINS disposen d’envolteniments amb classificació IP66 i juntes de cautxú sintètic d’alt rendiment. Aquestes juntes romanen estancades fins i tot després que l’armari hagi patit una deformació mecànica, evitant així que l’aigua i la pols hi penetren i provoquin fallades elèctriques secundàries.

Enginyeria sísmica resistents de JYINS: Construïts per resistir

JYINS està compromès a fabricar equips de conversió d’energia en què els operadors B2B puguin confiar en les situacions més exigents. Els nostres inversors sísmics estan dissenyats des de zero per assolir la màxima resiliència física i elèctrica.

En integrar els inversors JYINS amb una ancoratge mecànic robust i una resistència avançada als impactes interna de la placa de circuits impresos (PCB) al vostre projecte, esteu escollint un sistema dissenyat per resistir les pitjors catàstrofes naturals. El nostre equip d’enginyers treballa estretament amb enginyers estructurals i elèctrics B2B per proporcionar dibuixos detallats del disseny de muntatge, especificacions dels perns d’ancoratge i documentació de certificació sísmica, assegurant una instal·lació elèctrica segura, estable i conforme que resistirà quan més ho necessiti.