Lựa chọn bộ biến tần cho các khu vực có nguy cơ động đất: Đánh giá hệ thống neo cơ học và khả năng chịu sốc của bảng mạch in (PCB) bên trong.

Các thách thức về kết cấu đối với hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời ở khu vực có nguy cơ động đất

Các hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời và lưu trữ năng lượng thương mại đặt tại các khu vực có nguy cơ động đất cao phải đối mặt với những thách thức cơ học nghiêm trọng trong suốt các trận động đất. Khi xảy ra chuyển động mặt đất, các tòa nhà và kết cấu lắp đặt trên mặt đất sẽ dao động mạnh, truyền các gia tốc nhanh và lực cơ học đến toàn bộ thiết bị điện được gắn kết. Đối với các cán bộ an toàn và kỹ sư kết cấu, việc lựa chọn bộ nghịch lưu (inverter) cho các khu vực có nguy cơ động đất đòi hỏi phải đánh giá không chỉ các thông số điện mà còn nhiều yếu tố khác. Một bộ nghịch lưu không được thiết kế để chịu được lực động đất có thể bung khỏi vị trí lắp đặt, dẫn đến hư hại tài sản nghiêm trọng, nguy cơ cháy nổ do cáp điện áp cao bị đứt, và gián đoạn hoạt động kinh doanh trong thời gian dài. Đảm bảo khả năng tồn tại về mặt vật lý và cơ học của những tài sản điện quan trọng này là một yếu tố then chốt trong thiết kế hệ thống điện thương mại bền vững.

Đánh giá hệ thống neo giữ cơ học: Các tính toán kết cấu và hệ thống lắp đặt

Hàng rào bảo vệ đầu tiên cho bộ biến tần trong khu vực có nguy cơ động đất là kết nối vật lý của nó với kết cấu tòa nhà hoặc nền móng mặt đất. Nếu hệ thống neo giữ bị thất bại, thì các giải pháp kỹ thuật bên trong sẽ trở nên vô nghĩa. Các kỹ sư hệ thống phải đánh giá nhiều yếu tố khi thiết kế hệ thống gắn kết:

• Các hệ số gia tốc động đất (lực g): Kỹ sư phải tính toán gia tốc phổ dự kiến tại độ cao lắp đặt cụ thể. Một bộ biến tần được lắp trên mái nhà sẽ chịu lực lớn hơn đáng kể so với bộ biến tần được lắp trên bệ bê tông ở mặt đất, bởi vì tòa nhà hoạt động như một bộ khuếch đại chuyển động mặt đất. Vỏ bọc phải được chứng nhận có khả năng chịu đựng các lực g đa trục này (thường dao động từ 1,0g đến 2,5g tại các khu vực có hoạt động địa chấn mạnh).
• Tính toán bu-lông neo: Các giá đỡ lắp đặt và các chi tiết cố định phải được xác định kích thước dựa trên các phép tính kết cấu chính xác. Việc này bao gồm việc xác định lực cắt và lực kéo mà các chi tiết cố định sẽ chịu đựng trong trường hợp xảy ra động đất. Cần sử dụng bu-lông neo làm từ thép cường độ cao (ví dụ như cấp độ 8.8 hoặc thép không gỉ), và chúng phải được gắn chắc vào các kết cấu bê tông bằng các loại neo hóa học hoặc cơ học đã được phê duyệt.
• Độ kín khít kết cấu của vỏ biến tần: Bản thân vỏ biến tần phải có độ cứng kết cấu đủ lớn. Các tủ làm từ tấm kim loại mỏng có thể bị cong vênh dưới tải động lớn, dẫn đến các điểm lắp đặt bên trong bị rách. Các vỏ làm từ thép hạng nặng hoặc nhôm gia cường có thanh chống bên trong là điều cần thiết để duy trì hình dạng tủ và bảo vệ các thành phần bên trong.

Bảo vệ trái tim của biến tần: Giảm rung cho bảng mạch in (PCB) bên trong

Trong khi điểm neo bên ngoài giữ bộ biến tần cố định trên tường, các linh kiện điện tử bên trong phải chịu được những rung động và va đập mạnh. Trong một bộ biến tần thương mại hiện đại, các thành phần nhạy cảm nhất là các bảng mạch in (PCB) và các mô-đun công suất mật độ cao (ví dụ như IGBT).

Một trận động đất tạo ra các rung động tần số cao lan truyền qua tủ bộ biến tần. Nếu những rung động này tác động đến các bảng mạch in (PCB), chúng có thể khiến các bảng mạch bị uốn cong. Sự uốn cong này gây ra ứng suất rất lớn lên các mối hàn, dẫn đến các vết nứt vi mô làm đứt các kết nối điện. Ngoài ra, các linh kiện nặng gắn trên bảng mạch in (như tụ điện lớn, cuộn cảm và tản nhiệt) có thể hoạt động như con lắc, bị bứt khỏi bảng mạch dưới tác dụng của lực gia tốc cao.

Để ngăn ngừa sự cố bên trong, các kỹ sư JYINS áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế chống sốc tiên tiến cho các bộ biến tần đạt tiêu chuẩn kháng chấn:

• Các giá đỡ gắn kết giảm chấn: Thay vì bắt vít trực tiếp các bảng mạch in (PCB) vào khung kim loại cứng, JYINS sử dụng các giá đỡ đặc biệt làm từ vật liệu đàn hồi hoặc cao su. Những giá đỡ này hấp thụ rung động tần số cao và năng lượng va chạm, giảm đáng kể gia tốc động truyền tới các linh kiện điện tử nhạy cảm.
• Chất độn dưới linh kiện và keo dán cấu trúc: Đối với các linh kiện điện tử nặng, JYINS sử dụng keo dán cấu trúc và chất độn dưới linh kiện (underfill). Quy trình này liên kết cơ học các linh kiện với bề mặt PCB trên một diện tích lớn hơn, phân tán lực va chạm và bảo vệ từng mối hàn riêng lẻ.
• Lớp phủ gel bảo vệ đồng nhất: Ngoài chức năng bảo vệ khỏi độ ẩm, lớp phủ gel bảo vệ đồng nhất dựa trên silicone dày được áp dụng trên các bảng mạch của JYINS còn có đặc tính giảm chấn, giúp hấp thụ năng lượng cơ học và ngăn ngừa cộng hưởng linh kiện trong quá trình rung lắc.

Các nghiên cứu điển hình và tiêu chuẩn kiểm tra trên bàn rung đối với điện tử công suất

Các nhà mua B2B làm thế nào để biết liệu một bộ biến tần thực sự có thể chịu được động đất? Cách xác minh đáng tin cậy duy nhất là kiểm tra thực tế trên bàn rung đa trục. Trong các thử nghiệm này, bộ biến tần được lắp cố định lên bàn rung và chịu các gia tốc mô phỏng động đất khớp với hoặc vượt quá các hồ sơ địa chấn lịch sử trong thực tế.

• Tuân thủ tiêu chuẩn ICC-ES AC156: Đây là tiêu chuẩn quốc tế hàng đầu về đánh giá khả năng chịu động đất của các thành phần không cấu trúc. Để đạt chứng nhận AC156, bộ biến tần phải vẫn còn nguyên vẹn về mặt vật lý và hoạt động bình thường sau khi trải qua các thử nghiệm rung đa trục nghiêm ngặt.
• Tiêu chuẩn IEEE 693: Tiêu chuẩn này áp dụng cho thiết bị điện được sử dụng trong trạm biến áp, đặt ra các tiêu chí thiết kế và kiểm tra chống động đất nghiêm ngặt. Các bộ biến tần được thiết kế cho các dự án điện mặt trời quy mô lớn trên lưới ở khu vực có nguy cơ động đất phải đáp ứng các tiêu chuẩn độ bền cao này.

JYINS đã đầu tư mạnh vào các bài kiểm tra thực tế đối với dòng biến tần tải nặng của chúng tôi. Các mô hình đạt tiêu chuẩn chống động đất của chúng tôi đã được chứng nhận đầy đủ theo tiêu chuẩn ICC-ES AC156 và IEEE 693. Trong quá trình thử nghiệm, các biến tần của chúng tôi tiếp tục hoạt động hoàn hảo ngay cả khi chịu lực nằm ngang và thẳng đứng vượt quá 2,0g, chứng minh hiệu quả của thiết kế cơ khí và hệ thống giảm chấn thành phần.

Các mối nguy môi trường sau động đất: Bụi, nước và ứng suất cáp

Khi đánh giá việc lắp đặt tại các khu vực có nguy cơ động đất, kỹ sư cũng phải xem xét các điều kiện môi trường ngay sau trận động đất. Động đất thường gây hư hại kết cấu, dẫn đến các mối nguy thứ cấp như đường ống nước vỡ, trần nhà sập làm phát tán bụi dày đặc, và sự dịch chuyển lớn của kết cấu gây ứng suất cơ học lên dây cáp điện.

• Giảm ứng suất cáp: Để ngăn các cấu trúc dịch chuyển làm đứt cáp khỏi bộ biến tần, kỹ sư nên thiết kế các đầu nối cáp với các đoạn ống linh hoạt uốn cong thành vòng lặp. Các vòng lặp này tạo độ chùng vật lý, cho phép bộ biến tần và ống dẫn di chuyển độc lập mà không gây lực căng lên các đầu cực điện.
• Bảo vệ chống xâm nhập (cấp độ IP): Sau động đất, điều kiện nhiều bụi và ẩm ướt thường xảy ra. Các bộ biến tần đạt tiêu chuẩn chống động đất của JYINS được trang bị vỏ bọc đạt cấp độ IP66 cùng gioăng cao su tổng hợp hiệu suất cao. Những gioăng này vẫn duy trì kín khít ngay cả khi tủ đã chịu biến dạng cơ học, từ đó ngăn chặn nước và bụi xâm nhập gây ra các sự cố điện thứ cấp.

Kỹ thuật chống động đất của JYINS: Được xây dựng để chịu đựng

JYINS cam kết sản xuất thiết bị chuyển đổi điện năng mà các đối tác B2B có thể tin cậy trong những tình huống khắc nghiệt nhất. Các bộ biến tần đạt tiêu chuẩn chống động đất của chúng tôi được thiết kế toàn diện từ nền tảng nhằm tối ưu hóa khả năng chịu đựng về mặt cơ học và điện.

Bằng cách tích hợp các bộ biến tần JYINS với hệ thống neo cơ học chắc chắn và bo mạch in (PCB) bên trong có khả năng chống sốc tiên tiến vào dự án của bạn, bạn đang lựa chọn một hệ thống được thiết kế để chịu đựng những thảm họa thiên nhiên nghiêm trọng nhất. Đội ngũ kỹ sư của chúng tôi làm việc chặt chẽ với các kỹ sư kết cấu và điện B2B để cung cấp bản vẽ bố trí giá đỡ chi tiết, thông số kỹ thuật bu-lông neo và tài liệu chứng nhận kháng động đất, đảm bảo một hệ thống điện an toàn, ổn định và tuân thủ quy chuẩn — luôn vững vàng khi điều đó thực sự quan trọng.