Produção em Série e Controlo de Qualidade de um Dispositivo Eletrónico para Arranque Suave e Melhoramento do Desempenho de Motores de Indução Trifásicos

Abstract

O InSwitch é um dispositivo eletrónico que permite arranques suaves e melhoramento do desempenho de motores de indução trifásicos, podendo ser instalado dentro da caixa de terminais dos mesmos, não necessitando por isso de espaço dedicado no quadro elétrico.O objetivo desta dissertação é a análise do controlo de qualidade e produção em série do InSwitch, bem como a determinação da sua fi abilidade e do seu impacto ambiental.Numa primeira fase, o conceito, a lista de materiais e a assemblagem do InSwitch são apresentados. Após a análise do processo de assemblagem ter sido realizada, bem como os diferentes tempos associados a cada tarefa, simulou-se uma linha de montagem com o software Arena, através da qual foi possível extrair informações importantes para o fabrico do InSwitch, como;taxa de ocupação dos operários, tempo médio de espera nas diferentes tarefas, unidades produzidas, entre outras.Posteriormente, são apresentadas algumas técnicas para o controlo da qualidade do dispositivodurante e após a sua assemblagem. Foram testados dois tipos de isolantes em termos de resistência elétrica e térmica. Esta última é importante uma vez que a temperatura constitui uma das limitações de qualquer dispositivo eletrónico. A avaliação da compatibilidade eletromagnética insere-se no controlo de qualidade, visto que o dispositivo para ser comercializado no Mercado Europeu tem de estar em conformidade com as normas em vigor. Nesse sentido foram realizados vários ensaios para verifi car os níveis do campo eletromagnético conduzido pelo InSwitch e compará-los aos limites estabelecidos pela norma CISPR22. Foi também realizada a calibração dos sensores de temperatura que incorporam o InSwitch, com o objetivo principal deo proteger no caso da sua temperatura ultrapassar os 90 ºC.Foi ainda realizado um estudo acerca da fiabilidade do InSwitch utilizando a metodologia FIDES,onde se estimou a sua taxa de avarias, tendo em conta os diferentes componentes que o integram, a sua hermeticidade, o número de horas de funcionamento, os níveis de poluição e a salinidade ambiental, entre outros.Por fim, foi realizado um estudo usando a metodologia MEErP (Methodology for the Ecodesign of Energy-related Products) com o objetivo de identi car os diferentes impactos ambientais ao longo do ciclo de vida do InSwitch, desde a produção até ao fim da sua vida útil. Os diferentes impactos ambientais, relativos à fase de produção do InSwitch, foram comparados com os de umarrancador estrela-triângulo, uma vez que esta tecnologia também permite o arranque suave de motores de indução trifásicos.

The InSwitch is an electronic device for soft starting and improvement of the performance of threephase induction motors. This device can be installed inside the motor terminal box, therefore does not require any space in the switchboard.The aim of this dissertation is to analyze the quality control and mass production of InSwitch, as well as to determine its reliability and environmental impact.First of all, the concept, material list and InSwitch assembly are presented. After the assembly process analysis, including the different times associated with each assembly stage, an assembly line was simulated using Arena´s software, where it is possible to extract important manufacturing information such as; staff´s occupancy rate, average waiting time at the differenttask, units produced, etc.Afterwards, some techniques are presented for the quality control of the device during and after its assembly. Two types of insulation were tested in terms of electric and thermal insulation. The last one is an important factor since temperature is one of the limitations of any electronic device. The electromagnetic compatibility evaluation is included in the quality control, as the device needs to be in accordance with the standards required for products to be sold in the European Market. For that purpose, conducted emission tests were realized with the aim of verifying the electromagnetic field levels conducted by the equipment under test and the results were compared with the limits established by the CISPR22 standard. The temperature sensorsincorporated in the InSwitch were calibrated, with the main objective of protecting the device if its temperature exceeds 90 ºC.For the InSwitch reliability assessment the FIDES methodology was used, where a failure rate was estimated in taking into account the different components integrating the device, its hermetic capacity, operating hours, levels of environmental pollution and salinity, etc.At last, an Ecodesign study was carried out using MEErP methodology (Methodology for the Ecodesign of Energy-related Products) with the aim of identi ng the different environmental impacts throughout InSwitch´s life cycle, since its production till the end of its useful life. The different environmental impacts related to the InSwitch production phase were compared with those of a star-delta starter, once this technology also perform soft starting of three phase induction motors.