Repérer les maillons faibles de votre processus de conception électrique : Guide pratique

Le processus de conception électrique est un processus méthodique étape par étape pour résoudre un problème. Les ingénieurs utilisent ce processus tout le temps pour le développement de produits. Quels sont certains aspects courants de la conception électrique sur lesquels il faut se concentrer dans le processus ? Quelles sont les zones qu'on néglige souvent parce qu'on sait juste que ça va marcher ? Qu'est-ce que la conception électrique ? Quel est son processus ? Et quels détails spécifiques manquons-nous pendant le parcours ?

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Qu'est-ce que la conception électrique ?

La conception électrique implique la planification, la création, les tests ou la supervision du développement et de l'installation d'équipements électriques. De nombreux projets de conception électrique partent d'une idée, ou pour l'industrie privée, c'est souvent penser à un produit étant modélisé ou développé pour le marché. Les projets de conception électrique peuvent représenter un nouveau produit commercialisable ou chercher à améliorer un produit ou système existant.

L'ingénieur en conception électrique a toujours besoin d'une compréhension complète des principes fondamentaux de l'ingénierie électrique. Avec la disponibilité d'un système de base de données, différents programmes/modules de tâches, diverses études de planification, conception et analyse peuvent être menées.

Le processus de conception électrique condensé

Une conception électrique passe par plusieurs étapes importantes de développement. Premièrement, le concepteur doit comprendre la portée du projet. Ensuite, le concepteur définit et conçoit chaque composant (tels que zones de bureaux généraux, machines spécialisées, et équipements de distribution d'énergie) selon les normes reconnues de l'industrie. Finalement, ces composants individuels sont compilés pour former la présentation finale pour la conception.

Points focaux pour les concepteurs électriques

Le processus de conception électrique est une méthode à plusieurs étapes pour la résolution de problèmes. Les concepteurs électriques ont souvent besoin de se concentrer sur des sujets qu'ils rencontrent assez souvent dans leur travail. Les concepteurs électriques travaillent souvent très étroitement avec ce qui suit, qui peut soit être une nuisance, soit du savoir commun pour les concepteurs électriques expérimentés. S'assurer que ces sujets sont dans l'esprit des concepteurs électriques est la partie importante :

• Réglementations et Normes
• Référence Électrique des Composants
• Système de Tension Utilisé sur Site
• Éviter les Modes de Défaillance Possibles
• Sécurité Électrique

Détermination des normes applicables (anglais uniquement)

Après que chaque composant dans le plan a été sélectionné, l'étape est de concevoir chaque partie selon les normes reconnues par l'industrie, ainsi que toute norme supplémentaire établie par la juridiction locale pour les occupations commerciales ou industrielles. La norme industrielle principale est le Code Électrique National (NEC), publié par l'Association Nationale de Protection Contre l'Incendie (NFPA). Le NEC est révisé tous les trois ans et résulte en la publication d'une nouvelle édition. Il est de bonne pratique de s'assurer que votre produit est à jour avec les révisions de l'édition récente. Bien que le code soit appliqué à un niveau national, certaines juridictions locales peuvent avoir des normes supplémentaires qui dépassent les exigences du NEC ou elles peuvent utiliser une édition précédente du code.

Certains projets auront aussi des exigences supplémentaires basées sur leurs composants spécifiques, tels que ceux incluant des équipements électriques spécialisés. Un concepteur électrique devrait toujours considérer les directives du fabricant pour l'équipement spécialisé et utiliser les normes d'équipement électrique appropriées établies par le fabricant pour les tailles de protection contre les surintensités, les exigences de mise à la terre spécialisées, etc. Ces exigences spécialisées peuvent nécessiter que des pratiques de câblage spécialisées supplémentaires soient observées ; quand c'est le cas, ces exigences spécialisées doivent être documentées sur le plan.

Les concepteurs doivent aussi considérer les normes de l'Association Nationale des Fabricants d'Équipements Électriques (NEMA), qui inclut les normes pour l'identification des câbles de moteur, les marquages de bornes de transformateur, les dispositifs de fiche et prise, et les valeurs d'ampérage. Les concepteurs doivent aussi considérer les normes pour l'Association de l'Appareil Électrique et du Service (EASA), qui fournit des informations actuelles et mises à jour pour les moteurs et contrôles.

Pour les projets qui incluent des pièces neuves ou améliorées pour les systèmes de distribution desservis par le service public local, les concepteurs électriques doivent considérer toute exigence établie par la compagnie de service public. Ces méthodes peuvent dicter les méthodes de câblage et l'équipement requis pour une distribution correcte du service public servant au client. Les valeurs de charge calculées doivent référencer les directives du fabricant pour s'assurer que les systèmes de distribution supporteront ces charges.
Dans tous les cas, les concepteurs doivent non seulement avoir une solide connaissance électrique et une compréhension approfondie des calculs électriques et de leur nécessité, mais aussi une conscience de l'application de tous les codes et normes pertinents utilisés dans l'industrie électrique.

Création du plan électrique

Une fois les diverses parties et normes applicables déterminées, le concepteur commence, compilant ces parties pour former la conception électrique et compléter un ensemble de plans.

Dans le passé, ces plans prenaient la forme de plans manuscrits, mais aujourd'hui la plupart des plans sont créés numériquement en utilisant des outils logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO). Les plans numérisés sont plus faciles à réviser et transmettre que ceux dessinés au stylo et crayon.

E3.series

Sur les plans, chaque dispositif doit être référencé en utilisant les symboles électriques appropriés. Les symboles électriques permettent une reconnaissance universelle de chaque partie par les nombreuses personnes qui travailleront sur le projet pour qu'elles puissent estimer les coûts appropriément et construire le projet selon les spécifications.

S'assurer que les symboles corrects sont utilisés et écrits sur la conception finale est vital. La liste des symboles de conception doit être mise à jour avec les symboles corrects et leur définition. Occasionnellement, le besoin peut survenir pour un symbole qui n'a pas été développé (comme un nouveau dispositif d'économie d'énergie ou de gestion d'énergie). Dans ce cas, le concepteur peut créer un nouveau symbole pour le plan de conception électrique, tant qu'il est ajouté à la liste des symboles incluse dans le plan.

Tensions de système

La compréhension des diverses tensions de système utilisées dans les systèmes électriques est d'une grande importance dans leur conception et maintenance. Savoir comment les charges sont connectées entre phases et entre phase et neutre permettra au concepteur électrique de correctement concevoir et spécifier les composants d'un système électrique et permettra au personnel de maintenance de maintenir et opérer ces systèmes en sécurité.

Il y a de nombreux types de tensions pour l'alimentation électrique, et savoir laquelle est disponible est la première étape. La tension d'alimentation doit être connue de la compagnie de service public la fournissant, toutes les tensions de service ne sont pas disponibles pour toute charge. Par exemple, le service triphasé peut ne pas être disponible pour les bâtiments résidentiels, des exigences de charge minimale peuvent être spécifiées pour les charges plus grandes, etc. Le concepteur électrique est responsable de déterminer les exigences de tension de service. Ne supposez pas que vous savez quelle source d'alimentation vous utiliserez, et concevez un dispositif pour un type de source d'alimentation quand son emplacement ne produira pas une telle puissance.

Planifier pour éviter les modes de défaillance

Les modes de défaillance arrivent avec le temps, et sont souvent difficiles à concevoir pour les éviter. Les composants électroniques ont une large gamme de modes de défaillance. Ceux-ci peuvent être classifiés de diverses façons, comme par le temps ou la cause. Les défaillances peuvent être causées par température excessive, courant ou tension excessive, rayonnement ionisant, choc mécanique, impact de contrainte, et bien d'autres causes. Les défaillances apparaissent le plus souvent près du début ou près de la fin du cycle de vie du composant. Des applications telles que systèmes aérospatiaux, systèmes de support de vie, télécommunications, signaux ferroviaires, et ordinateurs utilisent un grand nombre de composants électroniques. L'analyse des propriétés statistiques de défaillance peut donner des directives appropriées dans les conceptions pour établir un certain niveau de fiabilité. Une liste de modes de défaillance est affichée ci-dessous :

• Défaillance de contact
• Défaillance de circuit imprimé
• Défaillance de relais
• Défaillance de semi-conducteur
• Défaillance d'élément passif
• Défaillances MEMS

Quel que soit l'environnement dans lequel votre produit sera, une recherche approfondie est nécessaire pour bien concevoir le produit pour résister à l'environnement environnant. La dernière chose que vous voudriez est d'avoir oublié d'incorporer que la température ambiante pourrait atteindre 300 Fahrenheit (exagéré) et que votre électronique était conçue pour gérer la température ambiante.

Tension d'entrée causant une surchauffe massive

Sécurité des équipements électriques

Peu importe toutes les précautions que les gens prennent autour de l'électricité, il suffit de ce moment où une simple erreur pourrait se transformer en situation mettant la vie en danger. Développer de nouveaux produits prend beaucoup de temps simplement à les concevoir selon les spécifications du client. Mais, c'est une vérité inévitable que la sécurité est encore la première exigence client non annoncée. Ceux qui le construiront, ceux qui le manipuleront, ceux pour qui il est conçu pour être utilisé, et ceux qui n'étaient jamais censés le toucher.

De toute façon qu'on le regarde, le risque de choc électrique est encore présent avec chaque dispositif électronique aujourd'hui. La seule chose qu'on peut faire est de prendre des mesures préventives et minimiser la chance que quelqu'un reçoive un choc électrique. Tous les composants ont-ils respecté toutes les normes et directives ? Ont-ils respecté la directive nécessaire pour l'industrie dans laquelle ils vont être utilisés ? La dernière chose que vous voulez est qu'un nouveau babyphone ait une section de fil exposée. Mais, réalistement, ce produit pour cette raison n'arriverait probablement pas sur le marché. Toutes les mesures ont-elles été prises pour que vous sentiez que tout ce que vous avez pu faire pour prévenir tout dommage ou préjudice de votre dispositif a été fait ?

La sécurité est la première exigence non dite que tous les dispositifs électroniques doivent rencontrer. Une fois cet objectif atteint, vous pouvez dormir paisiblement la nuit que votre produit ne nuira à personne.

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Repenser le processus de conception électrique

Peu importe combien peu ou combien d'expérience quelqu'un a comme concepteur électrique, il est toujours bon de prendre une vue d'ensemble du travail qui est fait. Certains des sujets discutés ici peuvent sembler comme, « Ouais c'est du bon sens », mais parfois c'est bien de se rappeler que c'est le travail, et le processus de conception électrique peut être une méthode qui est souvent négligée, ou dans certains cas jamais utilisée. Les gens deviennent leur travail, et comprennent tout ce qui se passe autour d'eux. Très peu de changement peut arriver et c'est souvent bien de regarder les choses d'une perspective fraîche. Les concepteurs électriques ont juste besoin de s'asseoir et de se rappeler à quoi c'était quand ils ont commencé, pour éviter le gros oops au travail que n'importe quel débutant sur le travail pourrait vous avoir dit.

Avez-vous déjà eu une erreur où vous vous êtes dit : « J'ai appris ça à l'école… Je savais ça avant même de commencer le travail » ?

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