Moottorigeneraattorin kotelointiluokituksen korotus

Abstract

Moottorigeneraattorit eli aggregaatit mahdollistavat sähkön saannin tilanteissa, joissa yleinen sähkönjakeluverkko ei ole käytettävissä. Veden ja pölyn pääsy laitteeseen voi haitata sen turvallista käyttöä tai aiheuttaa vikatilanteita. Käyttöympäristön haittatekijöiden vaikutusta pyritään minimoimaan suojakoteloinnilla, jonka taso ilmaistaan IP-luokitusjärjestelmällä. Tämä insinöörityö syntyi Oy Brandt Ab:n tarpeesta saada tietoa kannettavan aggregaatin laitekotelon suojaluokituksen parantamismahdollisuuksista. Työn tavoitteena oli selvittää voiko Honda EU22i -mallin aggregaatin IP-luokitusta nostaa IPX4-tasolle yksinkertaisilla menetelmillä. Tehtävänä oli valmistaa ja testata prototyyppi ja kuvata työn eri vaiheet. Suunnittelun tuloksena päädyttiin vahvistamaan aggregaatin suojausta laitteen kotelointiin asennettavilla lisäsuojaimilla. Suojaimet mallinnettiin Autodesk Inventor Professional 2019 -CAD-ohjelmistolla ja valmistettiin 3D-tulostamalla Creality CR-10S Pro V2 -tulostimella PLA-muovista. Aggregaatille tehtiin virtaus-, paine-ero- ja lämpötilatestit. Testaus tehtiin sekä ilman lisäsuojausta että suojauskokoonpanon kanssa. Prototyypille tehtiin myös veden sisään tunkeutumisen testi. Testauksessa ei ollut käytettävissä SFS-EN 60529 -standardin mukaisia testausolosuhteita, vaan työvaihe simuloitiin käytössä olevissa olosuhteissa. Virtaus- paine-ero- ja lämpötilatestien tulokset osoittivat, etteivät valmistetut lisäsuojat aiheuttaneet merkittävää haittaa laitteen toiminnalle. Veden sisääntunkeutumistestissä havaittiin kuitenkin veden kulkeutuneen aggregaatin sisäosiin. Testien perusteella toteutettu suojausratkaisu rajoitti laitteeseen tunkeutuneen veden määrää, mutta lisäsuojauksella ei silti täytetty IPX4-suojausluokan vaatimuksia. Työn tulosten perusteella voidaan todeta, ettei valmiin aggregaatin IP-luokituksen nostaminen ole helppoa, vaan kotelointiluokitukseen vaikuttavat ratkaisut pitäisi tehdä jo laitteen suunnitteluvaiheessa. Työssä kerättyä tietoa voidaan käyttää, jos ongelmaa halutaan lähestyä uudella tavalla, kun pyritään nostamaan valmiin laitteen suojausta.

Engine generators enable access to electricity when a general power supply network is unavailable. Water or dust entering the device can affect its safe use and cause malfunctions. Hazardous factors from the operating environment are minimized with a protective casing, and its resistance to intrusion is indicated with the IP rating system. This thesis was created to help Oy Brandt Ab gain information on how to enhance the level of protection offered by the casing enclosing a portable generator. This project aimed to determine if the IP rating of a Honda EU22i-generator could be improved to IPX4 using simple methods. The goal was to create and test a prototype and report each working stage. The designing process resulted in creating additional protective add-on equipment that was attached to the body of the casing. The protective add-ons were modeled with Auto-desk Inventor Professional 2019 CAD-software and manufactured with 3D printing using Creality CR-10S Pro V2 printer and PLA as printing material. Flow, pressure difference and temperature tests were performed on the generator both with the additional protection on and off. A water ingress test was also carried out on the prototype. Access to testing conditions following the SFS-EN 60529 standard were not available for this project, so the process was simulated with accessible materials and methods. The flow, pressure difference and temperature tests indicated that the protective add-ons did not have a significant negative effect on the function of the generator. Following the water ingress test, water intrusion into the device was detected. The tests suggest that the protective design succeeded in limiting water ingress into the generator but it did not meet the requirements needed for an IPX4 rating. Results from this project indicate that enhancing the IP rating of a finished generator product is challenging, and improvements to the protection level of its casing should already be addressed in the designing process. Information gathered in this thesis can be applied if developing a new approach to reinforce the protection of a completed device.