R320 Hybridiuunin sähkösuunnittelu

Abstract

Tämän opinnäytetyön aiheena on hybridiuunin sähkösuunnittelu. Opinnäytetyö on tehty yhteistyössä kangasalalaisen R-Menu Oy:n kanssa tuotekehityksen ohella. Yritys tuottaa pakastettuja elintarvikkeita sekä niiden valmistamiseen tarkoitettuja laitteita. Tarve hybridiuunin sähkösuunnitteluun lähti yrityksen halusta kehittää uusi ja kompaktimpi monitoiminen teollisuusuuni vanhemman R300-hybridiuunin tilalle.

Opinnäytetyö koostuu sähkösuunnitteluun liittyneestä teoriasta, toimilaite- ja komponenttitestauksesta sekä kytkentöjen dokumentoinnista. Tietyt toimilaitteet ja komponentit valittiin käyttöön testien perusteella, joiden avulla valmistettiin kaksi hybridiuunin prototyyppiä. Näiden testien ja prototyyppien perusteella tilattiin ensimmäinen viiden kappaleen tuotantoerä.

Työ aloitettiin määrittämällä tarvittavat toimilaitteet ja etsimällä näihin komponentit, jotka kytkevät toimilaitteita käyttöön. Monien ehdokkaiden joukosta eriteltiin parhaat erilaisilla testeillä, ja testauksen jälkeen muutamista vaihtoehdoista valikoitui käyttöön kriteerit parhaiten täyttävä malli. Toimilaitteisiin lukeutui muun muassa puhaltimia, muuntajia ja vastuksia, joita käytetään kontaktoreilla ja puolijohdereleillä.

Prototyyppien kasaamisen ja testaamisen yhteydessä joitakin komponentteja ja kytkentöjä vaihdettiin. Samassa yhteydessä korjattiin joitakin mekaanisia ongelmia yhteistyössä yrityksen mekaniikkasuunnittelijan kanssa. Ongelmia tuottivat esimerkiksi magnetronimuuntajien suuret syöksyvirrat, joiden takia komponentti- ja kytkentämuutoksia jouduttiin tekemään.

Opinnäytetyön lopputuloksena esitellään hybridiuunin tuotantomallin eristysvastus- ja vuotovirtamittaukset sekä dokumentoidut toimilaitteiden kytkennät. Koronaepidemian takia tuotannon aloitus siirtyi vuoden 2020 syksylle, joten kehitystyö jatkuu edelleen opinnäytetyön julkaisun jälkeen. Jatkokehitysmahdollisuuksina uunituotannolle ehdotetaan komponenttien saldojen seurannan automatisointia sekä eri menetelmien tutkintaa ruoka-annoksien sisäiseen sulatukseen. Luottamuksellinen aineisto on poistettu opinnäytetyöstä.

This thesis introduces the design of the electrical wiring for a hybrid oven. The thesis was made in collaboration with R-Menu Ltd which produces frozen foods and industrial cooking equipment. The need for this study came from the corporation’s idea to manufacture a new, more compact device, that would replace their old R-Cooker 300 oven model.

The study consisted of a review of sources concerning electrical design, a component testing phase, and design and documentation of wiring for the oven. Specific actuators and accessories were taken to use after doing tests, and based on the results, two prototypes were made. Finally, a manufacturing series of five ovens was ordered.

The design work started by defining all the needed actuators and accessories to implement the required functionalities. A small number of the most potential candidates were chosen out of a wide range of components for testing. Finally, actuators and accessories with the best characteristics were chosen, including fans, transformers and resistors and contactors and semi-conductive relays for controlling the actuators.

During assembling and testing the prototypes, some problems occurred that led to replacing of various components and wiring. Also, a number of mechanical problems were solved in cooperation with a mechanical designer working for the company. To mention one example, a high peak was detected in the current that occurred when switching on the magnetron transformer.

The results of this study show isolation and current leak measurements and documented wiring diagrams of a production model hybrid oven. Due to the corona (COVID-19) epidemic, the start of the production was delayed until September of 2020, so the research continues after the publication of this thesis. The confidental material is not included in this thesis.