2.2 组合型SPD价值分析对象的选择
组合型SPD价值分析对象的选择方法有因素分析法、帕累托(activity based classfication, ABC)法、强制决定法和最合适区域法。下面从成本和功能两个角度出发,利用帕累托法和最合适区域法两种方法来确定价值分析的对象。
从产品的物料清单(bill of material, BOM)可以看出,组成该产品的物料种类有56种,但是TVS模块盒和MOV模块盒的成本占了总成本的89.2%,其他辅助材料和功能仅占总成本的10.8%。因此,将该产品的物料归为三大类,即TVS模块盒、MOV模块盒和其他,如图1所示。
根据帕累托原理,因为两种模块盒所占的成本超过了80%,而且TVS模块盒的成本超过了总成本的70%,所以将TVS作为价值分析的重点分析对象。
图1 价值工程之前产品成本的比例分析 上述仅从成本的角度选择价值分析的对象,而没有从功能的角度去评价。SPD的主要功能是泄放雷电流,并且获得较低的残压,因此MOV和TVS作为泄放电流的主要元器件,发挥着主要的功能。
另外,为了保证MOV与TVS能量协调,两器件之间串联的电阻也起着重要的能量作用,没有它,MOV和TVS两器件无法满足能量协调的要求,即无法正常工作。
虽然该元件的成本较低,但是也应该将其与MOV和TVS一并视为价值分析的对象。其他如远程告警、脱扣等功能均为辅助功能,所占成本的比例较低,不作为价值分析的对象。
2.3 组合型SPD的功能分析
根据SPD的设计目的,画出SPD的功能分析图,如图2所示。由此可见,主要功能由MOV、TVS、退耦电阻R三种元器件共同完成。由于TVS占总成本的72%,且TVS的价格随着功率或通流的增大而增加,该设计方案中采用的是10kA、40kW的大功率TVS,因此将通过测试验证3种元器件配合的合理性(是否满足设计要求)、流过MOV和TVS电流的分配关系和决定因素,从而降低TVS的功率,达到降低成本的目的,这也是价值工程和价值分析重点要改进的地方。
图2 产品功能组成 3 组合型SPD的优化设计测试
3.1 TVS分配电流与退耦电阻阻抗和静态电压的关系验证
组合型SPD的电路原理如图3所示。退耦电阻R采用高精度的采样电阻,在工频电流下呈现出非线性特性,但是在冲击电流下表现为线性电阻。用3次不同大小的电流对其冲击,根据示波器采集到的电压,通过欧姆定律计算得出该电阻的阻值为47.7mΩ,考虑到测量误差,认为与该电阻的标称值50mΩ一致,如图4所示。