Güvenilirlik test yöntemlerinin araştırılması ve topraklı prizler için optimum test yönteminin tespiti

Günümüzde prizler, hayatın bir çok alanında elektrik enerjisini doğru yönlendirmek ve yararlanmak amacıyla kullanılan elektrik devre elemanlarıdır. Ülkemizde anma şebeke gerilimi 220 Volt olduğundan, prizler bu gerilimde değerinde çalışırlar ve topraklı, topraksız ve kesintisiz güç kaynaklı (UPS) prizler olmak üzere üçe ayrılırlar. Yapı olarak, topraksız prizlerle karşılaştırıldığında, topraklı prizlerde, insan hayatını tehlikeye sokacak olan kaçak akımların toprağa akıtılmasını sağlayan bağlantı bulunmaktadır. UPS prizler ise, istenmeyen kesintileri ve öngörülen toleransın ötesinde yüksek ve düşük gerilimleri engelleyen priz tipidir. Topraklı prizler, hem yaygınlık hem de kullanım yerleri açısından toplumun büyük bir kesiminin yakından tanıdığı priz tipleridir ve bu çalışmada bu prizlere odaklanılmıştır. Birinci bölümde, topraklı prizlerin iç yapıları ve arıza mekanizmaları incelenmiştir. Topraklı prizlerde oluşan arızalar, yüksek ısı kaynaklı, gerilim kaynaklı ve mekanik kaynaklı şeklinde sınıflandırılmış ve bu sınıflandırmaya uygun arıza mekanizmaları incelenmiştir. Daha sonra uluslararası bir topraklı priz üreticisinin, belirli yıllara ait saha verileri dikkate alınarak değerlendirmeler yapılmıştır. Saha verilerinde gözlemlenen arızalar, yapılan temel topraklı priz arıza sınıfları ile eşleşdirilmiş ve her bir arıza türüne göre arıza oranları hesaplanmıştır. İkinci bölümde ise hızlandırılmış test yöntemleri incelenmiştir. Buna göre, öncelikle arıza hızlarının sınır değerlerinin belirlenmesini sağlayan ve böylelikle üretim ve ar-ge gibi yüksek giderli yatırımları azaltabilen HALT (Highly Accelerated Life Testing) test yöntemi tanıtılmıştır. Sonrasında, arıza oranlarının ve dolayısıyla güvenilirliğin kestirimini sağlayan ALT (Accelerated Life Testing) ve CALT (Calibrated Accelerated Life Testing) yöntemleri ile ilgili bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde, hızlandırılmış test yöntemleri ve güvenilirlik hesabı için kullanılan parametreler incelenmiştir. Bu parametrelerden, hızlandırma faktörü; sıcaklık, gerilim, ve mekanik (titreşim) arıza sınflamaları kapsamında incelenmiştir. Her bir temel arıza sınflaması için, literatürde bulunan hesaplamalar kullanılarak, hızlandırma faktörünün farklı koşullarda belirlenmesi sağlanmıştır.Güvenilirliğin kestirimi için gerekli olan sınırlar oranı, güven aralığı, güven düzeyi ve doğruluk gibi bazı istatistiksel parametreler, temel örneklerle açıklanmıştır. Dördüncü bölümde ise, üçüncü bölümde anlatılan iki faklı hızlandırılmış test yönteminin güvenilirlik parametreleri, farklı koşullarda hesaplanılarak birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Hesaplamalar sonrasında gelen sonuçlar ile ALT yönteminde kullanılacak ürün sayısı hesaplanmıştır. CALT yönteminde ise literatürde bulunan, daha önceki çalışmalarda belirlenen ürün sayısı kullanılmıştır. Son olarak, her iki test yönteminde, belirlenen ürün sayılarından sonra, test içerinde kullanılacak ürün sayısı ile ilişkili olarak,, birim ve toplam test zamanları ve bunların doğruluk oranları da hesaplanarak birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Parametrelerin tamamlanmasından sonra her iki test yöntemi için, hızlandırma faktörü, arızaya kadar geçen ortalama süre; MTTF, sınırlar oranı ve gözlem süresi değerleri girdi olarak kabul edilmiş, çıktı olarak ise toplam test ürünü sayısı, birim test süresi, toplam test süresi ve bu büyüklüklerin hesabındaki doğruluk parametresi alınmıştır. Bu çıktılar, tüm elektrik ve elektronik cihazların olası arıza oranı aralığı içerisinde, %10, %1 ve %0,1 şeklinde üç örnek değer için, her üç temel arıza profilinde bazı girdi değerleri değiştirilerek karşılaştırılmıştır. Son olarak farklı örnekler kullanılarak, hangi test yönteminin, hangi koşullarda daha verimli olduğu belirlenmiştir. 5. bölümde ise, 1. bölümde yer alan saha verileri kullanılarak, 4. Bölümde optimum aralıkları belirlenmiş test yöntemlerinin, değişik zorlanmalara göre profilleri oluşturulmuş ve topraklı prizler için en verimli sonucu veren bir test yöntem kombinasyonu hazırlanmıştır. Bu sonuç, analitik örneklerle desteklenerek verilmiştir.