Luft- und Kriechstreckenanalyse in NEXTRA®

Die Luft- und Kriechstreckenanalyse in NEXTRA® beruht auf der Fähigkeit von Nextra exakte oder näherungsweise Abstände zwischen spannungstragenden Elementen einer elektromechanischen Konstruktion zu bestimmen.

Für Kriechstrecken sind dabei Strecken relevant, die auf der Oberfläche von isolierendem Material zwischen zwei spannungstrageneden Elementen befinden. Die Luftstrecke hingegen bestimmt Wege zwischen zwei spannungstragenden Elementen durch die Luft.

Für die Relevanz einer Luft- oder Kriechstreckenverletzung zeichnen sich Parameter verantwortlich, die oftmals in Normen oder Standards aufgeführt werden. Beispiel hierfür sind die in Europa und Deutschland angegebenen Normen DIN EN 60664 (vormals: VDE 110) sowie deren Unternormen relevant.

Unter zuhilfenahme der relevanten Normen sind für den jeweiligen Anwendungsfall Minimalabstände zwischen spannungstragenden Elementen zu bestimmen, auf die Nextra die elektromechanische Konstruktion überprüft.

Findet Nextra Unterschreitungen dieser Minimalabstände zeigt es die Pfade dieser Wege sowie die beteiligten spannungstragenden Elemente an. Die Analyse der Pfades und der beteiligten Elemente kann dann in größerer Detailgenauigkeit vorgenommen werden. Die Analyseergebnisse in tabellarischer und grafischer Form werden den Konstruktionsdaten zugeordnet und können später zu jedem Zeitpunkt wieder herangezogen werden.

Die Luft- und Kriechstreckenanalyse in NEXTRA® ist modular strukturiert: Das 2d Kriechstreckenmodul in NEXTRA® berechnet Kriechstreckenverletzungen auf einer Leiterplatte exakt ohne die Notwendigkeit das Modell in finite Elemente zerlegen zu müssen. Der Vorteil hierbei ist die hohe Exaktheit der Berechnung und die im Vergleich zu einer Analyse auf Basis einer Zerlegung in finite Elemente (Facettierung oder Triangulierung) hohe Berechnungsgeschwindigkeit. Darüberhinaus ist die 2d Kriechstreckenanalyse keine weitere Vorbereitung der Datensatzes notwendig: Nextra erkennt aufgrund der Kenntnis des Leiterplattenaufbaues alle Materialeigenschaften und somit die wesentlichen Parameter zur Berechnung möglicher Kriechstrecken.

Die Luftstreckenanalyse in Nextra berücksichtigt alle Elemente einer elektromechanischen Baugruppe in Nextra, sowohl der Leiterplatte als auch der die Leiterplatte umgebenden mechanischen Anteile der Baugruppe. Die Materialeigenschaften der Leiterplattenelemente ist im Wesentlichen bekannt, für die Elemente des mechanischen Anteils der Baugruppe können die Materialdaten ggfs. aus der Mechanik-CAD-Daten übernommen oder in Nextra angegeben werden.

Die 3D Kriechstreckenanalyse ist für die Analyse des mechanischen Anteils einer elektromechanischen Baugruppe geeignet. Die Analyse findet hier auf einer Repräsentation finiter Elemente des Modells statt. Auch hier ist die Zuordnung von Materialeigenschaften zu den Elementen der Konstruktion notwendig. Dies wird auch beim Geometrieimport oder in Nextra ermöglicht.

• Grafische Darstellung der Ergebnisse einer Luftstreckenanalyse einer elektromechanischen Baugruppe in NEXTRA®
  
  Dieses Bild zeigt die grafische Ergebnisdarstellung einer Luftstreckenanalyse in Nextra. Neben einer einfachen Darstellung der kürzesten Pfade einer Verletzung als Linien kann Nextra auch zusammengefasste Bereiche von Verletzungen, wir nennen sie Hot-Spots darstellen. Diese Hot-Spots werden dann als Flächen dargestellt, deren Farbverläufe in einer Farbskala von Grün über Gelb nach Rot von Abständen, die über einem Abstandsbereich, innerhalb eines Anstandsbereiches oder sogar unterhalb eines Abstandsbereiches liegen. Damit lassen sich sehr schnell kritische Bereiche innerhalb einer Konstruktion identifizieren, ohne genau Kenntnis der tatsächlichen Abstandswerte aus Tabellenwerten entnehmen zu müssen. Die Möglichkeit, einen Bereich von Abständen angeben zu können kann darüber hinaus dazu herangezogen werden, in der Anayse Toleranzen aufgrund von Fertigungsabweichungen oder Montagetoleranzen zu berücksichtigen.

• Tabellarische Darstellung der Ergebnisse einer Luftstreckenanalyse
  
  In der tabellarischen Ergebnisdarstellung können alle Verletzungen explizit identifiziert werden. Für jede Verletzung werden absoluter Abstand, relative Unterschreitung, der vorgegebene Abstandsbereich, die beteiligten Netzgruppen, ggfs, Lage und Netz der beteiligten Elemente angegeben.
  Durch Selektion einer Verletzung kann in der 3D-Ansicht aus die Verletzung vergrößert werden und dort wiederum einzelne Elemente des Pfades selektiert werden. Dieser Pfad und dessen Elemente sind dann im unteren Bereich des Ergebnisdialoges weiterhin zu analysieren. Dazu können im 3D Fenster nicht beteiligte Elemente ein- und ausgeblendet werden und die einzelnen Segmente des verletzenden Pfades grafisch hervogehoben werden. Dazu werden die Länge des Segmentes des Pfades sowie die bis zu diesem Segment aufgelaufene Gesamtlänge des Pfades angegeben.