Co sprawdzić w Przetwornica częstotliwości / VFD.
Rozruch bezpośredni albo gwiazda-trójkąt daje silnikowi w istocie jedną prędkość pracy: pełną, dławioną dalej zaworem, przepustnicą albo zmianą skoku. VFD zamiast tego prostuje dopływający AC na DC, a następnie przetwarza go z powrotem na AC o zmiennej częstotliwości, tak że sam silnik pracuje z prędkością, jakiej proces naprawdę wymaga. Przy pompie balastowej, pompie wody chłodzącej albo wentylatorze maszynowni obniża to wyraźnie zużycie energii w porównaniu z dławieniem pompy o stałej prędkości, a także łagodzi prąd rozruchowy, co ma znaczenie przy ograniczonej mocy prądnic statku. Ceną jest bardziej złożone urządzenie pełne…
Co wyróżnia VFD
Rozruch bezpośredni albo gwiazda-trójkąt daje silnikowi w istocie jedną prędkość pracy: pełną, dławioną dalej zaworem, przepustnicą albo zmianą skoku. VFD zamiast tego prostuje dopływający AC na DC, a następnie przetwarza go z powrotem na AC o zmiennej częstotliwości, tak że sam silnik pracuje z prędkością, jakiej proces naprawdę wymaga. Przy pompie balastowej, pompie wody chłodzącej albo wentylatorze maszynowni obniża to wyraźnie zużycie energii w porównaniu z dławieniem pompy o stałej prędkości, a także łagodzi prąd rozruchowy, co ma znaczenie przy ograniczonej mocy prądnic statku. Ceną jest bardziej złożone urządzenie pełne elektroniki, które wnosi wyższe harmoniczne i wymaga własnego chłodzenia oraz filtracji.
Główne elementy
Stopień prostownika
Przetwarza dopływający trójfazowy AC na DC, zwykle mostkiem diodowym albo, w jednostkach z odzyskiem, aktywnym stopniem wejściowym zdolnym oddawać energię do sieci przy hamowaniu.
Obwód pośredni DC i kondensatory
Wygładza wyprostowane napięcie; kondensatory elektrolityczne albo foliowe są tu znanym elementem zużywalnym i wraz z wiekiem częstą przyczyną awarii napędu.
Stopień falownika (IGBT)
Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką przełączają obwód pośredni DC z dużą częstotliwością i przez modulację szerokości impulsu tworzą wyjście AC o zmiennej częstotliwości do silnika.
Płyta sterująca i chłodzenie
Prowadzi algorytm przełączania, funkcje zabezpieczeń silnika i interfejsy komunikacyjne i polega na chłodzeniu wentylatorem albo radiatorem, które w gorącej maszynowni musi pozostać drożne.
Filtr wyjściowy
Na dłuższych odcinkach kabla filtr wyjściowy zmniejsza odbicia napięcia i obciążenie dv/dt uzwojeń silnika, które w przeciwnym razie skraca żywotność izolacji.
Dobór i wymiarowanie
- Moc znamionowa: dopasowana do kW silnika z zapasem na rzeczywistą krzywą obciążenia, ponieważ pompy i wentylatory mają zupełnie inne przebiegi momentu w funkcji prędkości niż wciągarki czy stery strumieniowe.
- Klasa napięcia: dopasowana do napięcia rozdzielczego statku i przewidziana na środowisko harmonicznych prądnicy okrętowej, a nie nieskończenie sztywnej sieci lądowej.
- Zdolność przeciążeniowa: krótkotrwała przeciążalność ma znaczenie dla odbiorników takich jak stery strumieniowe, które wymagają skoków momentu.
- Stopień ochrony obudowy: zabudowy w maszynowni wymagają ochrony przed pyłem i wilgocią; niektóre napędy stawia się zamiast tego w osobnych wentylowanych pomieszczeniach rozdzielni.
Przepisy i klasa
Towarzystwa klasyfikacyjne wymagają dla VFD w układach istotnych uznania typu, a wyższe harmoniczne wprowadzane z powrotem do sieci elektrycznej statku sprawdza się wobec przepisów klasy dotyczących jakości energii, ponieważ kilka napędów na jednej prądnicy potrafi zniekształcić zasilanie na tyle, by wpłynąć na inne urządzenia. Napędy w układach istotnych, jak pompy związane z urządzeniem sterowym albo pompy pożarowe, podlegają dodatkowym wymaganiom nadmiarowości i zachowania w razie awarii według opartych na SOLAS przepisów klasy dla układów istotnych i awaryjnych.
Typowe usterki
| Usterka | Skutek |
|---|---|
| Starzenie się kondensatorów obwodu pośredniego DC od czasu i ciepła | Napęd wyłącza się od zbyt niskiego napięcia albo ulega całkowitej awarii, często bez ostrzeżenia |
| Awaria wentylatora chłodzącego albo zatkany radiator | Wyłączenie termiczne pod obciążeniem, skrócona żywotność elektroniki mocy |
| Złe ekranowanie albo uziemienie kabli | Zakłócenia elektromagnetyczne wpływające na pobliską aparaturę pomiarową i łączność |
| Niefiltrowane harmoniczne przy mocno obciążonej prądnicy | Zniekształcenie napięcia wpływające na inne przyłączone urządzenia |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Świadectwo uznania typu klasy odpowiadające konkretnemu modelowi i wielkości napędu.
- Udokumentowane zachowanie w zakresie harmonicznych oraz, gdy trzeba, zgodna filtracja wejściowa.
- Miejscowy serwis i części zamienne, ponieważ na uszkodzony napęd istotnej pompy nie czeka się tygodniami.
- Jasne wytyczne co do długości kabla i wymagań filtracji dla rzeczywistej trasy do silnika na statku.
Zapisuj kody wyłączeń napędu i przebieg napięcia obwodu pośredniego DC w czasie, zamiast po wyłączeniu tylko kasować usterkę — słabnąca bateria kondensatorów daje ostrzegawcze wyłączenia przez tygodnie, zanim ulegnie całkowitej awarii.