Co sprawdzić w Przemiennik częstotliwości.
Przemiennik częstotliwości, zwany też napędem o zmiennej częstotliwości, umieszcza się między zasilaniem statku a silnikiem prądu przemiennego i wytwarza wyjście o zmiennej częstotliwości i zmiennym napięciu, które pozwala silnikowi pracować z dowolną prędkością w jego zakresie projektowym, a nie tylko ze stałą prędkością narzuconą przez częstotliwość sieci. Jest to coś zasadniczo innego niż układ łagodnego rozruchu, który jedynie narasta napięcie przy rozruchu, a następnie przełącza silnik wprost na pełną częstotliwość sieci; przemiennik częstotliwości steruje prędkością w sposób ciągły przez cały czas pracy, a nie tylko przy rozruchu.
Co definiuje ten typ
Przemiennik częstotliwości, zwany też napędem o zmiennej częstotliwości, umieszcza się między zasilaniem statku a silnikiem prądu przemiennego i wytwarza wyjście o zmiennej częstotliwości i zmiennym napięciu, które pozwala silnikowi pracować z dowolną prędkością w jego zakresie projektowym, a nie tylko ze stałą prędkością narzuconą przez częstotliwość sieci. Jest to coś zasadniczo innego niż układ łagodnego rozruchu, który jedynie narasta napięcie przy rozruchu, a następnie przełącza silnik wprost na pełną częstotliwość sieci; przemiennik częstotliwości steruje prędkością w sposób ciągły przez cały czas pracy, a nie tylko przy rozruchu.
Główne elementy
Stopień prostownikowy
Przetwarza doprowadzone zasilanie prądem przemiennym na stały, zwykle mostkiem diodowym w jednostkach standardowych albo aktywnym prostownikiem wejściowym w konstrukcjach zwrotnych, zdolnych oddać energię z powrotem do sieci statku podczas hamowania.
Obwód pośredniczący prądu stałego
Bateria kondensatorów, czasem z dławikiem, która wygładza wyprostowane napięcie stałe i rozdziela elektrycznie stopnie wejściowy i wyjściowy.
Stopień falownikowy
Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) przełączające obwód pośredniczący z wysoką częstotliwością, aby modulacją szerokości impulsu odtworzyć wyjście prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości.
Elektronika sterująca i filtry
Sterownik prowadzący wzór przełączeń i funkcje zabezpieczeń, a do tego filtry wejściowe i wyjściowe potrzebne do ograniczenia zniekształceń harmonicznych oddawanych z powrotem do sieci elektrycznej statku oraz do ochrony uzwojeń silnika i okablowania przed przepięciami wywołanymi szybkim przełączaniem.
Dobór i wymiarowanie
Dobór opiera się na mocy i wymaganym momencie rozruchowym napędzanego odbiornika, a nie po prostu na mocy kW z tabliczki silnika; odbiornik o momencie zmiennym, taki jak pompa wirowa czy wentylator, potrzebuje znacznie mniejszego momentu rozruchowego niż odbiornik o momencie stałym, taki jak pompa wyporowa czy winda. Zniekształcenia harmoniczne, które przemiennik wprowadza z powrotem do rozdzielnicy statku, muszą pozostać w granicach dopuszczonych projektem instalacji elektrycznej, co staje się realnym ograniczeniem, gdy kilka dużych napędów dzieli jedną prądnicę. Długość i rodzaj kabla wyjściowego również liczą się bardziej niż przy silniku pracującym wprost z sieci, ponieważ strome zbocza przełączeń stopnia falownikowego mogą wywoływać odbicia napięcia na długich odcinkach kabli, o ile nie zastosuje się filtrów wyjściowych albo określonych rodzajów kabli.
Przepisy i klasa
Towarzystwa klasyfikacyjne stosują do przemienników częstotliwości swoje przepisy dotyczące instalacji elektrycznych tak samo jak do innej energoelektroniki, obejmując stopień ochrony obudowy, chłodzenie oraz kompatybilność elektromagnetyczną z urządzeniami nawigacyjnymi i łączności. Gdy przemiennik zasila odbiornik zaliczony do istotnych dla napędu albo bezpieczeństwa, stosuje się wymagania przepisów klasy dla usług istotnych w zakresie nadmiarowości i zachowania przy uszkodzeniu, co może oznaczać układ obejściowy pozwalający zasilić silnik wprost z sieci przy awarii przemiennika.
Typowe usterki
| Usterka | Przyczyna | Skutek |
|---|---|---|
| Zbędne wyzwolenia nadprądowe | Wentylator chłodzący albo radiator zanieczyszczony pyłem lub zasolonym powietrzem, powodujący obniżenie mocy z przyczyn cieplnych | Utrata dostępności napędu, często przerywana i trudna do rozpoznania z samego rejestru usterek |
| Awaria kondensatora obwodu pośredniczącego | Starzeniowa degradacja kondensatora, przyspieszona wysoką temperaturą otoczenia | Całkowita utrata przemiennika, zwykle bez działania częściowego jako zabezpieczenia |
| Uszkodzenie łożyska silnika | Prądy wałowe wzbudzone wysokoczęstotliwościowym przełączaniem, bez właściwej izolacji łożyska albo uziemienia wału | Przedwczesne uszkodzenie łożyska niezwiązane z obciążeniem mechanicznym ani smarowaniem |
| Zniekształcenia harmoniczne wyzwalające inne urządzenia | Zbyt mały albo brakujący filtr wejściowy wobec liczby napędów na rozdzielnicy | Zakłócenie wrażliwych urządzeń elektronicznych korzystających z tego samego zasilania |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Znamionowy prąd wyjściowy i zdolność przeciążeniowa dobrane do rzeczywistego momentu rozruchowego i roboczego napędzanego odbiornika, a nie do samej mocy ustalonej
- Udokumentowane właściwości harmoniczne i zawarte filtry, sprawdzone wobec obciążalności rozdzielnicy statku
- Stopień ochrony obudowy i sposób chłodzenia odpowiednie do temperatury i poziomu zanieczyszczenia pomieszczenia montażu
- Strategia części zamiennych dla konkretnego modułu mocy i płyty sterującej, ponieważ elektroniki napędowej rzadko da się naprawiać w warunkach eksploatacji podzespół po podzespole
Miej na statku zapasowy komplet wentylatorów chłodzących do każdego napędu tego typu — awaria wentylatora od słonego powietrza jest jedną z najczęstszych przyczyn wyzwalania nadtemperaturowego skądinąd sprawnego przemiennika.