Щитовое оборудование: ЭлКомМакс
Консультации и заказ по телефону:
+7 (495) 790-17-37
Время работы: с 9 до 18 часов, понед. – пятн.
Для расчета стоимости оборудования Вы можете прислать нам запрос на
Преобразователи частоты

Эффективное управление судовым электроприводом

преобразователь частоты веспер для судовых двигателей

Одним из важных направлений совершенствования электротехнической части кораблей, судов и плавучих сооружений является создание принципиально нового электрооборудования с применением современной силовой электроники и новых микропроцессорных систем управления.

Снижение затратной составляющей морского флота и повышение его экономической эффективности, по мнению ведущих специалистов отрасли, должны быть достигнуты, наряду с другими факторами, за счет разработки и внедрения судовых механизмов с управляемым электроприводом, а также за счет замены судового оборудования, поставляемого по импорту, перспективными российскими разработками.

Внимание российских судовладельцев, судостроителей и поставщиков судовой электроаппаратуры заслуживает новая разработка "Веспер", одного из ведущих производителей силовой преобразовательной техники.

О частотном преобразователе серии EI-M

Речь идет о частотных преобразователях морского исполнения серии EI-M, предназначенных для управления асинхронными электродвигателями в судовых электромеханизмах.

В чем же изюминка частотных преобразователей EI-M? Ведь известно, что частотные преобразователи на судах использовались и ранее. Да, частотные преобразователи применялись для управления судовым электроприводом, но до последнего времени это были преобразователи непосредственного типа (преобразователи с непосредственной связью).

Силовая часть преобразователей с непосредственной связью представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на незапираемых тиристорах. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает статорные обмотки двигателя к питающей сети. Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из "вырезанных" участков синусоид входного напряжения.

Опыт эксплуатации преобразователей такого типа на отечественных судах и судах зарубежной постройки показал ряд существенных недостатков. К серьезному недостатку следует отнести влияние на качество электроэнергии судовой сети. "Резаная" синусоида на выходе преобразователя является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в судовой питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом. Данные преобразователи имеют низкий коэффициент мощности, который сильно зависит от нагрузки и резко уменьшается при регулировании выходного напряжения вниз от номинального. Кроме того, выходная частота преобразователей непосредственного типа изменяется в пределах 25-30% от номинальной частоты, что ограничивает их применение в судовых механизмах с широким диапазоном регулирования скорости вращения.

Частотные преобразователи серии EI-M относятся к типу преобразователей нового поколения. Они выполнены на современных полупроводниковых элементах — IGBT транзисторах. Такой тип частотных преобразователей в последнее десятилетие очень широко и успешно используется в регулируемом электроприводе во всех отраслях промышленности. Практически первыми в России в 2002 году эти частотные преобразователи сертифицированы Морским Регистром Судоходства и Речным Регистром, а компания "Веспер" получила свидетельство о признании изготовителя.

Применение IGBT транзисторов позволяет повысить несущую частоту ШИМ до 15-16 кГц и выше. Обмотки электродвигателя на такой высокой частоте вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи. Биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT отличают от тиристоров полная управляемость, простая неэнергоемкая система управления, высокая рабочая частота Благодаря этому преобразователи частоты на IGBT позволяют расширить диапазон управления скорости вращения двигателя.

Применение IGBT с более высокой частотой переключения в совокупности с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией снижает уровень высших гармоник, характерных для тиристорных преобразователей. Как следствие, меньшие добавочные потери в обмотках и магнитопроводе электродвигателя, уменьшение нагрева электрической машины, снижение пульсаций момента и исключение "шагания" ротора в области малых частот. Снижаются потери в трансформаторах, конденсаторных батареях, увеличивается срок их службы, а также срок службы изоляции проводов. Уменьшается количество ложных срабатываний устройств защиты, и снижаются погрешности измерений индукционных датчиков.

Преобразователи на транзисторах IGBT по сравнению с тиристорными преобразователями при одинаковой выходной мощности отличаются меньшими габаритами, массой, повышенной надежностью, что весьма важно для судового оборудования. Они позволяют реализовать более полную защиту от бросков тока и от перенапряжения, что существенно снижает вероятность отказов и повреждений электропривода.

Об опыте и эффективности использования

Первый опыт практического использования частотного преобразователя серии EI-M связан с судном-сборщиком льяльных и сточных вод "Брянск". На его борту впервые в России было установлено принципиально новое отечественное подруливающее устройство. Новизна заключается в использовании винта фиксированного шага с приводом от частотно-регулируемого электропривода. Частотно-регулируемый электропривод состоит из асинхронного двигателя и частотного преобразователя мощностью 45 кВт.

Как показал почти двухлетний опыт эксплуатации, преобразователь частоты в составе частотно-регулируемого электропривода подруливающего устройства позволяет плавно регулировать скорость вращения и тягу винта от нуля до максимального значения, обеспечивая реверс, плавный пуск и останов электропривода винта. Плавное регулирование тяги винта и реверс дают возможность судоводителю управлять операциями по маневрированию судна быстрее и точнее. Кроме того, при плавном регулировании скорости вращения винта пропорционально скорости снижается потребление электроэнергии от судовой электросети. Плавный пуск и останов электропривода устраняют пиковые нагрузки на судовую электросеть и просадки напряжения в ней, а также ударные нагрузки на механическую часть подруливающего устройства.

Электрическая дистанционная система управления на основе частотно-регулируемого привода проще, надежнее и требует меньших ухода и затрат в эксплуатации нежели гидравлическая система в традиционных подруливающих устройствах. Всего за год с небольшим на суда различного класса было поставлено несколько десятков частотных преобразователей морского исполнения для подруливающих устройств такого типа. Единичная мощность частотных преобразователей в них составляет от 22 кВт до 315 кВт.

Суммируя результаты практической эксплуатации, следует подчеркнуть, что применение подруливающих устройств с винтом фиксированного шага и частотно-регулируемым электроприводом обеспечивает:

  • улучшение маневренности судна при швартовке, тралении, буксировке, проходе узкостей и т.п.;
  • уменьшение времени разгрузки, погрузки, снижение количества столкновений и навалов судна;
  • повышение точности динамического позиционирования при меньших энергетических затратах;
  • повышение безопасности мореплавания.

Особую группу судовых электроприводов для оснащения частотными преобразователями образуют механизмы, осуществляющие транспортировку жидкостей и газов. Это питательные, топливные, грузовые, конденсатные и другие насосы, а также вентиляторы, воздуходувки, компрессоры. В них наиболее ярко проявляются возможности и преимущества частотного регулирования скорости вращения приводных электродвигателей.

© 2018 ЭлКомМакс – электрощитовое оборудование
Тел.: +7 (495) 790-17-37