Taajuusmuuttaja laivan akseligeneraattorin syöttötaajuuden säätäjänä

Abstract

Polttonesteiden yleismaailmallinen hintatason kohoaminen on kasvattanut laivan apudieselgeneraattoreilla tuotetun sähkötehon kustannusosuutta ja luonut pohjan korvaavien sähköntuotantomenetelmien kehittämiselle. Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia ja kehittää uusien akseligeneraattorisovellutusten teknisiä ominaisuuksia ja niiden taloudellista kilpailukykyä verrattuna jo markkinoilla oleviin käyttöihin. Aluksi käsiteltiin laivaverkon yleistä rakennetta ja nykyisiä jännitetasoja. Näiden jännitetasojen korottaminen tulee ajankohtaiseksi laivojen tehontarpeen ja oikosulkutehon jatkuvasti kasvaessa. Laivojen tilankäytön tärkeyden takia käsiteltiin erilaisia akseligeneraattoreiden liittämistapoja. Tehon ulosotto pääkoneen sivulta havaittiin parhaaksi ratkaisuksi konehuoneen tilankäytön kannalta. Lisäksi differentiaalivaihde- ja oikosulkugeneraattorisovellutuksen liittäminen suoraan potkuriakselille todettiin mahdottomaksi. Työssä tarkasteltiin akseligeneraattoreiden yksittäiskäyttöä, rinnankäyttöä sekä mahdollisuutta pääkoneen varakäyttönä toimimiseen. Differentiaalivaihdesovellutuksen varakäyttömahdollisuus todettiin toteutukseltaan liian monimutkaiseksi. Myös oikosulkutilanteita käsiteltiin sekä tehopuolijohteiden että laitteiden mekaanisen kestävyyden kannalta. Lisäksi vertailtiin sovellutusten aiheuttamia verkon yliaaltopitoisuuksia. Käytettäessä akseligeneraattoria ainoastaan tehon syöttöön havaittiin differentiaalivaihdesovellutus taloudellisesti parhaaksi vaihtoehdoksi generaattorin käyttöasteen pysyessä korkeana. Myös verkon yliaaltopitoisuus on kyseisellä käytöllä huomattavasti muita alhaisempi johtuen säätöpiirin teholuokan pienuudesta. Säätöpiirin teholuokka mahdollistaa myös tehotransistoreihin perustuvien taajuusmuuttajien käyttämisen. Oikosulkusuojauksen kannalta on tehotransistoreiden etuna virtavahvistukseen perustuva oikosulkuvirtaa rajoittava ominaisuus. /Kir09