ちょっと、そこ！船舶用変圧器のサプライヤーとして、私は高調波が船舶の電気システムに引き起こす可能性のある課題を直接見てきました。高調波は基本的に不要な周波数であり、船舶上の変圧器やその他の電気機器のスムーズな動作を妨げる可能性があります。このブログでは、船舶用変圧器の高調波を低減する方法についていくつかのヒントを紹介します。
船舶用変圧器の高調波を理解する
解決策に入る前に、高調波とは何か、そして高調波がなぜ船舶用変圧器で問題となるのかを簡単に理解しましょう。完璧な世界では、変圧器を流れる電流は純粋な正弦波になります。しかし実際には、可変周波数ドライブ (VFD)、パワー エレクトロニクス、および一部の種類の照明などの非線形負荷により、電流波形は歪みます。これらの歪んだ波形には、基本周波数 (ほとんどの海洋システムでは通常 50 Hz または 60 Hz) の倍数の周波数が含まれており、これらの倍数は高調波と呼ばれます。
高調波はさまざまな問題を引き起こす可能性があります。変圧器の過熱を引き起こし、寿命を縮める可能性があります。また、電圧変動を引き起こす可能性があり、船上の他の電気機器の性能に影響を与える可能性があります。そして場合によっては、船内の通信システムに干渉することさえあります。
高調波を低減する方法
1. パッシブフィルターの使用
パッシブ フィルターは、高調波を低減する最も一般的な方法の 1 つです。これらのフィルタは、コンデンサ、インダクタ、抵抗で構成されます。これらは、高調波電流が流れるための低インピーダンス経路を提供し、高調波電流を変圧器から遠ざけることによって機能します。
たとえば、特定の高調波周波数をターゲットにするように調整されたパッシブ フィルターを設計できます。 5 次と 7 次の高調波が船舶用変圧器に問題を引き起こしているとします。これらの周波数で共振を持つフィルターを設計すると、高調波電流がトランスを通って流れるのではなくフィルターに引き寄せられるようになります。
パッシブ フィルターには、単同調フィルター、ハイパス フィルター、バンドパス フィルターなど、さまざまな種類があります。フィルタの選択は、電気システムの特定の高調波スペクトルによって異なります。船舶で多数の VFD を使用している場合は、広範囲の高調波を処理できるフィルターが必要になる可能性があります。
2. アクティブフィルター
アクティブ フィルターは、高調波を低減するためのより高度なソリューションです。固定コンポーネントに基づくパッシブ フィルターとは異なり、アクティブ フィルターはパワー エレクトロニクスを使用して、高調波電流と大きさは等しいが位相が逆の補償電流を生成します。
アクティブ フィルターの利点は、高調波スペクトルの変化に適応できることです。したがって、船舶の負荷が変化し、その結果として電流の高調波成分が変化した場合でも、アクティブ フィルタは効果的な高調波補償を提供し続けるように自らを調整できます。
ただし、アクティブ フィルターはパッシブ フィルターよりも高価です。また、より複雑な制御システムも必要になります。しかし、多くの非線形負荷を備えたハイエンドの海洋電気システムをお持ちの場合は、アクティブ フィルタに投資する価値があるかもしれません。
3. トランス設計の最適化
トランス自体の設計も高調波を低減する役割を果たします。たとえば、デルタ接続された一次巻線を使用すると、ゼロ系列高調波の一部 (3 次、9 次など) をトラップするのに役立ちます。これらの高調波はデルタ巻線内を循環し、二次側には伝達されません。
設計上のもう 1 つの考慮事項は、多巻線トランスの使用です。異なる負荷を異なる巻線に分離することにより、非線形負荷と変圧器の間の相互作用を減らすことができます。これは、電気システム全体に対する高調波の影響を最小限に抑えるのに役立ちます。
船舶用変圧器の高調波低減の利点
船舶用変圧器の高調波を低減すると、いくつかの利点があります。まず、変圧器の効率が向上します。高調波が減少すると、変圧器は理想的な状態に近くなり、熱として浪費されるエネルギーが少なくなります。これは、特に大量の電力を消費する大型船舶の場合、長期的には大幅なコスト削減につながる可能性があります。
第二に、変圧器の寿命が延びます。高調波による過熱は、変圧器の早期故障の主な原因の 1 つです。高調波を低減することで、トランスの絶縁体やその他の部品へのストレスが軽減され、寿命が長くなります。
最後に、船舶の電気システム全体の信頼性が向上します。電圧変動が少なく、高調波による干渉が少ないため、車載の他の電気機器はよりスムーズに動作します。これにより、故障のリスクが軽減され、船上の全員の安全と快適さが確保されます。
当社の船舶用変圧器製品
船舶用変圧器のサプライヤーとして、当社は高調波を効果的に処理するように設計された一連の高品質製品を提供しています。私たちのSC(B)シリーズ船舶用変圧器小規模な海洋用途に最適です。コンパクトな設計で高品質の素材を使用しており、過酷な海洋環境でも信頼性の高いパフォーマンスを保証します。
大型船舶や高電圧を必要とするアプリケーションの場合、中電圧船舶用変圧器一流のオプションです。重負荷を処理できるように設計されており、電気システムの特定の高調波低減要件を満たすようにカスタマイズできます。
オフショアアプリケーション用の変圧器をお探しの場合は、当社の洋上用樹脂鋳造変圧器が進むべき道です。湿気、塩分、その他の環境要因に対する耐性が高く、高度な高調波低減機能が備わっています。
調達に関するお問い合わせ
船舶用変圧器の高調波の低減に興味があり、当社の製品について詳しく知りたい場合は、ぜひご連絡ください。造船所、船主、海洋プロジェクトに携わる電気技術者など、当社はお客様のニーズに適したソリューションを提供します。お客様の要件と、海洋電気システムの最適化をどのように支援できるかについて、今すぐお問い合わせください。
参考文献
- John Wiley & Sons による「電気システムの電力品質」。
- 『変圧器技術ハンドブック: 設計と応用』HK Hieber 著。
船舶用変圧器の高調波低減については以上です。このブログがお役に立てば幸いです。ご質問やコメントがございましたら、お気軽に以下に残してください。