Schiffstransformatoren: Warum sie für die Nachhaltigkeit der Meere von entscheidender Bedeutung sind und worauf sich die Industrie konzentrieren sollte

1. Entwicklungstrends der Meereselektrifizierung

Der Übergang zum Elektroantrieb wird durch Dekarbonisierungsziele und die Forderung nach höherer betrieblicher Effizienz vorangetrieben . Zu den wichtigsten Trends, die das Schiffsstromnetz verändern, gehören:

Der Aufstieg des integrierten Gleichstromnetzes (Gleichstromnetz)

Moderne Schiffe nutzen zunehmend Gleichstromnetze gegenüber herkömmlichen Wechselstromsystemen.

• Vorteile : DC-Systeme machen große Haupttransformatoren und komplexe Synchronisierung überflüssig und sparen Gewicht und Platz . Sie ermöglichen eine hervorragende Integration von Batterieenergiespeichern (BESS) und Generatoren mit variabler Drehzahl.

• Transformatorentwicklung : Dieser Übergang verschiebt die Rolle des Transformators von einer einfachen Netzfrequenzkomponente zu einem speziellen C -DC-Wandler oder einer Halbleitertransformatorkomponente (SST), die für eine galvanische Hochfrequenztrennung zwischen verschiedenen Spannungsabschnitten des Gleichstrombusses sorgt.

Hybrid- und vollelektrischer Antrieb

Schiffe nutzen eine Kombination von Energiequellen (Motoren, Batterien, Brennstoffzellen).

• Anforderung : Dies erfordert die Fähigkeit, die Hochspannungsleistung der Hauptgeneratoren zu erhöhen und auf verschiedene nutzbare Spannungen herunterzustufen (z. B. 6,6 kV bis 450 V für Hilfslasten oder „Hotelstrom“).

• Rolle des Transformators : Verteilungstransformatoren sind für die Schaffung dieser verschiedenen Spannungsinseln für verschiedene Bordsysteme (Antriebsantriebe, Bugstrahlruder und Niederspannungslasten) unverzichtbar.

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2. Die zentrale Rolle von Schiffstransformatoren bei der Energiewende

Transformatoren sind auf drei kritischen Ebenen von entscheidender Bedeutung: Antriebssystemintegration, , Stromqualitätsschutz und Sicherheit/Isolation.

Rolle	Funktion im elektrischen Antrieb	Schlüsseltechnologie
I. Harmonische Abschwächung	Zum Schutz des Hauptnetzes des Schiffes (Generator und Schalttafel) vor Oberschwingungsströmen, die von großen Antrieben mit variabler Drehzahl (VSD) eingespeist werden.	Phasenschieber-Gleichrichtertransformatoren (z. B. 12-Puls, 24-Puls).
II. Spannungsanpassung	Um die hohe Ausgangsspannung des Hauptstromerzeugungssystems an die spezifische Eingangsspannung anzupassen, die von den Leistungswandlern des Antriebsantriebs benötigt wird.	Antriebs-/Antriebstrenntransformatoren.
III. Galvanische Trennung	Zur elektrischen Isolierung kritischer Systeme (wie Landstromanschlüsse oder Hochspannungsantriebe) vom Schiffsrumpf und anderen Schaltkreisen, um Stromschläge und galvanische Korrosion zu verhindern.	Marine-Isolationstransformatoren.

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3. Strategien der Top-Entwickler: Bewältigung der Stromqualität mit Transformatoren

Top-Zulieferer wie ABB meistern die Herausforderungen der Schiffselektrifizierung, insbesondere die Stromqualität , durch den Einsatz fortschrittlicher Transformatorentechnologie:

️ Herausforderung 1: Systemzuverlässigkeit und harmonische Injektion

Der weit verbreitete Einsatz von Leistungselektronik (Wechselrichter und Gleichrichter) in Elektroantrieben verursacht schwere harmonische Verzerrungen, die zu Überhitzung, Geräteschäden und Systeminstabilität führen können.

• Top-Entwicklerstrategie: Multi-Pulse-Transformation

• ABB und andere verwenden phasenverschiebende Mehrwicklungstransformatoren (z. B. 24-Puls-Konfigurationen) am vorderen Ende ihrer Antriebsantriebe.

  
  

• Mechanismus : Der Transformator erzeugt eine präzise Phasenverschiebung zwischen mehreren Sekundärwicklungen. Wenn der Strom aus diesen phasenverschobenen Wicklungen kombiniert wird, werden die harmonischen Ströme niedriger Ordnung (z. B. die 5. und 7.) auf natürliche Weise aufgehoben.

  
  

• Ergebnis : Dadurch wird sichergestellt, dass der aus dem Hauptnetz des Schiffes entnommene Strom eine deutlich geringere Gesamtharmonische Verzerrung (THD) aufweist und damit den strengen Vorschriften der Schifffahrtsklassifikationsgesellschaft entspricht.

  
  

⚡ Herausforderung 2: Raue Meeresumwelt

Schiffstransformatoren müssen starken Betriebsbelastungen standhalten.   Alle Schiffstransformatoren – ob Phasenverschiebungs-, Verteilungs- oder Isolationstransformatoren – müssen so gebaut sein, dass sie den ständigen Vibrationen , hoher Luftfeuchtigkeit/Salznebel und extremen Temperaturwechseln im Maschinenraum eines Schiffes standhalten. Top-Entwickler verlassen sich auf spezielle Designmerkmale (wie integrierte starre Strukturen und hochwertige Isolierung), um Langlebigkeit und Sicherheit in dieser äußerst anspruchsvollen Umgebung zu gewährleisten.

Durch die Integration dieser Spezialtransformatoren können Entwickler sicherstellen, dass hocheffiziente Antriebssysteme wie der Azipod® sicher und zuverlässig funktionieren, ohne die Integrität des gesamten Stromnetzes des Schiffes zu beeinträchtigen.

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4. Wie CEEG dem Elektrifizierungstrend als bedeutender aufstrebender Kraft begegnet

CEEG nutzt seine umfangreiche Erfahrung in der Zusammenarbeit mit renommierten Herstellern wie ABB, Siemens und Fuji bei der Herstellung von Phasenschieber-Gleichrichtertransformatoren für 24-Puls- und 36-Puls-Frequenzumrichter und hat 12-Puls- und 24-Puls-Phasenschieber-Gleichrichtertransformatoren speziell für elektrische Schiffsantriebssysteme entwickelt. Darüber hinaus ermöglicht unsere Expertise im Design von Schiffstransformatoren, dass Transformatoren die Herausforderungen der rauen Meeresumgebung erfolgreich meistern können. CEEG ist eine aufstrebende Kraft bei der Bewältigung dieses bedeutenden Übergangs zur Elektrifizierung.

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