...z doświadczenia pewni!
na rynkuod 1983
centrala@drabpol.pl+48 34/366 00 22
   english version   polska wersja  rosyjska wersja

Zalety silników i falowników multifazowych

Rozszerzenie naszej oferty o silniki elektryczne do autobusów i pojazdów od 3,5 ton postawiło przed nami szereg wyzwań i nowych zagadnień, z którymi na co dzień spotykają się nasi przedstawiciele, zajmujący się nową grupą produktów. Pytania, jakie często otrzymują od klientów, związane są z podejściem multifazowym TM4 – jakie przewagi mają 6. i 9. fazowe układy napędowe w stosunku do systemów trójfazowych?

5 zalet silników i falowników multifazowych

1. Zwiększona moc

Najbardziej znanym podejściem do zwiększenia mocy jest równoległość tranzystorów o mocy wielozakresowej (IGBT). Pojawia się jednak problemem, że tranzystory te nigdy nie są do siebie doskonale dopasowane i prąd nie jest równo dystrybuowany pomiędzy nimi; to powoduje stratę w wydajności na poziomie 10% do zakładanej wydajności, jaką byśmy oczekiwali od sumy niezależnych tranzystorów wielozakresowej mocy. Rezultat końcowy jest taki, że dla zdefiniowanych wymagań falowań prądu DC, ilość kondensatorów filtrujących DC może być znacznie ograniczona, a przez to ograniczamy koszty, jak również rozmiary i wagę produktu finalnego.

TM4 multifazowa topologia

2. Redukcja kosztów komponentów i falowania prądu DC

Przemysł nieustannie poszukuje sposobu na redukcję kosztów i nasza topologia multifazowa właśnie na to pozwala. Jako, że tranzystory IGBT w naszym systemie są w pełni niezależne od siebie, jesteśmy w stanie korzystać ze splecionych przełączeń pomiędzy IGBT. To rozdzielanie żądania prądu falowego od kondensatora filtrującego DC pomiędzy IGBT pozwala na zastosowanie mniejszych kondensatorów przy zachowaniu odpowiedniego falowania prądu DC. Poniższe liczby pokazują wartości prądu DC filtrowanego przez kondensatory w jedno, dwu oraz trójfazowych systemach, wykorzystujących te same kondensatory i ich prąd wyjściowy.

TM4 odniesienie prądów kondensatorów

3. Bardziej wydajne wykorzystanie przekrojów kabli

W pierwszym spojrzeniu na to zagadnienie, 3 kable z dużym przekrojem mogą przenieść więcej prądu niż 6 lub 9 mniejszych kabli. Jednakże, konstruktorzy z TM4 udowodnili, że w rzeczywistości tak nie jest, z uwagi na fakt,że częstotliwości prądu wzrastają i zbiegają do płynięcia po zewnętrznej krawędzi kabli, unikając sekcji centralnej. Im większy kabel i większa częstotliwość, tym bardziej efekt ten jest widoczny. To tzw. efekt skórny. Typowe systemy elektryczne mają maksymalne fundamentalne częstotliwości w zakresie od 1 do 1.5kHz, które są wystarczające do wytworzenia odpowiedniego efektu skórnego w dużych kablach; to może być wystarczające nawet przy mniejszych częstotliwościach, jak przedstawiono dla systemu przy 10% maksymalnej prędkości.

Tabela przedstawia porównanie systemu trójfazowego z dziewięciofazowym SUMO HD (3 x trójfazowy) przy odpowiadających sobie prądom wyjściowym. To pokazuje całkowitą redukcję powierzchni miedzi o 38% i wagi o 33%.

 3- fazy9- faz
prąd fazowy 1555 A185 A
rozmiar przewodnika120 mm225 mm2
straty na okablowaniu 2353 W572 W
wzrost temperatury kabla 3 i 460 oC55 oC
średnica kabla 422.6 mm11.2 mm
całk. waga okablowania 410.97 kg7.31 kg
minimalny promień zgięcia kabla 4 (4x O.D.) 590.4 mm44.8 mm

1. silnik przy 1730Nm / 300 obr/min
2. długość okablowania 2.5 m
3. temperatura otoczenia 50°C
4. bazując na kablach HUBER+SUHNER Radox 155
5. łatwiejsze prowadzenie kabli w pobliżu silnika i napędu

4. Łatwiejsza integracja

Jak pokazano w poprzedniej tabeli, promień zgięcia mniejszych zastawów kabli jest zredukowany o 50%, co pozwala na ciaśniejszą i czystszą integrację wokół peryferii pojazdu i mocowań. Mniejsze i lżejsze kable umożliwiają również łatwiejszy montaż i obsługę oraz łatwiejsze przygotowanie bez wysoce specjalistycznych narzędzi oraz umożliwiają zastosowania mniejszych mocowań.

Falownik CO300 jest multifazowy.
Korzyści wynikające z tego tytułu to:
- Lepsze wykorzystanie tranzystorów IGBT
  (Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką),
- Redukcja masy i rozmiarów kondensatorów,
- Mniejsze przewody, mniej miedzi zużywanej w budowie,
- Łatwiejsze prowadzenie przewodów podczas zabudowy silnika i falownika

5. Co z kosztami?

Im więcej części użyjemy w procesie integracji, tym większe będą nasza koszty. Poprzez zwiększenie ilości faz można jednak zredukować wartości przekroi kabli, a co za tym idzie łatwiejszy jest ich montaż oraz łatwiej je ułożyć w trasach kablowych. Powoduje to redukcję kosztów roboczogodzin podczas montażu. Reasumując, pomimo niekonwencjonalnego podejścia, multifazowa topologia TM4 oferuje wiele korzyści technicznych i ekonomicznych z dodatkowym bonusem, jakim jest łatwiejsza integracja pojazdu poprzez redukcję rozmiarów elementów systemu oraz osprzętu z nim powiązanego.

źródło: Materiały TM4 przedruk i tłumaczenie własne

TM4 Polska, napędy elektryczne do autobusów