Für Kreuzfahrtschiffe und Yachten werden einige Ergebnisse des STG-Sprechtages »Aktuelle Anforderungen an die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)« von Karl-Heinz Hochhaus dargestellt
Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) hat in den modernen Bordnetzen von Yachten und Kreuzfahrtschiffen eine hohe Bedeutung erhalten[ds_preview], denn besonders auf Neubauten werden immer mehr und stärkere Komponenten der Leistungselektronik eingesetzt, um Brennstoff einzusparen. Aufgrund der steigenden Verwendung von diesel-elektrischen Antrieben wurde die Leistung der Drehstrombordnetze dieser Schiffe in den vergangenen Jahren erheblich angehoben. So findet auch die Mittelspannung bis 11.000 V auf Kreuzfahrtschiffen und bis 5.500 V auf sehr großen Yachten Anwendung. Das Bordnetz und darin enthaltene elektronische Einrichtungen sind daher besser vor Störungen zu schützen, denn die allgemein als Klirrfaktor oder auch als »Total Disharmonic Distortion« (THD) bezeichnete Störungsintensität kann sehr unangenehm sein. Die Funktion von anderen elektrischen Baugruppen auch im Passagierbereich kann stark beeinflusst werden.
Dieses Thema wurde auf einem STG-Sprechtag unter Leitung von Professor Günter Ackermann behandelt. Dabei wurden die Ursachen und besonders die Beseitigung von EMV-Störungen vorgetragen. Neben Grundlagen, Vorschriften und Normen wurden die Verursacher
wie Gleichrichter und Frequenzumrichter beschrieben und Lösungen durch den Einsatz von Filtern und Netzdrosseln vorgestellt. Im Vortrag »Simulationunterstützte oberschwingungsgerechte Auslegung von Schiffsbordnetzen« wurden die elektrischen Bordnetze einer großen Yacht und eines Kreuzfahrtschiffes analysiert, mit Gleichungen und Differentialgleichungen beschrieben sowie in Simulationsmodellen abgebildet.
Simulation einer Megayacht
Das von zehn Dieselgeneratoren gespeiste Bordnetz der Megayacht »Eclipse« wurde mit dem Programm »Simplorer« zur Ermittlung des Klirrfaktors näher untersucht. Das Bordnetz mit einer Mittelspannung von 5.500 V dient zum Antrieb der drei elektrischen Fahrmotoren sowie der Bugstrahler und speist drei Trafos zur Versorgung des Niederspannungsnetzes. In mehreren Simulationsläufen wurde das Verhalten des Bordnetzes abhängig von der Leistung untersucht und der Klirrfaktor ermittelt. Auf den Probefahrten wurden Messungen durchgeführt und mit den Simulationsergebnissen verglichen. Der in den Simulationsläufen ermittelte Klirrfaktor stimmt gut mit den Messungen überein, beträgt maximal 5,5 % und ist stark abhängig von der Bordnetzleistung und Anzahl der in Betrieb befindlichen Dieselgeneratoren.
Klirrfaktor bei Kreuzfahrtschiffen
Von einem Kreuzfahrtschiff wurde ein anderes Bordnetz (Abb. 2) mit der Netzspannung von 3.300 V mit zwei verschiedenen Programmen simuliert und verglichen. Von Hermann Knirsch (SAM Electronics) wurde mit dem Programm »Simplorer« gearbeitet und Professor Günter Ackermann (TUHH) simulierte mit einem eigenen Programm. Als Ergebnis ergaben sich im 450-V-Netz ein Klirrfaktor von max. 5 % bzw. 4,5 % und im 3.300-Voltnetz von 9,2 % bzw. 9,1 % (Tabelle 1 und Abb. 2). Die Übereinstimmung der Ergebnisse aus der Simulation war sehr gut und lag im unteren Toleranzbereich.
Damit konnte gezeigt werden, dass die Simulation bei den Vorausberechnungen von Oberschwingungen während der Anlagenauslegung ein wirksames Werkzeug darstellt. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist eine klare Definition der Parameter und der zu berechnenden Größen. Die erreichbare Genauigkeit wird durch die Toleranzen der Parameter begrenzt.
Einen ausführlichen Bericht finden Sie auf www.hansa-online.de (Rubrik »Fachartikel«)
Karl-Heinz Hochhaus
