Cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện XLPE đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện tàu thủy như thế nào

Vai trò chính của Cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện XLPE

Là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện tàu thủy, biến tần hoạt động bằng cách chuyển đổi nguồn DC của nguồn điện thành nguồn AC có tần số và điện áp thay đổi. Công suất chuyển đổi này cần được truyền đến động cơ đẩy thông qua một phương tiện đáng tin cậy để đạt được sự kiểm soát chính xác tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, từ đó đáp ứng các yêu cầu về công suất của tàu trong các điều kiện dẫn đường khác nhau. Cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết chéo đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là truyền tải điện. Khả năng truyền tín hiệu điện ổn định của nó trực tiếp quyết định liệu động cơ đẩy có thể hoạt động trơn tru theo hướng dẫn hay không và đóng vai trò quyết định đến sự an toàn và khả năng điều khiển của tàu. Trong giai đoạn tàu ra khơi, nhu cầu năng lượng lớn đòi hỏi dây cáp phải có khả năng truyền tải một lượng điện năng lớn ngay lập tức và duy trì sự ổn định của dòng điện để tránh tình trạng động cơ đẩy khởi động kém do dòng điện dao động, ảnh hưởng đến tốc độ ra khơi và độ ổn định của tàu. Trong quá trình tăng tốc, cáp phải phối hợp với bộ biến tần để điều chỉnh chính xác tần số, điện áp của công suất đầu ra đảm bảo tốc độ của động cơ đẩy có thể tăng đều đặn, cung cấp năng lượng tăng tốc liên tục và ổn định cho tàu.​

Hiệu suất tuyệt vời của dây lõi dẫn điện
Dây lõi dẫn điện của cáp thường được làm bằng vật liệu đồng có độ tinh khiết cao, dựa trên đặc tính vượt trội của đồng có điện trở suất thấp. Trong hệ thống điện tàu, một lượng lớn năng lượng điện cần được truyền từ đầu nguồn đến các thiết bị quan trọng như động cơ đẩy. Điện trở suất thấp giúp dòng điện giảm thiểu tổn thất năng lượng khi đi qua dây lõi đồng và đạt được khả năng truyền tải điện hiệu quả. Trong hệ thống tàu thủy truyền tải điện đường dài, dây lõi đồng có độ tinh khiết cao có thể giảm sụt áp một cách hiệu quả, đảm bảo rằng các thiết bị như động cơ đẩy có được điện áp ổn định và đủ và duy trì hoạt động bình thường. Ngay cả khi tàu gặp phải những thay đổi về môi trường như nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp trong quá trình vận hành, độ dẫn điện của đồng vẫn tương đối ổn định, đảm bảo tính liên tục và ổn định của nguồn điện không bị ảnh hưởng trong các điều kiện môi trường khác nhau, mang lại sự đảm bảo vững chắc cho hoạt động ổn định của hệ thống điện tàu. ​
Ưu điểm của lớp cách nhiệt polyetylen liên kết ngang
Là vật liệu lý tưởng cho lớp cách điện của cáp chuyển đổi tần số hàng hải, polyetylen liên kết ngang có nhiều đặc tính tuyệt vời sau khi chuyển đổi các phân tử polyetylen thông thường từ cấu trúc tuyến tính sang cấu trúc lưới ba chiều bằng phương pháp hóa học hoặc vật lý. Ở những khu vực môi trường có nhiệt độ cao như phòng máy tàu thủy, các lớp cách nhiệt bằng polyetylen liên kết ngang có thể hoạt động ổn định. Khả năng chịu nhiệt của nó được cải thiện rất nhiều. So với polyetylen thông thường, nhiệt độ làm việc lâu dài của nó tăng lên đáng kể và tuổi thọ nhiệt của nó cũng được kéo dài. Điều này có nghĩa là trong môi trường nhiệt độ cao, lớp cách điện sẽ không làm giảm hiệu suất cách điện do nhiệt độ quá cao, ngăn chặn hiệu quả các sự cố như đoản mạch và đảm bảo an toàn khi truyền tải điện. Đồng thời, polyetylen liên kết ngang duy trì và tăng cường các đặc tính cách nhiệt tốt ban đầu của polyetylen, điện trở cách điện của nó được tăng thêm, tiếp tuyến tổn thất điện môi rất nhỏ và không bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ, có thể ngăn chặn rò rỉ dòng điện một cách hiệu quả, duy trì sự ổn định của truyền tải điện và đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định. Ngoài ra, tính chất cơ học của polyetylen liên kết ngang cũng được cải thiện đáng kể, độ cứng, độ cứng, khả năng chống mài mòn và chống va đập của nó đã được tăng cường, do đó nó có thể chống lại lực đùn, ma sát và các hư hỏng khác trong môi trường đi dây phức tạp của tàu, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc cáp và do đó đảm bảo hệ thống điện hoạt động ổn định. ​
Vai trò bảo vệ của lớp vỏ
Tàu hoạt động trong môi trường biển thời gian dài, phải đối mặt với các điều kiện khắc nghiệt như độ ẩm cao, xói mòn do phun muối và có thể bị nhiễm dầu. Lớp vỏ của cáp có nhiệm vụ bảo vệ quan trọng. Các vật liệu đặc biệt có khả năng chịu thời tiết và chịu dầu tốt thường được lựa chọn, chẳng hạn như cao su acrylonitrile-butadiene (NBR). Vỏ NBR có thể chống lại sự ăn mòn của phun muối một cách hiệu quả, ngăn chặn các bộ phận kim loại bị rỉ sét, tránh làm giảm hiệu suất của cáp và hỏng hóc do rỉ sét, từ đó kéo dài tuổi thọ của cáp. Khả năng chống dầu tốt của nó có thể tránh bị phồng, lão hóa và các hiện tượng khác do tiếp xúc với các loại dầu khác nhau như dầu nhiên liệu và dầu bôi trơn, đảm bảo hoạt động ổn định của cáp trong môi trường xung quanh như hệ thống điện tàu và hệ thống phân phối nhiên liệu, duy trì tính toàn vẹn và ổn định hiệu suất của cấu trúc cáp tổng thể và cung cấp sự bảo vệ bên ngoài đáng tin cậy cho hoạt động ổn định của hệ thống điện tàu. ​

Quá trình xoắn dây dẫn cải thiện tính thực tế của cáp​
Dây lõi dẫn điện được chế tạo bằng quy trình xoắn và nhiều dây đồng mỏng được xoắn lại với nhau theo một cách cụ thể. Quá trình này mang lại nhiều lợi ích cho cáp. Trong không gian đi dây phức tạp của tàu, chẳng hạn như khoang điện hẹp của một số tàu nhỏ, cáp mềm có thể uốn cong và đi dây linh hoạt hơn, giúp giảm đáng kể độ khó và chi phí lắp đặt. Đồng thời, quá trình xoắn giúp cải thiện độ bền tổng thể của cáp và ngăn chặn hiệu quả tình trạng đứt của một dây đồng duy nhất khỏi ảnh hưởng đến hiệu suất dẫn điện bằng cách phân tán ứng suất. Trong quá trình xoắn, đường kính của dây đồng, bước xoắn và các thông số khác được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo điện trở của dây dẫn đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn, đạt hiệu quả dẫn điện tốt nhất và tạo nền tảng dây dẫn đáng tin cậy để truyền tải điện ổn định của hệ thống điện tàu. ​

Quá trình ép đùn cách nhiệt bằng polyetylen liên kết ngang đảm bảo chất lượng cách nhiệt
Lớp cách nhiệt polyetylen liên kết ngang được sản xuất bằng thiết bị ép đùn trong một gói ép đùn. Trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao, vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang nóng chảy được ép đùn và bọc đều trên bề mặt dây dẫn. Quá trình này đòi hỏi các thông số quy trình cực kỳ chính xác như nhiệt độ, áp suất và tốc độ đùn. Nhiệt độ thích hợp có thể đảm bảo tính lưu động của vật liệu cách nhiệt, sao cho nó có thể vừa khít với dây dẫn để tạo thành lớp cách điện đồng nhất; áp suất ổn định đảm bảo sự thống nhất về độ dày của lớp cách nhiệt, tránh sai lệch độ dày dẫn đến hiệu quả cách nhiệt không đồng đều; kiểm soát chính xác tốc độ đùn có thể đảm bảo sự cân bằng giữa hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Lớp cách điện polyetylen liên kết ngang được tạo ra bởi quy trình được kiểm soát chính xác này được kết hợp chặt chẽ với dây dẫn và có hiệu suất giao diện tốt, giúp cải thiện hiệu quả hiệu suất cách điện và độ tin cậy tổng thể của cáp, đồng thời đảm bảo cách điện đáng tin cậy cho hoạt động ổn định của hệ thống điện tàu. ​
Quy trình sản xuất kết cấu che chắn để chống nhiễu điện từ​
Môi trường điện từ trong hệ thống điện tàu rất phức tạp và cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết ngang thường được trang bị các cấu trúc che chắn. Các phương pháp che chắn phổ biến bao gồm quấn băng đồng, bện dây đồng đóng hộp, v.v. Băng đồng bọc bên ngoài lớp cách nhiệt có thể che chắn hiệu quả trường điện từ sinh ra bên trong cáp không tỏa ra ngoài, giảm nhiễu với các thiết bị điện tử khác trên tàu. Lớp bảo vệ được dệt từ dây đồng đóng hộp không chỉ có thể che chắn sự can thiệp của trường điện từ bên ngoài lên tín hiệu bên trong của cáp mà còn nhanh chóng đưa dòng điện ngắn mạch xuống đất khi cáp bị hỏng, đóng vai trò bảo vệ an toàn. Trong quá trình sản xuất, độ dày của băng đồng, độ kín của lớp bọc, đường kính của dây đồng đóng hộp, mật độ bện… đều được thiết kế cẩn thận và kiểm soát chặt chẽ để đạt được hiệu quả che chắn và hiệu suất điện tốt nhất, đảm bảo hệ thống điện của tàu hoạt động ổn định trong môi trường điện từ phức tạp. ​
Quá trình đúc lớp vỏ bọc tăng cường hiệu suất bảo vệ
Việc đúc lớp vỏ thường áp dụng quá trình đúc hoặc ép đùn. Lấy quá trình ép đùn làm ví dụ, vật liệu vỏ bọc như NBR được nấu chảy ở nhiệt độ cụ thể, được ép đùn qua khuôn và quấn quanh lớp che chắn hoặc lớp cách điện của cáp (khi không có cấu trúc che chắn). Trong quá trình ép đùn, nhiệt độ, áp suất và tốc độ ép đùn phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ dày của lớp vỏ đồng đều, bề mặt nhẵn và không có khuyết tật như bong bóng và tạp chất. Đồng thời, cần đảm bảo lớp vỏ kết hợp chặt chẽ với cấu trúc bên trong và có độ bám dính tốt. Lớp vỏ được hình thành theo cách này có thể chống lại một cách hiệu quả các hư hỏng cơ học bên ngoài, ăn mòn hóa học và ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu bất lợi trong quá trình vận hành tàu, bảo vệ cấu trúc bên trong của cáp khỏi bị hư hại và cung cấp hàng rào bảo vệ vững chắc bên ngoài cho hệ thống điện của tàu hoạt động ổn định lâu dài. ​
Hỗ trợ cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết ngang trong các liên kết khác nhau của hệ thống điện của tàu
Truyền động ổn định của động cơ đẩy
Trong hệ thống điện của tàu, động cơ đẩy là thiết bị cốt lõi để điều hướng tàu và cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết ngang là thành phần kết nối chính để dẫn động động cơ đẩy. Khi tàu khởi hành, cáp có thể nhanh chóng đáp ứng với năng lượng điện tần số cao, công suất cao do biến tần phát ra và truyền ổn định đến động cơ đẩy, để động cơ khởi động nhanh và cung cấp năng lượng ban đầu mạnh mẽ. Ở giai đoạn tăng tốc, cáp phối hợp với bộ biến tần điều chỉnh chính xác năng lượng điện đảm bảo tốc độ của động cơ đẩy tăng đều đặn, cung cấp năng lượng liên tục cho khả năng tăng tốc của tàu. Khi hành trình, cáp duy trì khả năng truyền lực ổn định để đảm bảo động cơ đẩy chạy với tốc độ không đổi giúp tàu dẫn đường ổn định. Khi giảm tốc, cáp có thể truyền chính xác năng lượng điện tần số thấp, công suất thấp được điều chỉnh bởi biến tần, để động cơ đẩy có thể giảm tốc độ một cách trơn tru. Khi cập bến, cáp hỗ trợ bộ biến tần điều khiển tinh tế động cơ đẩy, nhận ra hoạt động chính xác và tốc độ thấp của động cơ, đồng thời đảm bảo tàu cập bến an toàn. Trong suốt quá trình, việc truyền lực ổn định của cáp đảm bảo cho động cơ đẩy hoạt động ổn định, qua đó đảm bảo an toàn và khả năng điều khiển hành trình của tàu. ​
Đảm bảo nguồn điện cho hệ thống phụ trợ​
Hệ thống phụ trợ của tàu, chẳng hạn như máy phát điện, máy bơm và các thiết bị khác, cũng dựa vào cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết ngang để cung cấp nguồn điện ổn định. Là một trong những nguồn cung cấp năng lượng chính cho tàu, độ ổn định khi hoạt động của máy phát điện ảnh hưởng trực tiếp đến việc cung cấp điện cho tàu. Cáp truyền năng lượng điện do máy phát điện tạo ra một cách hiệu quả đến các bộ phận khác nhau của hệ thống điện của tàu để đảm bảo phân phối điện ổn định. Đối với các thiết bị như máy bơm, cáp cung cấp năng lượng liên tục để đảm bảo hoạt động bình thường của các chức năng phụ trợ khác nhau của tàu như cung cấp nhiên liệu, khử mặn nước biển, thoát nước đáy tàu, v.v. Hoạt động ổn định của các thiết bị phụ trợ này là rất quan trọng để duy trì sự ổn định chung của hệ thống điện của tàu và cáp chuyển đổi tần số hàng hải cách điện bằng polyetylen liên kết ngang đóng vai trò không thể thiếu trong việc đảm bảo truyền tải điện.