海上電氣元件的設計注意事項

海洋覆蓋了地球表面的70%以上，是地球生態系統的重要組成部分。然而，對于穿越它們的數百萬艘船只來說，水生環境可能會帶來問題。船舶越來越多地使用電氣系統在海洋中供電，但組件的設計必須考慮到這些極端條件。

無論是用于主推進推進器、起重機或起重系統，還是電纜鋪設，電氣驅動器都位于許多船舶作業的核心，可提供更高的控制、可靠性和機械簡單性。動態制動電阻器 （DBR） 是電力驅動系統的重要組成部分，它在制動時從系統中去除多余的能量，如果系統不接受再生或系統接受，但能量水平超出系統限制，則需要移除。

在為海上應用設計電氣元件時，材料選擇從一開始就是關鍵，以確保設備在惡劣的條件下運行，包括咸水大氣、高風荷載和腐蝕性海水。

負責為船舶應用設計電阻器的工程師必須考慮材料選擇、結構穩定性和冷卻方法。

耐腐蝕材料

海水和咸水大氣具有腐蝕性，可能會使設備無法運行。因此，不銹鋼與特殊油漆系統相結合，通常用于電阻元件的外殼金屬制品。不銹鋼的材料含有至少10.5%的鉻，與空氣中的氧氣發生反應，在其表面產生一層保護層，以防止在沒有涂漆的情況下腐蝕。

有許多等級的不銹鋼可以提供高耐腐蝕性，可以通過添加額外的元素來進一步增強耐腐蝕性。對于甲板下應用， 316 和 304 不銹鋼含有鎳以擴大鉻產生的保護層， 并且可以在未上漆的狀態下使用.

然而，對于甲板上的組件， 316 不銹鋼具有更高的鎳含量并添加了鉬， 因此電阻器單元的金屬制品在海洋大氣中得到最佳保護， 但在某些情況下， 還需要噴漆。除了外部之外，電阻器的元件能夠承受惡劣的條件也很重要。對于這些應用，合金 825 護套礦物絕緣元件不易受到大氣腐蝕。由于元件包裹在礦物絕緣護套內，因此護套處于接地電位，因此，如果存在水或高濕度，這將防止與帶電元件的意外接觸，使其成為海洋應用中更安全的選擇。

結構穩定性

海上天氣是不可預測的，因此船舶必須能夠承受全球范圍內的巨大風力變化和惡劣的海況。許多海上結構（如風力渦輪機）都位于風力較大的地區，因此，如果系統需要電阻器來幫助為其電氣元件提供穩定性，則必須在電阻器的設計中考慮這些因素。

考慮船舶旋轉運動的影響——其左右運動（或俯仰）和前后運動（或滾動）至關重要。設計工程師需要確保結構中有足夠的機械支撐來穩定電阻器，以便在電阻器受到這些力時安全運行。

EAK可以進行有限元分析 （FEA） 以幫助確保結構穩定性。FEA 使設計工程師能夠預測產品在現實世界中的性能，然后查看力的影響并做出相應的更改。這確保了電阻器在可能的極端天氣條件下表現良好。

考慮海洋應用的尺寸限制也很重要。與陸上裝置相比，海上電氣元件必須安裝在緊湊的區域內，因此必須在不影響耐用性的情況下最小化裝置支撐結構的尺寸。

冷卻方式

電阻器的一個重要部分是其冷卻系統。由于電阻器將多余的能量作為熱量消散，因此冷卻系統負責冷卻電阻器元件以確保持續運行。根據系統的布局和資源，電阻器可以是自然冷卻的，也可以是強制風冷或水冷的。

風冷電阻器有兩種類型——強制冷卻系統和自然冷卻系統。強制冷卻系統使用風扇在緊湊的空間內散熱。這些裝置適用于甲板安裝，并可以使用防振支架進行固定。自然冷卻是海洋應用中最常見的冷卻方式，可提供更高的額定功率，可安裝在機械空間、受保護環境或甲板上。對于機械空間或保護區，應考慮如何排空電阻器釋放的熱空氣，以確保本地安裝的其他設備不會過熱。

或者，冷卻系統可以使用船舶的冷凍水系統，該系統將冷卻水循環用于空調和設備冷卻。如果冷凍系統使用海水，則可以將鈦護套元件與超級雙相鋼金屬制品相結合，以便在酸性熱帶海水中連續使用，并降級為316不銹鋼，用于淡水系統。

海洋是能源、運輸和貿易的寶貴資產。用于船舶應用的電驅動裝置的持續開發可能具有挑戰性，但考慮到這些條件和節能，使其成為為船舶提供動力和用于海上結構的可行且有利的選擇。

審核編輯 黃宇