In einer Vielzahl von Anlagen sind Trennverstärker von Knick im Einsatz, zum Beispiel in der chemischen Industrie, im Anlagenbau oder in der Industrieautomatisierung – in manchen sind es Hunderte oder Tausende von Geräten. Von Zeit zu Zeit aber gibt es ganz spezielle Applikationen, für die nur eine Handvoll Trenner benötigt werden, die nichtsdestoweniger das Know-how des Herstellers in besonderem Maße fordern.
Die Norwegian Jewel
Ein Beispiel für eine solche Applikation ist das 294,13 m lange, 93.500 BRZ große Kreuzfahrtschiff Norwegian Jewel, auf dem 1.100 Besatzungsmitglieder für das Wohl der bis zu 2.376 Passagiere sorgen. Die Norwegian Jewel, die am 10. August 2005 ihre Jungfernfahrt absolvierte, ist das größte in Deutschland gebaute Passagierschiff. Sie bietet mit Bars und Restaurants, Kino- und Theatersälen, Fitneß- und Ruheräumen, Sportplätzen, Swimmingpools und Sonnendecks alles, um den Aufenthalt an Bord höchst angenehm zu gestalten. Aber auch die Technik „hinter den Kulissen“ ist auf dem neuesten Stand – zum Beispiel der Antrieb.
Das Antriebskonzept
Das Schiff ist statt mit einer herkömmlichen Heckschraube mit zwei sogenannten Pod-Antrieben (siehe „Der diesel-elektrische Pod-Antrieb“) ausgestattet, deren Verstellpropeller jeweils von einem 6-phasigen Synchronmotor mit 20 MW Leistung angetrieben werden. Die Betriebsspannung beträgt 1,2 kV. Für jede der sechs Phasen der beiden Motoren ist ein separater Schaltschrank zuständig, in dem Umrichter, Meß-Shunt und die von Knick gelieferten Trennverstärker eingebaut sind. Zwölf Trennverstärker messen über die an den Shuntwiderständen abfallende Spannung die aktuellen Motorströme und wandeln sie zur weiteren Verarbeitung in normierte Analogsignale um, die für die Motorregelung herangezogen werden. Die zuverlässige Funktion der Trenner ist also für den Antrieb und die Steuerung der Norwegian Jewel unbedingte Voraussetzung.
Die VariTrans® P 40000-Familie – die Problemlöser
Die eigentliche Herausforderung besteht in der hochgenauen Messung von Spannungen und Strömen auf hohem Potential. Überdies müssen auch transiente Überspannungen (Gleichtaktstörungen) sicher abgetrennt werden und dürfen vor allem keine Meßfehler verursachen. So wird die Gesamtheit der meßtechnischen Forderungen ideal von den Hochspannungstrennern der Reihe VariTrans® P40000 abgedeckt. Die universellen Geräte übertragen Spannungen und Ströme, bieten echte 3-Port-Trennung mit hoher Isolation und übersetzen das am Eingang anliegende Signal in ein normiertes Ausgangssignal. Mit Arbeitsspannungen bis 3.600 V AC/DC und Prüfspannungen bis 15 kV AC sind sie überall dort einsetzbar, wo die Isolation von Standardtrennern nicht mehr ausreicht. Der weite Frequenzbereich macht den Einsatz bei DC-Signalen bis hinauf zu schnell veränderlichen Signalen möglich. Die Geräte bieten Sichere Trennung gemäß DIN EN 61140 und erfüllen die Anforderungen der DIN EN 50124-1 (Isolationskoordination für Bahnanwendungen). Die P 40000-Familie umfaßt Modelle für die Strommessung in Verbindung mit einem Shunt (VariTrans® P 41000, Eingangsmeßbereich von ±60 mV bis ±100 V), zur Spannungsmessung (P 42000, Meßbereich von ±100 V bis ±3.600 V) und zur direkten Messung von Strömen (P 43000, ±0,1 A bis ±5 A). Ausgangsseitig bieten die Geräte standardmäßig die eingeprägten Signale ±20 mA, ±10 V oder 4 ... 20 mA, wobei sie entweder mit fest eingestellten oder mit bis zu 16 frei wählbaren Ein-/Ausgangsbereichskombinationen geliefert werden. Die Umschaltung erfolgt kalibriert, so daß der lästige und bei hohen Eingangsspannungen auch aufwendige Abgleich komplett entfällt. Das integrierte VariPower®-Weitbereichsnetzteil (20 bis 253 V AC/DC) ermöglicht darüber hinaus überall in der Welt einen problemlosen Hilfsenergieanschluß. Selbst bei instabilen Hilfsenergienetzen wird größtmögliche Sicherheit erreicht.
Nicht nur hochseetauglich
Die VariTrans®-Reihe zeichnet sich durch hohe Klimafestigkeit und eine besonders robuste Konstruktion aus. So garantiert die verwendete Vakuumvergusstechnik höchstmöglichen Langzeitschutz gegen aggressive Umwelteinflüsse, Schock und Vibrationen. Jeder einzelne Trenner wird auf die spezifikationsgemäße Isolation geprüft. Bei den Festbereichstypen mit Arbeitsspannungen bis 3.600 V beträgt die Prüfspannung 15 kV; für die umschaltbaren Modelle bis 2.200 V wird die Stückprüfung mit 10 kV durchgeführt. Die Geräte bieten Sichere Trennung gemäß DIN EN 61140 durch verstärkte Isolierung nach DIN EN 61010-1 bis 1.800 V AC/DC, bei den umschaltbaren Typen bis 1.100 V AC/DC. Schaltungstechnik und Geräteaufbau der neuen Trenner sorgen für einen geringen Verstärkungsfehler (0,1 % beim P 41000) und eine hervorragende Übertragungsqualität. Ein Novum ist die von Knick entwickelte TransShield®-Schaltung, die dafür sorgt, daß hohe transiente Überspannungen sicher abgetrennt werden und praktisch keine Meßfehler am Ausgang verursachen.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten
Man muß kein Schiffsbauer sein, um Hochspannungstrenner einsetzen zu können: Da auch die Forderungen der DIN EN 50124-1 (Isolationskoordination für Bahnanwendungen) erfüllt werden, sind die Trenner insbesondere auch für galvanisch getrennte Messungen bei Schienenverkehrssystemen bis zu einer Spannung von 3,0 kV bestens gerüstet, beispielsweise bei der Messung von Betriebs- und Fehlerströmen in Gleichstrom-Schalteinrichtungen. Weitere Einsatzmöglichkeiten liegen in speziellen Anwendungen in Industrie und Forschung, wo hohe Spannungen, vor denen das Bedienpersonal bzw. Anlagenteile geschützt werden müssen, regelmäßig oder im Fehlerfall auftreten.
In all diesen Bereichen zeichnen sich die Trenner der Reihe VariTrans® P 40000 neben ihrer hohen Leistungsfähigkeit selbst unter schwierigen Umgebungsbedingungen auch durch ihre vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten und die Sichere Trennung aus. Ausstattungsmerkmale wie die kalibrierte Meßbereichsumschaltung, TransShield®-Technologie und das integrierte Weitbereichsnetzteil sind in dieser Geräteklasse einzigartig.
Der diesel-elektrische Pod-Antrieb
Bei einem Pod-Antrieb ist der Propeller an einer drehbaren Gondel (engl. Pod) montiert, die unter dem Schiff aufgehängt ist. In der Gondel befindet sich ein Elektromotor, der seine Kraft direkt über die Motorwelle auf den Propeller überträgt. Der Strom für den Motor wird von Dieselgeneratoren erzeugt. Ein Vorteil dieses Antriebskonzepts sind die sehr guten Manövriereigenschaften: Pod-Schiffe können ohne Ruder bewegt werden, und sind sogar in der Lage, auf der Stelle zu wenden und seitwärts zu fahren. Die räumliche Trennung von Dieselgenerator und Elektromotor ermöglicht es, die Gondeln an hydrodynamisch günstigen Stellen anzubringen, was Treibstoff spart. Nicht zuletzt erzeugen Pod-Antriebe weniger Vibrationen und arbeiten geräuscharmer, weshalb sie für Kreuzfahrtschiffe besonders geeignet sind.
