Astro-nn.ru

Стройка и ремонт
46 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кабель силовой экранированный для частотных преобразователей

Рекомендации по выбору длин кабелей, соединяющих частотный преобразователь и электрический двигатель

В связи с большим количеством вопросов связанных с выбором длин кабелей между частотными преобразователями и асинхронными, и синхронными электродвигателями, сотрудники ООО «КоСПА» (сервисного центра YASKAWA), подготовили статью, затрагивающую как теоретические, так и практические аспекты, связанные с данным вопросом. При написании статьи были использованы материалы www.yaskawa.com.


Выбор длины кабеля между ПЧ и двигателем

Общая теория частотного регулирования

Преимущества использования частотных преобразователей (преобразователей частоты, ПЧ, частотников, инверторов) включают в себя: увеличение экономии энергии при использовании в высоковольтном сегменте, превосходное управление скоростью и моментом, а также более современное обеспечение защиты двигателя. Преобразователи частоты эволюционировали от схем, состоящих из Дарлингтоновых пар транзисторов (усилители на биполярных транзисторах), до современных IGBT-транзисторных модулей. Уникальные особенности IGBT-транзисторов, такие как снижение энергозатрат на переключение, значительно увеличили производительность и сделали возможным уменьшение габаритных размеров преобразователей частоты.

Однако было замечено, что двигатели, которые безотказно работали в течение длительного времени от сети, внезапно выходили из строя спустя несколько недель после установки частотного преобразователя. Такой вид аварии, обычно обуславливается выходом из строя обмотки двигателя из-за перенапряжения. Точнее, авария происходит и из-за короткого замыкания фаз между собой, и из-за замыкания фазы на корпус. Исследования показали, что возможность быстрого переключения IGBT-транзисторов, в совокупности с чрезмерной длиной кабеля между двигателем и преобразователем частоты способны значительно снизить срок жизни двигателя.

Чтобы понять, почему преобразователь частоты может стать причиной более быстрого выхода из строя двигателя, необходимо рассмотреть два явления. Первым является отраженная волна, по -другому явление стоячей волны, вторым – перенапряжение (перерегулирование напряжения при коммутациях), также известное как условие резонансного контура. Теоретически эти два явления могут быть рассмотрены по-разному, но на практике решение по их устранению одинаково.

Отраженная волна. При рассмотрении длины кабеля в качестве линии электропередач, следующая формула может быть применена при расчете критической длины, или длинной линии, где имеет место отражение волны напряжения. Критическая длина кабеля определяется формулой:

где, -скорость нарастания волны (мc), м/c –скорость света в вакууме, -приблизительная распределенная индуктивность кабеля, -время нарастания импульса напряжения, -длина кабеля.

Следующее уравнение соотносит время включение IGBT- транзистора и максимальную длину проводящей линии (кабеля):

При превышении этого значения длины возможно возникновение явления стоячей волны. При увеличении периода ШИМ преобразователя частоты с 0,1 мс до 0,3 мс, минимальная длина необходимая для перенапряжения, возрастет с 16 до 48 м.

Перенапряжение (перерегулирование напряжения). Более точное описание того, что происходит в двигателе, выглядит следующим образом. Перенапряжение (дребезг) это функция энергии, запасенной в проводнике, в течение времени нарастания каждой выходной пульсации напряжения (ШИМ). В то время, как распределенная индуктивность – особенность длинного проводника, лежащего между двигателем и преобразователем. Индуктивность увеличивает время, необходимое для зарядки емкости двигателя, что в свою очередь приводит к увеличению запаса энергии в линии. Когда двигатель все же заряжается до необходимого потенциала, оставшаяся энергия линии продолжает подзаряжать двигатель, увеличивая значения потенциала обмоток, способствуя возникновению перенапряжения. Фактически, при достаточно большой длине проводника (кабеля), к обмотке двигателя может быть приложено двойной напряжение звена постоянного тока частотного преобразователя. Т.е. чем больше расстояние между двигателем и преобразователем, тем больше перенапряжение. Однако, некорректно утверждать, что перенапряжение пропорционально длине кабеля. Максимальное значение перенапряжения можно рассчитать:

где, Vmax-максимальное напряжение сети, — максимальное напряжение звена постоянного тока, — максимальное значение перенапряжения.

В типовых системах на 460В, максимальное перенапряжение на клеммах двигателя может достигать 1500 В. Почти 80% этого напряжения распределяется по первичной обмотке двигателя.

Время включения IGBT-транзисторов разработано с целью возможности влияния на перенапряжение. Если ключи переключаются достаточно медленно, емкость двигателя имеет возможность зарядиться, а после этого разрядиться в линию. Однако, при увеличении скорости переключения, напряжение, прикладываемое к линии, увеличивается, значении запасенной энергии возрастает, и, как следствие возрастает перенапряжение.

Это объясняет, почему 6-ступенчатые, медленные по сравнению с современными, преобразователи, использующие технологию Дарлингтона (усилитель) редко встречались с проблемой перенапряжения при той же длине кабеля. Также важно отметить, трехфазные двигатели на 230В в достаточной мере защищены от пробоя в следствие перенапряжения, благодаря существующему стандарту изоляции.

5-е поколение IGBT ПЧ

4-е поколение IGBT ПЧ

3-е поколение IGBT ПЧ

1-е поколение IGBT ПЧ

Запираемый тиристор (GTO)

Возникающие проблемы

Явление коронного разряда

Для того, чтобы понять, почему перенапряжение столь губительно для двигателя, необходимо рассмотреть явление коронного разряда. Представим, что между проводниками с током существует относительный потенциал, который создает электрическое поле. Напряженность электрического поля вокруг проводников может быть достаточной для осуществления пробоя воздуха. Так как энергии электрического поля достаточно для ионизации кислорода (O2), чтобы осуществить его перехода в озон (O3), происходит пробой. Озон представляет собой высокоактивный элемент, поэтому он незамедлительно вступает в реакцию с органическими компонентами изоляции. А примеси кислорода в этой системе способствуют разрушению изоляции. Явление коронного заряда происходит, когда потенциал проводников достигает некоторого порогового значения, называемого начальным напряжением коронного заряда. Начальное напряжение коронного заряда зависит от расположения проводников, типа изоляции, температуры, особенностей поверхности и влажности.

Характер разрушений вызываемых коронарным разрядом

Если у двигателя нет соответствующей изоляции, он может выйти из строя раньше срока. Предполагается, что двигатель, управляемый с помощью частотного преобразователя, произведён с изоляцией класса F или выше, а также имеет фазовую изоляцию.

Генерация радиочастотных и электромагнитных помех

Значение электрического шума, вырабатываемого проводниками на выходе преобразователя частоты, также зависит от длины используемого кабеля. Во избежание возникновения помех, необходимо экранировать кабель при установке соединения. Если осуществить это не получается, необходимо использовать фильтрующие устройства для снижения индуктивных помех.

Защитное отключение двигателя

В некоторых ситуациях возможно создать условия, при которых преобразователь частоты защитит себя от Замыкания на Землю (Ground Fault) или от перегрузки по току (Over Current). Эти аварии происходит в ситуациях, когда множество кабелей прокладывают в непосредственной близости друг к другу, без соответствующей изоляции. Используя основные законы физики, можем доказать, что ток, протекающий по одному проводу, наводит напряжение на другой, так же, как и ток протекающий по другому проводу наводит напряжение на этот провод. Имея множество проводников в непосредственной близости, могут возникнуть условия, когда неравные потенциалы и токи могут навестись в разных фазах привода, результатом может стать замыкание на землю.

Также известно, что емкость между фазами и емкость между фазой и землей возрастает при увеличении длины проводника. Поэтому возможно возникновение ошибки перегрузки по току в течение времени заряда фазных емкостей и емкостей фазы относительно земли.

Если виды этих защитных отключений встречаются довольно редко, то эти ситуации можно обойти, правильно установив оборудование. Если это уже сделано, возможно улучшить ситуацию, применив фильтрующие устройства.

Решение проблем

Снижение длины проводника

Для снижения вероятности возникновения чрезмерного перенапряжения на клеммах двигателя, необходимо, чтобы длина кабеля, соединяющего преобразователь с двигателем была меньше 45 м. Также хорошим вариантом будет снизить несущую частоту ШИМ преобразователя, что, в свою очередь непременно скажется на шуме двигателя, но снизит число выходных импульсов напряжения в секунду, увеличив срок жизни двигателя и уменьшив нагрев IGBT-транзисторов.

Специальный двигатель для частотного регулирования

Простейшим и наиболее выгодным решением является использование специального двигателя для частотного регулирования. Стандарт NEMA Standart MG-1, устанавливает, что такие двигатели должны быть способны выдержать 1600 В импульсного напряжения, продолжительностью 0.1 мс или более, для двигателей класса напряжения 600В и менее. Если двигатель правильно спроектирован и соответствует этому стандарту, то можно расчитывать на безотказную работу в течение длительного времени при любой длине кабеля.

Трехфазный выходной реактор (дроссель)

Реактор расположенный на выходе преобразователя, снижает градиент напряжения, прикладываемый к обмоткам двигателя. Время нарастания импульса снижается до 1,1 мс, таким образом снижая dV/dt до 540В/мс. Это в свою очередь эквивалентно времени переключения Дарлингтоновской схемы, используемой в прошлом, а, следовательно, очень эффективно для продления жизни двигателя. Выходной реактор решает приблизительно 75% проблем, связанных с преждевременным выходом из строя двигателя, из-за большой протяженности кабеля. Обычно используются реакторы с 3% и 5% импедансом (входным сопротивлением). При полной нагрузке приблизительно от 3 до 5 % выходного напряжения спадет на реакторе. Однако, если возникает сомнения относительно развиваемого момента электродвигателем, его необходимо проверить при максимальной скорости.

Читать еще:  Преимущества резистивных кабелей

При наличии возможности разместите выходной реактор максимально близко к электродвигателю. Это позволяет увеличить длину кабеля до 198 м без влияния на производительность двигателя. В этом случае реактор может начать изнашиваться, но выход из строя дросселя займет значительно большее время, чем двигателя при тех же условиях. Однако это может стать одним из наиболее эффективных и бюджетных решений, особенно если речь идет о электродвигателях с плохой изоляцией, которые зачастую встречаются в погружных насосах.

Для обеспечения безотказной работы при длине до 610м при недостаточном классе изоляции двигателя, необходимо использовать специально разработанные выходные фильтры. Эти фильтры разработаны для устранения высших гармоник, возникающих из – за ШИМ, а также для снижения времени импульса до 1,2 мс. Это обеспечивает чистый ШИМ- сигнал на клеммах двигателя.

TOPFLEX-EMV*-2YSLCY-J

силовой кабель для двигателей и силовых соединений в частотных преобразователях, с двойным экраном

Технические характеристики

Специальный кабель для двигателей и силовых соединений в частотных преобразователях соответствует DIN VDE 0250

  • Температурный диапазон
    • при изгибах + 5°С до +70°С
    • неподвижно –40°С до +70°С
  • Номинальное напряжение U/U — 600/1000 В
  • макс.допустимое рабочее напряжение
    • однофазный и перем.ток 700/1200 В
    • постоянный ток 900/1800 В
  • испытательное напряжение, переменный ток, 50 Гц — 2500 В
  • сопротивление изоляции мин. 200 Мом х км
  • сопротивление взаиомоиндукции макс. 250 Ом/км
  • рабочая емкость в зависимости от сечения
    • жила/жила 70 до 250 нф/км
    • жила/экран 110 до 410 нф/км
  • минимальный радиус изгиба
    • неподвижно для наружн.
      • до 12 мм : 5 кабельн. Ø
      • от 12 до 20 мм : 7,5 кабельн. Ø
      • свыше 20 мм : 10 кабельн. Ø
    • подвижно для наружн.
      • до 12 мм :10 кабельн. Ø
      • от 12 до 20 мм : 15 кабельн. Ø
      • от 20 мм : 20 кабельн. Ø
  • устойчивость к воздействию ионизирующего излучения до 80 х 106 сДж/кг (до 80 Мрад)
Структура
  • голые медные проводники многопроволочные в соотв. DIN VDE 0295 кл. 5, BS 6360 кл. 5, а также IEC 60228 кл. 5
  • изоляция жил из полиэтилена (ПЭ)
  • цвет жил: черный, коричневый, голубой и желто-зеленый
  • жилы концентрические скручены слоями
  • 1.экран со специальной алюминиевой фольгой
  • 2.экран с луженой медной проволоки, оптимальное покрытие около 80%
  • специальная ПВХ оболочка, прозрачная
  • самозатухающий и трудновоспламеняющийся ПВХ пластикат, в соответствии со стандартами DIN VDE 0482 часть 265-2-1/ EN 50265-2-1/IEC 60332-1 (а также DIN VDE 0472 часть 804 метод испытаний В) .
  • пониженной мощности, испытание в соответствии VDE 0472 часть 504, испытание В
  • ПЭ-изоляция защищает от диэлектрических потерь, обеспечивает большой срок службы и малые токи утечки
  • применяется во взрывоопасных зонах
  • малые рабочие емкости
  • соответствует требования по электромагнитной совместимости EN 55011
  • малое индуктивное сопротивление и хорошая электромагнитная совместимость

Экранированный кабель для шаговых двигателей

Кабель по ГОСТ 22483-2012

Четырёхжильный кабель:

177 ₽ 0.2мм 6 класс (временно нет) 2 витые пары в общем экране. Всего 4 провода, каждый сечением 0.2мм — для микро станков и с двигателями не более 0.4 ампер/фаза, датчики осей станков, шины передачи данных, высококачественные студийные микрофоны, студийные наушники, студийные аналоговые кабеля, кабеля профессиональных электрогитар и профессионального инструмента. Наружный диаметр кабеля 7мм. Вес: 1метр=30грамм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 50мм. состав 1 жилы: 16 проводников диаметром 0.12мм.

209 ₽ 0.35мм 6 класс (временно нет) 2 витые пары в общем экране. Всего 4 провода, каждый сечением 0.35мм — для микро станков до 0.4х0.4 метра и с двигателями не более 0.65 ампер/фаза, датчики осей станков, шины передачи данных, высококачественные студийные микрофоны, студийные наушники, студийные аналоговые кабеля, кабеля профессиональных электрогитар и профессионального инструмента. Наружный диаметр кабеля 8мм. Вес: 1метр=50грамм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 60мм. состав 1 жилы: 28 проводников диаметром 0.12мм.

249 ₽ 0.75мм 6 класс. (временно нет) Всего 4 провода в общем экране, каждый сечением 0.75мм — для малогабаритных станков до 0.5х0.5 метра и с двигателями не более 1.5 ампер/фаза, датчики осей станков. Наружный диаметр кабеля 8мм. Вес: 1метр=64грамма. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 80мм. состав 1 жилы: 42 проводника диаметром 0.15мм.

297 ₽ 1.0мм 5.5 класс. (временно нет) Всего 4 провода в общем экране, каждый сечением 1.0мм — для малых станков до 0.9х0.9 метра и с двигателями не более 2.2 ампер/фаза, шпиндели от 0.8 до 1.2kw. Наружный диаметр кабеля 8.5мм. Вес: 1метр=80грамм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 85мм. Состав 1 жилы (6класс): 56 проводников диаметром 0.15мм, или 33проводника диаметром 0.2мм для класса 5.5

377 ₽ 1.5мм 5,5 класс. 2 витые пары. (остаток 5,6метров / продажа одним куском) Всего 4 провода в общем экране, каждый сечением 1.5мм — для малых станков до 1.2х1.2 метра и с двигателями не более 3 ампер/фаза, а также станков до 1.2х1.2 метра с двигателями NEMA23=115мм, шпиндели от 1.5 до 2.2kw. Наружный диаметр кабеля 10мм. Вес: 1метр=108грамм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 100мм. Cостав 1 жилы: 48 проводников диаметром 0.2мм.

377 ₽ 2.5мм 5,5 класс — (временно нет) Всего 4 провода в общем экране, каждый сечением 1.5мм — для больших и мощных станков 1.2х2.4метра или 2х3метра и с двигателями 6-8 ампер/фаза, двигатели N42,N34, или малые станки с двигателями NEMA42, шпиндели от 3kw до 10kw. Наружный диаметр кабеля 11.5мм. Вес: 1метр=250грамм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 150мм. Cостав 1 жилы: 76 проводников диаметром 0.205мм

Многожильный гибкий кабель для сервоприводов, сигналов и датчиков по ГОСТ 22483-2012:

417 ₽ 0.2мм (временно нет) 6 класс 8 жил в общем экране. Всего 8 проводов, каждый сечением 0.2мм . Применение: датчики, данные, концевики, управление, сервоприводы и другие применения, где требуется экранирование от помех и максимальная гибкость кабеля. Наружный диаметр кабеля 6.8мм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 50мм. состав 1 жилы: 12 проводников диаметром 0.15мм.

920 ₽ 0.2мм ( временно нет) 6 класс 12 жил в общем экране. Всего 12 проводов, каждый сечением 0.2мм . Применение: датчики, данные, концевики, управление, сервоприводы и другие применения, где требуется экранирование от помех и максимальная гибкость кабеля. Наружный диаметр кабеля 8мм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 70мм. состав 1 жилы: 12 проводников диаметром 0.15мм.

1089 ₽ 0.2мм ( временно нет) 6 класс 18 жил в общем экране. Всего 18 проводов, каждый сечением 0.2мм . Применение: датчики, данные, концевики, управление, сервоприводы и другие применения, где требуется экранирование от помех и максимальная гибкость кабеля. Наружный диаметр кабеля 12мм. Рекомендуемый мин.радиус изгиба более 100мм. состав 1 жилы: 12 проводников диаметром 0.15мм.

417 ₽ под заказ любые: 6 класс 3. 30 жил, каждая сечением от 0.2 до 2.5мм в общем экране. Принимаются заказы на изготовление только бухтой 100 и более метров.

4 -х жильный экранированный гибкий изолированный кабель применяется в ЧПУ станках для подключения шаговых двигателей и шпинделя. Нельзя подключать двигатели и шпиндель в таких станках обычным неэкранированным электрическим проводом. Кабель должен быть рассчитан на максимальный рабочий ток двигателей и шпинделя (от 3,5 до 8 ампер на одну силовую жилу) с пробивным напряжением изоляции 300-500 вольт. Разъёмы на шпинделях необязательно паять серебросодержащим припоем. Во всех кабелях выше, экранирующая оплётка не жидкая-эконом, а с заполнением медью 85% (не менее 80 шт сплетённых проводников)

Экранирующая оплётка всех кабелей должна подсоединяться в соответствии с радиотехническими требованиями по подавлению наводок:

  1. Подсоединяется только один край со стороны общей точки подсоединения всех экранов в силовом блоке, в точку, которая должна быть заземлена в цеху на контурное заземление цеха или в домашних условиях к водопроводным металлическим трубам. В условиях гаража станок заземляется к самодельному заземлению на забитые на глубину 1 метр и сваренные между собой 4 арматурины по углам гаража.
  2. Второй край экранирующей оплётки кабеля (сторона подключения мотора, шпинделя, датчика, лампочки, микрофона, наушников, любых датчиков и т.д.) должен быть качественно изолирован и в том числе изолирован от металлического корпуса станка, и экран подтянут как можно ближе к самому конечному механизму, чтобы исключить свободные неэкранированные участки провода от моторов, датчиков, шпинделя, микрофона). Второй край экранирующей оплётки может быть подсоединён к корпусу конечного механизма, мотора, микрофона, звукоснимателя электрогитары только в случае полной электрической изоляции этого механизма от всего остального (корпуса станка, ручки микрофона, и т.д корпусов, а также от рук человека. Изоляция вокруг корпуса механизма должна обеспечивать гарантированное пробойное напряжение выше 300 вольт).
  3. Ни в каком месте экран кабеля не должен касаться металлической станины станка.
  4. Станина станка соединяется отдельным очень толстым изолированным проводом в общую точку соединения экранов.
  5. Корпус шпинделя соединяется в общую точку соединения всех экранов отдельным изолированным медным толстым проводом 5-6 класса с сечением не менее фазного проводника шпинделя, или используется четвёртый (жёлтый) проводник экранированного кабеля шпинделя.
  6. Экран кабеля со стороны шпинделя должен быть качественно изолирован от шпинделя, и ни в коем случае не должен касаться самого шпинделя.
  7. В точку соединения всех экранов подсоединяется и заземляющий провод от инвертора. Он обычно жёлтого цвета с полосой.
  8. Если станок управляется компьютером, то третий контакт вилки питания компьютера (корпус системника) также должен быть подсоединён к общему заземлению здания отдельным проводом, или в общую точку заземления всех экранов в силовом блоке.
  9. Точно также, экранированным проводом (но на малые токи) должны подключаться датчики.
  10. Для удобного соединения всех экранов удобно использовать латунную клеммную колодку с винтами. В случае отсутствия в продаже, клеммная колодка изготавливается самостоятельно из медной, латунной или бронзовой пластины толщиной 5-8 мм, шириной 20-30 мм и длиной 100 мм. Винты крепления экранов должны быть только латунными или бронзовыми. Для удобства крепления к латунной колодке, следует напаять к каждому экрану клемму отдельным многожильным проводником с сечением не менее одной жилы как в экранированном кабеле, а саму экранирующую оплётку в месте пайки хорошо заизолировать, например термофилом. По ГОСТам требуется для визуального различия заземляющих, защитных и экранирующих проводов использовать жёлтый провод с зелёной полосой. Колодка крепится внутри металлического силового блока ближе к какому-нибудь углу (именно к углу, а не где Вам вздумается, как например посредине силового блока, типа так удобнее! — это радиотехнические требования по устранению наводок), откуда будут выходить провода питания и само заземление станка. Следует обеспечить качественный электрический контакт между латунной заземляющей колодкой и металлическим корпусом силового блока, прикрутив её крупными винтами с контрагайками к металлическому корпусу.
  11. Движущийся портал (ось Х, ось Y) и движущийся блок Z должен быть каждый (а также доп. блоки «A» и «С» в 4-х или 5-ти осевых станках) соединён своим отдельным многожильным изолированным проводом 5-6 класса в общую точку соединения экранов в силовом блоке. Не экономьте, не соединяйте движущиеся оси между собой короткими кусочками провода и протянув к силовому блоку только один провод от всех осей сразу — это нарушение требований! Этот пункт устраняет искрение в движущихся шариках подшипников за счёт образования в них токов наводок между станиной и движущимся порталом, продлевает их срок службы и уменьшает помехи, создаваемые искрением шариков подшипников. Для экономии проводов при заземлении движущихся порталов используют свободный жёлтый проводник кабелей датчиков осей.Станину станка также соедините отдельным проводом к силовому блоку. Итого: у трёхосевого станка должно идти в силовой блок 5 проводов заземления.

Если Вы пренебрегаете сказанным выше, то обрекаете себя на пожизненные мучения со станком.

Читать еще:  Проверка целосности провода с помощью мультиметра

Совет: Не экономьте на сечении проводника. На 3-4 метровых станках не применяйте провод с сечением меньше 2.5 мм из-за опасности потери мощности на большой длине проводника. При применении высоковольтных шаговых контроллеров, а также серводвигателей, возможно применение кабелей с меньшим общим сечением на 30-40%. Не паяйте провода шаговых двигателей свинцовым припоем с рынка! Не паяйте силовые провода и никакие контакты на шаговых двигателях свинцовым припоем.

РАЗЪЁМЫ, ПРОВОДА и КОНТАКТЫ ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПАЯЮТСЯ ТОЛЬКО СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИМ ПРИПОЕМ!

Примечание:

Классы гибкости кабелей:
1 класс — одножильный проводник в изоляции. Выдерживает около 10 изгибаний.
2 класс — проводник из нескольких жил. Выдерживает около 150 изгибаний до повреждения.
3 класс — несколько твёрдых жил, составляющих общий проводник. Может применяться в сетевых шнурах аппаратуры.
4 класс — более-менее мягкий провод, используется в сетевых переносках и т.д. устройствах с нечастым переносом кабеля в разные места (дешёвый кабель).
5 класс — начальный класс проводов для устройств, где присутствуют повторяющиеся несистематические изгибания кабеля. Проводники без отжига. Изоляция на сечении проводника часто жёсткая. Внешняя общая изоляция кабеля мягкая.
5.5 класс — высокий (промежуточный) класс кабелей для систематического изгибания и подвижных механизмов. Тонкие скрученные проводники сечения с отжигом для увеличения гибкости. Изоляция внешняя и на проводниках мягкая. Производится только передовыми компаниями, не привязанными гостами прошлого века.
6 класс — высший. Максимальный срок службы кабеля при частых изгибаниях с минимальным углом. Очень тонкие проводники сечения с отжигом для увеличения гибкости. Внешняя и внутренние изоляции максимально мягкие (самый дорогой кабель).
Чем больше проводников, составляющих 1 жилу кабеля — тем он мягче, дольше прослужит при изгибаниях, и тем дороже кабель.

«Камский кабель» рекомендует: Кабели для частотных преобразователей

Для питания двигателей от преобразователей частоты ООО «Камский кабель» предлагает применять экранированные кабели марок ПВВГЭ и ВВГЭ напряжением 1 кВ.

Кабели изготовляются по ТУ 16.К180-025-2010, введённым в действие в феврале 2011 г.

Пример условного обозначения: Кабель ПвВГЭ 4х95мс/95-1 ТУ 16.К180-025-2010

Экран кабелей изготовляется из медных проволок номинальным диаметром 0,7-2,5 мм, скрепленных медной лентой номинальной толщиной не менее 0,1 мм и шириной не менее 8 мм. Сечение экрана оговаривается при заказе.

Кабели стойки к навиванию. Могут эксплуатироваться при температуре от —50 до +50°С.

При соблюдении потребителем правил транспортирования, хранения, прокладки (монтажа) и эксплуатации, описанных в нормативно-технической документации на кабель, срок его службы составит не менее 30 лет.

Для справки: Преобразователь частоты является одним из самых сильных источников электромагнитных помех. Кроме того, преобразователь сам является прибором, чувствительным к электромагнитным помехам.

Преобразователь частоты может 1) излучать определенный уровень электромагнитных помех 2) должен быть устойчивым к определенному уровню электромагнитных помех.

В современных стандартах ЭМС и требованиях к оборудованию максимально допустимые уровни помех находятся на достаточно низком уровне. Поскольку сам преобразователь частоты не может отвечать этим стандартам как отдельное устройство, важным является способ прокладки и подключения силовых и сигнальных кабелей и монтажа преобразователя внутри установки.

Для присоединения преобразователя и двигателя должен использоваться экранированный кабель. Экранированный кабель должен иметь плетёный медный экран. Металлическое экранирование в виде ленты не является достаточным, поскольку представляет собой слишком большое сопротивление.

Все экраны на обоих концах при монтаже кабелей должны быть тщательно соединены (360°) с металлическими корпусами.

По возможности следует избегать разрывов в экранах кабелей. Если разрывов избежать не удается (например, при установке выходных дросселей и клеммных колодок), неэкранированные участки должны иметь минимальную длину, а каждый конец кабеля должен быть тщательно заземлен.

Практические аспекты по выбору моторных кабелей

Номинальное напряжение

В моторном кабеле, соединяющем преобразователь частоты и электродвигатель, возможны пиковые всплески напряжения, достигающие трехкратного значения напряжения в звене постоянного тока. Подобные всплески приводят к повышенному износу, как моторного кабеля, так и изоляции обмоток двигателя. В случае отсутствия на выходе преобразователя частоты du/dt-фильтра или sin-фильтра, износ кабеля и изоляции обмоток двигателя становится ещё значительнее.

Высоковольтная изоляция кабелей для соответствия этим характеристикам обычно испытывается с напряжением не менее 3500 В , 4000 В переменного тока. На практике подобные кабеля демонстрируют хорошую стойкость к пробою изоляции.

Читать еще:  Проверка фазировки

Исходя из этих условий, характеристика номинального напряжения моторного кабеля должна быть как минимум U0/U = 0,6/1 кВ.

Сечение кабеля

Требуемое сечение кабеля зависит от выходного тока преобразователя частоты, окружающей температуры и способа прокладки. Увеличение сечения кабеля существенным образом не влияет на уровень гармонических искажений, и, следовательно, не является необходимым.

Выбор и определение размера сечения кабелей и проводников определяется в соответствии со стандартом EN60204-1 и VDE 0113-1, которые содержат информацию по кабельной продукции вплоть до 120 мм 2 . В случае применения кабелей с большим, чем 120 мм 2 , сечением, справочные данные можно найти в документации VDE 0298-4.

Длина моторного кабеля

В применениях с длинным моторным кабелем необходимо учитывать падение напряжения на кабеле при выборе номинала сечения.

Закладываемые технические решения при использовании преобразователей частоты должны обеспечивать полное выходное напряжение на двигателе, даже при больших длинах моторных кабелей. Обычно длина моторного кабеля при использовании со стандартным преобразователем частоты не превышает 50 или 100 метров. Не все типы кабелей могут обеспечить полное выходное напряжение на двигателе при подобных длинах.

При необходимости использования кабелей длиной свыше 100 метров, может быть использован только ограниченный перечень марок кабелей, которые в полной мере соответствуют требованиям. В противном случае потребуется установка дополнительных моторных дросселей или выходных фильтров.

Типы кабелей с соответствующим экранированием

Экранированные кабели должны иметь покрытие экрана как минимум 80%. Ниже приведены примеры подходящих типов кабелей при использовании с преобразователем частоты:

  • Lapp Olflex 100-CY
  • Helu Y-CY-JB
  • Helu Topflex-EMV-UV-2YSLCYK-J
  • PROTOMONT EMVFC
  • MCMK производства DRAKA NK Cables и пр. производителей.

Энергосбережение

Падение напряжения на моторном кабеле, также как и конечное тепловыделение (потери), почти пропорциональны длине кабеля и зависят от частоты. В связи с этим, нужно стараться проектировать систему таким образом, чтобы длина кабеля была минимальной, а сечение не превышало значения, электрически обоснованного для данного применения.

ТОФЛЕКС ЭМС

Кабели силовые экранированные для подключения электродвигателей к преобразователям частоты ТОФЛЕКС ЭМС

Кабели предназначены для стационарной и нестационарной прокладки, присоединения электродвигателей к преобразователям частоты на номинальное напряжение 0,66/1 кВ переменного тока частотой до 30 кГц или постоянное напряжение до 1,5 кВ.

Жилы управления кабелей предназначены для передачи от датчиков управления электрических сигналов номинальным напряжением до 0,5 кВ переменного тока частотой до 400 Гц или постоянным напряжением до 0,75 кВ.

  • Преимущества
  • Зарубежные производители
  • Специально разработанная конструкция кабеля, на основе самых современных материалов, гарантирует более длительный срок службы по сравнению с общепромышленными кабелями.
  • Комбинированный экран обеспечивает защиту от внутренних и внешних электромагнитных помех (ГОСТ Р 51524-2012) за счет 100% экранирования кабеля фольгой и минимизации электрического сопротивления проволочной оплеткой по всей длине кабеля, обеспечивая эффективное заземление экрана по длине кабеля.
  • Симметричное расположение основных фазных жил и расщепленной жилы заземления выравнивает емкостные токи по фазам, предотвращая перекос и перегрев кабеля на высоких частотах.
  • Применение современных изоляционных материалов с улучшенными техническими характеристиками позволяет уменьшить емкость изоляции и снизить токи утечки. Таким образом, увеличивается полезная длина кабеля, снижается эффект наведения высокочастотных шумов и увеличивается максимальная токовая нагрузка.
  • Гибкая конструкция кабеля обеспечивает легкость в прокладке и монтаже.
  • Наружная оболочка позволяет эксплуатировать кабель при воздействии смазочных масел.
  • Кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины допустимы для применения во взрывоопасных зонах всех классов.
  • Кабель не распространяет горение при групповой прокладке и соответствует классу пожарной опасности по ГОСТ 31565:
    «нг(А)», «нг(А)-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.2.5.4;
    «нг(А)-LS», «нг(А)-LS-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.2.2.2;
    «нг(А)-HF», «нг(А)-HF-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.1.2.1.

На сегодняшний день наиболее популярные мировые производители кабелей для подключения электродвигателей к преобразователям частоты:

  • LAPP (Германия) – ÖLFLEX SERVO
  • Helukabel (Германия) – Topflex

По своим конструктивным и техническим характеристикам кабели силовые экранированные для подключения электродвигателей к преобразователям частоты ТОФЛЕКС ЭМС является конкурентоспособным изделием по отношению к зарубежным представителям.

Кабели силовые экранированные для подключения электродвигателей к преобразователям частоты ТОФЛЕКС ЭМС

В процессе эксплуатации низковольтных электрических машин возникает комплекс нагрузок, сокращающих не только их срок службы, но и питающих кабельных линий. К таким нагрузкам относятся электрические (диэлектрические потери, напряженность электрического поля, коронные и частичные разряды, переходные процессы), тепловые (старение, перегрузки, циклическое воздействие температуры), механические (удары, изгибы, перегибы, истирание) и воздействие окружающей среды (влага, агрессивные среды, УФ). Считается, что основным фактором, влияющим на отказ общепромышленных двигателей, является развитие теплового пробоя, обусловленного Джоулевым разогревом твердого диэлектрика.

На сегодняшний день широкое распространение получили частотно-регулируемые электроприводы с широтно-импульсной модуляцией. Электропривод включает в себя преобразователь частоты, питающий кабель и электродвигатель. Преимуществами такой системы являются высокая точность регулирования, возможность постоянно управлять крутящим моментом и скоростью двигателя, а также экономия электроэнергии. Однако, с развитием силовых полупроводников ключей, входящих в состав частотного преобразователя, возникли негативные последствия для изоляции питающего кабеля:

  • сильное электромагнитное излучение питающего кабеля;
  • перенапряжения в питающем кабеле;
  • токи утечки и помехи.

Высокий уровень электромагнитных помех обусловлен очень короткими интервалами коммутационных операций транзисторов и высокой частотой импульсов частотного преобразователя (до 20 кГц). Такие условия работы приводят к искажению синусоидальности напряжения на выходе преобразователя и серьёзным наводкам на местных электрических сетях и оборудовании.

Рассогласование характеристического импеданса в системе преобразователь – кабель – двигатель привело к другой проблеме – возникли перенапряжения на клеммах двигателя (на конце кабеля) вследствие отражения гармоник (т.н. эффект отраженной волны). Этот эффект возникает только при условии, что длина питающего кабеля превышает длину волны гармоники. Если длина кабеля меньше длины волны гармоники, то переходные процессы проявляются на выходе частотного преобразователя. В результате, появляются скачки напряжения, превышающие номинальное напряжение в 2-3 раза. Таким образом, на изоляцию кабеля и изоляционную систему двигателя в равной степени оказывает воздействие электрическое и тепловое старение.

Высокие частоты на выходе преобразователя являются причиной появления больших емкостных токов утечки. И в кабелях с не симметричной конструкцией (четырехжильные кабели), когда емкости двух близлежайших фазных жил относительно жилы заземления значительно выше, чем емкость третьей фазной жилы, емкостные токи утечки по фазам распределены не равномерно, что может привести к перегреву кабеля.

Рисунок 1. Кабель ТОФЛЕКС ЭМС без жил управления.

Рисунок 2. Кабель ТОФЛЕКС ЭМС с жилами управления.

Для устранения вышеуказанных проблем ООО «Томский кабельный завод» предлагает решения, реализованные в питающем кабеле ТОФЛЕКС ЭМС с оптимальными свойства электромагнитной совместимости:

  • Специально разработанная конструкция кабеля, на основе самых современных материалов, гарантирует более длительный срок службы по сравнению с общепромышленными кабелями.
  • Комбинированный экран обеспечивает защиту от внутренних и внешних электромагнитных помех (ГОСТ Р 51524-2012) за счет 100% экранирования кабеля фольгой и минимизации электрического сопротивления проволочной оплеткой по всей длине кабеля, обеспечивая эффективное заземление экрана по длине кабеля.
  • Симметричное расположение основных фазных жил и расщепленной жилы заземления выравнивает емкостные токи по фазам, предотвращая перекос и перегрев кабеля на высоких частотах.
  • Применение современных изоляционных материалов с улучшенными техническими характеристиками позволяет уменьшить емкость изоляции и снизить токи утечки. Таким образом, увеличивается полезная длина кабеля, снижается эффект наведения высокочастотных шумов и увеличивается максимальная токовая нагрузка.
  • Гибкая конструкция кабеля обеспечивает легкость в прокладке и монтаже.
  • Наружная оболочка позволяет эксплуатировать кабель при воздействии смазочных масел.
  • Кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины допустимы для применения во взрывоопасных зонах всех классов.
  • Кабель не распространяет горение при групповой прокладке и соответствует классу пожарной опасности по ГОСТ 31565:
  • «нг(А)», «нг(А)-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.2.5.4;
  • «нг(А)-LS», «нг(А)-LS-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.2.2.2;
  • «нг(А)-HF», «нг(А)-HF-ХЛ» – класс пожарной опасности П1б.8.1.2.1.

По всем вопросам приобретения продукции Вы можете обраться в отдел продаж ООО «Томского кабельного завода» по телефону: (3822) 49-89-89, cable@tomskcable.ru или своему персональному менеджеру.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector