Кабельные решения для сервоприводов и частотно-регулируемых приводов (VFD)

В настоящее время широко распространены системы электропривода с непрерывным регулированием крутящего момента и скорости. Они позволяют оптимально регулировать привод в зависимости от применения.  Стандартные приводные системы состоят из трехфазных, переменного тока, асинхронных двигателей и соответствующих элементов управления через преобразователи частоты.

Преобразователи частоты и кабель для подключения электродвигателя

Преобразователь частоты состоит из двух блоков с биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT): 1) выпрямителя, который подключен к трехфазному переменному току с заданной частотой f1 (например, 50 или 60 Гц), который генерирует пульсирующий прямой  ток;  2) инвертор, который преобразует постоянный ток в новое переменное напряжение с переменным уровнем и частотой f2 (от 0 до 400 Гц).  Используя кабель питания двигателя, скорость серводвигателя можно точно контролировать, изменяя частоту f2

Отрицательные эффекты

Преимущества преобразователей частоты - точное и непрерывное регулирование крутящего момента и скорости - сопровождаются определенными негативными эффектами, которые следует учитывать:

• Сильные электромагнитные помехи через кабель питания двигателя
• Высокое перенапряжение в кабеле питания
• Высокие токи утечки и интерференции

Сильные электромагнитные помехи являются результатом чрезвычайно короткого времени включения и выключения IGBT (наносекунд) и высоких частот импульсов преобразователя частоты (до 20 кГц).  Это приводит к очень высокой пропорции гармонических волн синусоидального выходного напряжения преобразователя.  Сильные электромагнитные излучения, особенно от кабелей питания двигателя, вызывают сильные помехи в распределительной сети, устройствах и передаче данных.

Как следствие, европейский стандарт EN 61 800-3 (июль 2005 г.) устанавливает максимальный уровень помех систем привода, чтобы обеспечить надлежащую защиту передачи сигналов от помех.  В этом положении, которое различает категорию C1 «жилые районы» и категорию C3 «промышленные районы», устанавливаются максимально допустимые уровни помех для напряжения радиопомех от 0,15 МГц до 30 МГц и излучаемых электромагнитных помех от 30 МГц до 1000 МГц (1 ГГц).

Однако помех можно избежать, если использовать хорошо экранированные кабели и, в особых случаях, кабели с дополнительными сетевыми фильтрами.

Проблемы с электрической помпой

Напряжение, генерируемое преобразователем частоты, имеет фундаментальную волну с приблизительный синусоидальный курс и впечатленная частота от 0 до 400 Гц, в зависимости от установленной скорости двигателя.  Этот процесс также создает гармоники в высокочастотном диапазоне приблизительно 100 МГц.  Основная волна и гармоники передаются на двигатель через кабели питания двигателя.

Когда характеристическое сопротивление кабеля питания двигателя изменяется, в начале и конце кабеля генерируются импульсные волны, которые, в свою очередь, генерируют электрический скачок через отражение гармоник (так называемое явление отраженной волны).  Это происходит только в том случае, если длина кабеля питания двигателя больше длины волны гармоники.  При короткой длине кабеля, то есть если длина кабеля меньше длины волны, переходные характеристики появляются на выходе преобразователя частоты.  В результате генерируются напряжения, которые в два-три раза превышают напряжение двигателя.  Эти пики напряжения создают постоянную нагрузку на изоляцию кабеля питания двигателя.  По этой причине изоляция должна быть рассчитана таким образом, чтобы эти пики напряжения не оказывали вредного воздействия (например, повреждение кабеля из-за дуги между проводниками для экранирования).

Высокие частоты на выходе преобразователя означают, что генерируются токи утечки большой емкости, которые протекают через экран и корпус двигателя к земле и, таким образом, определяют поперечное сечение плетеных экранов и соединений экрана.  Экран должен быть сконструирован таким образом, чтобы он не нагревался чрезмерно током, проходящим через него.  Особенно при большой длине кабеля высокая емкость заземления может привести к появлению реактивных токов, которые нагружают преобразователь частоты.  Из-за ограничения по току инвертора может оказаться невозможным передавать необходимую активную мощность на двигатель. Также необходимо принять надлежащие меры для надлежащего заземления этих токов и не изменять потенциал напряжения, который повлияет на синхронизацию тактовых импульсов.  Рекомендуется использовать кабельный ввод SKINTOP® MS-SC-M для EMC и присоединить провод заземления кабеля к клемме заземления шины панели.

Как предотвратить эту проблему

Реактивный ток не способствует генерации крутящего момента на двигателе и течет на землю в виде утечки тока через экран и металлические детали двигателя.  Он также может протекать через шарикоподшипник вала двигателя, что может привести к его повреждению, например, к углублениям в кольцах шарикоподшипника.

Чтобы компенсировать вышеупомянутые эффекты технологии преобразователя частоты, Lapp Product Catalogue предлагает кабели питания двигателя с оптимизированными характеристиками ÖLFLEX®.  Как используемый материал кабеля ÖLFLEX® SERVO 2YSLCY-JB, так и дизайн специально адаптированы для этого применения.

Кабели согласованные по сопротивлению

Из-за низкой диэлектрической проницаемости специальной изоляции проводника ÖLFLEX® SERVO 2YSLCY-JB имеют меньшую рабочую и защитную емкость, чем традиционные кабели питания двигателя с ПВХ-изоляцией.  В результате токи емкостного возмущения значительно уменьшаются, что позволяет передавать мощность с малыми потерями от преобразователя к двигателю.  Кроме того, высокое качество изоляции кабеля обеспечивает длительный срок службы.

Эти характеристики дополнительно улучшаются благодаря симметричной кабельной структуре с тремя сбалансированными силовыми проводами и заземляющим проводником, который разделен на три части (3 + 3 - конструкция проводника) в кабелях типов ÖLFLEX® SERVO 2YSLCY-JB.  Это приводит к дополнительной оптимизации передачи энергии от преобразователя частоты к двигателю.

Напомним, что интернет-портал ELMAR компании АСТ-Светотехника, которая является официальным партнером таких всемирно известных электротехнических компаний, как: LAPP KABEL, Philips, Osram-Ledvance, Legrand, ABB, Schneider Electric и др. Покупая продукцию под этими брендами, АСТ-Светотехника гарантирует, что покупатель защищен от покупки фальсификата и воспользовавшись нашими услугами, будет обладателем исключительно аутентичного электротехнического продукта. Заказать и купить кабель, провод, светодиодные лампы, в том числе и светодиодные филаментные лампы, а также лед-светильники, низковольтное оборудование и другую продукцию можно по телефонам: (044)593-9818 или +38 (097) 439-6335