變頻電纜其實結(jié)構(gòu)和普通的區(qū)別就在于變頻電纜是對稱3+3結(jié)構(gòu)成纜，然后多了一層金屬屏蔽變頻器在工作的時候會產(chǎn)生大量的高次諧波，這些高次諧波進入電纜中時，高次諧波產(chǎn)生的分流會在普通3+1型的電纜中的接地線芯上疊加，會使接地芯擊穿，所以采用了對稱3+3結(jié)構(gòu)，把地線芯平均分成3份，相位相差120度，向量和為零，故而不擊穿。而增加一層金屬統(tǒng)包屏蔽是為了限度的減少變頻器用電纜對周圍電氣系統(tǒng)的影響，此外對稱結(jié)構(gòu)也大大的增強了金屬屏蔽的屏蔽效果。所以變頻器用電纜與普通電纜相比較，改變了成纜的結(jié)構(gòu)，增加了一層統(tǒng)包金屬屏蔽。
變頻器主要用于交流電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，除了具有的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。但是由于變頻器的自身輸出特性和電纜分布電容的耦合作用，限制了變頻器的輸出距離。
2原因分析
變頻器的輸出到電機的電纜長度受到很多因素的影響，這其中的原因主要有以下幾點：（1）分布電容。所謂分布電容，就是指由非電容形態(tài)形成的一種分布參數(shù)。一般是指在印制板或其他形態(tài)的電路形式，在線與線之間、印制板的上下層之間形成的電容。而變頻器輸出距離受限的問題，和電纜的分布電容有密切關(guān)系，不只是電容器才有電容，實際上任何兩個絕緣導(dǎo)體之間都存在電容。例如導(dǎo)線之間，導(dǎo)線與大地之間，都是被絕緣層和空氣介質(zhì)隔開的，所以都存在著電容
通常情況下，這個電容值很小（一般在15～30nf/100m左右），電纜長度較短時，它的實際影響可以忽略不計，如果電纜很長或傳輸信號頻率很高時，就必須考慮分布電容的作用。在電纜遠距離敷設(shè)系統(tǒng)中，電纜的電容會表現(xiàn)的較為明顯，對控制回路產(chǎn)生一定的影響，甚至影響控制功能，特別是對于變頻器控制普通低壓電機的控制回路，故障較多表現(xiàn)為過流、起停失靈等現(xiàn)象，給生產(chǎn)和維護造成很大的安全隱患。由于輸出線上的分布電容和分布電感的共振產(chǎn)生浪涌電壓，將會疊加到輸出電壓上，晶體管、igbt的開關(guān)頻率越高，電纜越長，產(chǎn)生的浪涌電壓越高，時，可產(chǎn)生直流電壓的兩倍的浪涌電壓。這種情況下，很容易引起過壓過流保護，甚至燒壞模塊。
分布電容是一種分布參數(shù)，其數(shù)值不僅隨電纜的生產(chǎn)廠商不同而存在差異，而且會因為電纜的敷設(shè)方式、工作狀態(tài)和外界環(huán)境因素而不同，這需要在設(shè)計時綜合考慮。
變頻電纜主要用于變頻電源和變頻電機之間連接用的電纜,以及額定電壓1KV及以下的輸配電線路中,作輸送電能用.尤其適用于造紙、冶金、金屬加工、礦山、鐵路和食品加工等行業(yè)。
變頻電纜與一般電力電纜的區(qū)別
1.變頻電纜具有較低且均勻的正序和零序工作阻抗，有利于改善供電品質(zhì)。2.具有較強的抗電磁干擾和抗雷擊等特性。
3.如果電纜的結(jié)構(gòu)采用普通3+1芯，即三根主線芯和一根零線，這會使主線芯和零線的干擾和諧波電壓不平衡。要使電纜能正常工作，必須增加電纜的絕緣水平。若采用3+3對稱結(jié)構(gòu)，那么由于導(dǎo)線互換效應(yīng)及其對稱平衡，可將干擾減小到低水平，因此采用3+3結(jié)構(gòu)，比普通電纜具有*性。
4.對稱3+3結(jié)構(gòu)的變頻電纜纜芯是互換的，有更好的電磁相容性，對抑制電磁干擾起到一定的作用，能抵消高次諧彼中的奇次頻率，提高變頻電機電纜的抗干擾性，減少了整個系統(tǒng)中的電磁輻射。采用對稱3+3結(jié)構(gòu)的變頻電纜可以有效的防止高頻軸電流的產(chǎn)生。
5.變頻電纜屏蔽層可抗電磁感應(yīng)、接地不良和電源線傳導(dǎo)干擾，減小電感，防止感應(yīng)電動勢過大。屏蔽層既起到抑制電磁波對外發(fā)射的作用，又可作為短路電流的通道，能起到中性線芯的保護作用。
6.以普通的3+1型電力電纜為例，完整的三項供電系統(tǒng)，當三項電流平衡時，其中性線芯的電流為零；當高次諧波產(chǎn)生時，經(jīng)過電纜的多次反射，便會出現(xiàn)對此的波峰與波峰或波谷與波谷相疊加的機會,電纜越長疊加機會越多表 現(xiàn)得也就越明顯。加之電纜這個大的電容本身對高次諧波就有著放大的作用，對于3+1型電纜，高次諧波產(chǎn)生的電流分量在中性線芯內(nèi)無相位差，這樣一來電流將會疊加成原分量的數(shù)倍，中性線芯在高頻脈沖下很快就會被擊穿。為了解決這個問題，我們將3+1型的電纜中的1芯分成了三份，以對稱的方式做成3+3結(jié)構(gòu)，這樣，三個中性線芯的相位一次滯后120°，形成了一個對稱平衡的狀態(tài)，使得電流不會型疊加，有效的減小了高次諧波對變頻電纜的危害。此為變頻電纜選擇對稱3+3結(jié)構(gòu)的理由之一。
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各種電機在使用變頻調(diào)速后，實現(xiàn)了電機的軟啟動，使電機工作平穩(wěn)，電機軸承磨損減小，延長了電機使用壽命和維護周期。在變頻調(diào)速技術(shù)在石油、冶金、發(fā)電、鐵路、礦山等大功率電機中采用變頻調(diào)速電機，可節(jié)電30%。近在家用電器同樣也被廣泛地應(yīng)用。這就為變頻電源與電機之間的連接線----變頻電 纜提出了特殊的要求： 一、變頻電纜的工作特點： 1．脈沖電壓對絕緣的影響： 變頻電源的頻率調(diào)節(jié)范圍較寬，不論頻率高低，具有一個主頻率的波形輪廓，它包含了許多高次諧波，作為一種行波經(jīng)多次反射，幅值疊加可達到工作電壓數(shù)倍，電纜越長，幅值越高，若電纜絕緣安全系數(shù) 不高，可能被擊穿。 2．電纜本體對外發(fā)射電磁波： 一般變頻家用電器為單相供電，長度很短，功率也較小，變頻電源、連接電纜和變頻電機一并設(shè)置在金屬殼內(nèi)，抑制了電磁波對外發(fā)射。但是在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，電機功率較大，連接變頻電機和變頻電源之間的電纜長度長，在工作時電纜就是高頻電磁波向外發(fā)射的有效載體，對于周圍鄰近地區(qū)的廣播通信將產(chǎn)生較大的干擾，有時情況也比較嚴重，稱之為電磁波的環(huán) 境污染。 3．中性線電流的疊加：完整的三相正弦供電系統(tǒng)，當三相電流平衡時，其中性線的電流為零，若出現(xiàn)三次諧波，則三次諧波的電流分量在中性線內(nèi)不存在相位差，所以直接疊加成分量得三倍。若變頻原供電對象是三個單相變頻電機，而且處于三相功率分布平衡狀態(tài)，則中性線電流更大，中性線截面應(yīng)不小于相截 面。 二、變頻電纜的結(jié)構(gòu)：了解變頻電纜工作特點之后，就不難從電纜結(jié)構(gòu)改進 來解決上述三個問題。 1．電纜絕緣設(shè)計：大多數(shù)情況選用一般電力電纜，如聚氯乙烯絕緣或交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜，由于電纜本身耐壓水平較高，很少發(fā)生電纜本體擊穿。為何電纜在工頻下能長期運行而變頻下幾小時內(nèi)擊穿? 這決不是老化問題，基本上可歸結(jié)于高頻脈沖電壓的影響。一般采用聚氯乙烯絕緣并不理想，因為其介質(zhì)損耗偏大。交聯(lián)聚乙烯絕緣較為滿意，它兼有機、電、熱等優(yōu)良性能。 若適當加厚，當然更為可靠，這對變頻電纜更為有利。 2．電纜對稱性設(shè)計 變頻器與變頻電機之間的電纜均需采用對稱電纜結(jié)構(gòu)，對稱電纜結(jié)構(gòu)有3芯和3+3芯兩種， 3+3芯電纜結(jié)構(gòu)是將三大一小四芯絕緣線芯中第四芯(中性線芯)分解為三個截面較小的絕緣線芯，把三大三小線芯對稱成纜，對于6/10kV變頻電機電纜，該電纜結(jié)構(gòu)與6/10kV普通電力電纜有所不同，普通電力電纜是將三根絕緣線芯采用銅帶屏蔽后成纜，而變頻電機電纜是由銅絲銅帶屏蔽后擠包分相護套，然后對稱成纜，對稱電纜結(jié)構(gòu)由于導(dǎo)線的互換性，有更好的電磁相容性，對抑制電磁干擾起到一定的作用，能抵消高次諧彼中的奇次頻率， 提高變頻電機電纜的抗干擾性，減少了整個系統(tǒng)中的電磁輻射。 ３．屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1.8/3kV及以下變頻電機電纜的屏蔽一般采用總屏蔽， 6/10kv變頻電機電纜屏蔽由分相屏蔽和總屏蔽構(gòu)成，分相屏蔽一般可采用銅帶屏蔽或銅絲銅帶組合屏蔽。總屏蔽結(jié)構(gòu)可采用銅絲銅帶組合屏蔽、銅絲編織屏蔽、銅帶屏蔽、銅絲編織銅帶屏蔽等，屏蔽層截面與主線芯截面按一定比例。此結(jié)構(gòu)的屏蔽電纜可抗電磁感應(yīng)、接地不良和電源線傳導(dǎo)干擾，減小電感，防止感應(yīng)電動勢過大。屏蔽層既起到抑制電磁波對外發(fā)射的作用，又可作為短路電流的通道，能起到中 性線芯的保護作用。 大家習慣采用銅線編織屏蔽，實際上這并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效應(yīng)不是較理想。采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為*的結(jié)構(gòu)和工藝，形成了全封閉金屬層，只要厚度適當，可達到有效的屏蔽功能。而這種工藝及其所用的材料在光纜領(lǐng)域中已十分普遍，銅帶厚度不能太薄，以保證抑制電磁 波對外發(fā)射。 當然對于移動型的變頻電纜必須采用編制屏蔽結(jié)構(gòu)。 4．屏蔽層接地措施： 屏蔽層接地良好是抑制電磁波對外發(fā)射的必要條件，銅線編織屏蔽的接地方式較容易解決，而縱包銅帶軋紋屏蔽需用夾具接地， 夾具與軋紋銅管的接觸面應(yīng)當吻合，接地線由夾具尾端引出。 5．外護套 變頻電纜大多數(shù)敷設(shè)在室內(nèi)，考慮到電纜在使用過程中經(jīng)常受到徑向或縱向外力作用，在電纜屏蔽層外增加鎧裝層，同時它也起到附加性總屏蔽作用，特別是鋼帶鎧裝和銅絲、銅帶屏蔽，是采用了兩種不同屏蔽材料，在電磁波屏蔽上起到一定的互補作用，屏蔽效果將更好。外護套選用高密度聚乙烯更為 合適。 三、電纜的主要制造工藝技求 在變頻電機電纜生產(chǎn)過程中，絕緣線芯擠包工序、成纜工序等是 關(guān)鍵的工序。 １．絕緣線芯擠包工序絕緣線芯的質(zhì)量將直接影響到電纜的電氣性能。在生產(chǎn)過程中，我們特別注重原材料的凈化，屏蔽與絕緣材料擠包緊密，控制絕緣偏心度和絕緣外徑的均勻*，這樣可減少界面效應(yīng)，提高電纜電氣性能。為了提高電纜的質(zhì)量，我們選擇高電性能絕緣材料生產(chǎn)，絕緣材料分：聚氯乙烯、交聯(lián) 聚乙烯、佛塑料、硅橡膠。成纜工序變頻電纜要求結(jié)構(gòu)對稱，成纜時必須保證絕緣線芯張力均勻，使成纜后的線芯長度盡量保持*，否則會引起結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致電容和電感的不 均勻性，影響電纜的電氣性能。
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