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系,不只是電容器才有電容,實際上任何兩個絕緣導體之間都存在電容。例如導線之間,導線與大地之間,都是被絕緣層和空氣介質隔開的,所以都存在著電容
通常情況下,這個電容值很?。ㄒ话阍?5~30nf/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。在電纜遠距離敷設系統(tǒng)中,電纜的電容會表現(xiàn)的較為明顯,對控制回路產生一定的影響,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生浪涌電壓,將會疊加到輸出電壓上,晶體管、igbt的開關頻率越高,電纜越長,產生的浪涌電壓越高,時,可產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廠商不同而存在差異,而且會因為電纜的敷設方式、工作狀態(tài)和外界環(huán)境因素而不同,這需要在設計時綜合考慮。
(2)變頻器本體輸出問題
目前,幾乎所有的變頻器都采用脈寬調制技術,但是由于變頻器中的功率開關器件工作在開關狀態(tài),器件的高速開關動作使得電壓和電流在短時間內發(fā)生跳變,這使得電壓、電流波形中含有大量的諧波成分,其中高次諧波會使變頻器輸出電流增大,造成電機繞組發(fā)熱,產生振動和噪聲,加速絕緣老化,還可能損壞電機;同時各種頻率的諧波會向空間發(fā)射不同頻率的無線電干擾,可能導致其它設備誤動作。
變頻電纜和電力電纜的區(qū)別
1.用途:變頻電纜是電源和變頻電機之間的連接線也是傳輸電能的導線,電力電纜更是傳出電能的,從這方面兩種電纜是相同的。2.干擾性:變頻器電纜具有良好的抗干擾性,使得變頻電機傳輸電能時能夠穩(wěn)定傳輸而不會受到干擾同時也不會干擾到其它設備的運行,而普通電力電纜就沒有這些性能,這些是取決于電纜的內部結構,3.電壓:變頻電纜的使用電壓一般為:0.6/1KV,6/10KV,8.7/16KV電力電纜的電壓和變頻電纜的電壓大體相同。電力電纜的電壓有超高壓,變頻電纜一般使用電壓是中壓和低壓。4.結構:變頻電纜的芯線結構是平行排列,絕緣采用高強度擠出式并且每根單獨芯線上采用不同要求的屏蔽層,在芯線排列好后還要根據(jù)要求和使用環(huán)境來加上又一層的屏蔽,后是電纜的護套,電力電纜的結構就是采用普通擠壓擠出芯線,單芯不帶屏蔽。
5.型號:變頻電纜的型號可分為很多:BP-YJVPBP-YJLVBP-YJVP1-2 BP-YJGP2?BP-YJVP3BP-YJLVP1-2BP-YJGRP等等,還有些電纜廠家自己廠內型號參差不齊。電纜電纜是通用型號。也是由于國內現(xiàn)在沒有關于變頻電纜的有關標準,所以大部分是根據(jù)電力電纜的標準來生產的,還有就是結合國外標準,來達到變頻電機的正常使用。
BPGGP、BPGGP2、BPGGPP2..BPGGP3、BPGVFP、BPGVFP2、BPGVFPP2、BPGVFP3 、BPYJVPP、BPVVPP、BPFFP、BPFFP2、BPFFPP2、BPFFP3、BPVVP、BPVVP2、BPVVPP2、BPVVP3、BPYJVP、BPYJVP2、BPYJVPP2、BPYJVP3 、ZR-BPGGP..ZR-BPGGP2、ZR-BPGGPP2、ZR-BPGGP3、ZR-BPGVFP、ZR-BPGVFP2、ZR-BPGVFPP2、ZR-BPGVFP3 、ZR-BPYJVPP、ZR-BPVVPP、ZR-BPFFP、ZR-BPFFP2、ZR-BPFFPP2、ZR-BPFFP3、ZR-BPVVP、ZR-BPVVP2、ZR-BPVVPP2、ZR-BPVVP3、ZR-BPYJVP、ZR-BPYJVP2、ZR-BPYJVPP2、ZR-BPYJVP3 ..NH-BPGGP、NH-BPGGP2、NH-BPGGPP2、NH-BPGGP3、NH-BPGVFP、NH-BPGVFP2、NH-BPGVFPP2、NH-BPGVFP3 、NH-BPYJVPP、NH-BPVVPP、NH-BPFFP、NH-BPFFP2、NH-BPFFPP2、NH-BPFFP3、NH-BPVVP、NH-BPVVP2、NH-BPVVPP2、 NH-BPVVP3、NH-BPYJVP、NH-BPYJVP2
了解變頻電纜工作特點之后,就不難從電纜結構改進 來解決上述三個問題。 1.電纜絕緣設計: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擊穿? 這決不是老化問題,基本上可歸結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.電纜對稱性設計 變頻器與變頻電機之間的電纜均需采用對稱電纜結構,對稱電纜結構有3芯和3+3芯兩種, 3+3芯電纜結構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,該電纜結構與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,對稱電纜結構由于導線的互換性,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.屏蔽結構的設計 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。總屏蔽結構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。此結構的屏蔽電纜可抗電磁感應、接地不良和電源線傳導干擾,減小電感,防止感應電動勢過大。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、屏蔽效應不是較理想。采用銅帶搭蓋縱包并軋紋是較為*的結構和工藝,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構。 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)敷設在室內,考慮到電纜在使用過程中經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過程中,絕緣線芯擠包工序、成纜工序等是 關鍵的工序。 1.絕緣線芯擠包工序絕緣線芯的質量將直接影響到電纜的電氣性能。在生
產過程中,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,提高電纜電氣性能。為了提高電纜的質量,我們選擇高電性能絕緣材料生產,絕緣材料分:聚氯乙烯、交聯(lián) 聚乙烯、佛塑料、硅橡膠。
2.成纜工序變頻電纜要求結構對稱,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*,否則會引起結構變化,導致電容和電感的不 均勻性,影響電纜的電氣性能。
電機軸承磨損減小,延長了電機使用壽命和維護周期。因此,變頻調速技術在石油、冶金、發(fā)電、鐵路、礦山等工業(yè)方面得到了廣泛的使用。?1.電纜對稱性設計?
??對于1.8/3KW及以下變頻電機電纜,和對稱3+1芯和4芯電纜僅可用于主電源的輸入纜,但使用對稱結構電纜。
變頻器與變頻電機問電纜均需采用對稱電纜結構,對稱電纜結構有3芯和3+3芯兩種,?3+3芯電纜結構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,該電纜結構與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,對稱電纜結構由于導線的互換性,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。?2.屏蔽結構的設計?
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。總屏蔽結構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。
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