过程控制黄志文(2)

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1、S^0909S9602合凑乃雇目60变频电机的电缆选择摘要:本文简要介绍了采用交-直-交变频器控制的变频电机的控制原理，从而强调变频电机的供电电缆须选择变频电缆。关键词：变频电机变频器变频电缆。近几年来，由于变频调速具有明显的节能效果以及它变速范围宽、功率大、体积小、恒功率、恒转矩等突出的优点，使用范围越來越广阔，特别是在冶金系统的应用正在迅速扩大，民用系统和其它各类工业系统变频调速技术的应用也是日益发展。随着变频技术的高速发展,变频电机的广泛使用，变频电缆以其卓越的屏蔽特性和对高次谐波优异的抑制作用而成为变频调速系统中不可

2、缺少的重要产品。首先，我们从变频器的工作原理来分析。对于现在使用的交-直-交低压变频器通常是采用IGBT变频技术，逆变器供岀的是以DC母线电压为幅值的矩形波电压。考虑到IG盯的开关频率、电压上升率大于10kV/uSo因此，变频调速会产生下述各种问题：1）变频器工作时不可避免地产生高次谐波电流，这种高次谐波有可能引起电网上过载继电保护产生误动作而导致事故发生；同时高次谐波电流也会使电网的供电品质发生变化。2）变频器产生的高次谐波会通过电缆向周围发射电磁波使各种电子设备受到严重干扰而使通信及信号失真、监测及控制失灵或产生误动作。

3、3）高次谐波会通过线间电容向邻近回路产生电磁耦合而干扰邻近冋路的正常工作。4）由于变频器、电动机和电缆三者的阻抗不匹配，导致谐波电流在传输过程中发生脉冲反射电压并叠加到原始电压波上，使电动机端的峰值电压成倍增高，可能导致电缆或电机前沿绕组被击穿；变频器产生的高次谐波对整个传动系统的干扰会导致轴承电流的产生，并使轴承加快磨损，从而降低机械传动的精度和使用寿命。5）变频调速系统还有•个问题是必须避免电流和电压发牛谐波振荡。由于高次谐波的存在，一旦某次谐波与变频器输出电流或者与电动机端电压产生的谐振就会导致设备严重烧毁的后果。因此

4、，在使用变频电机时，必须选择变频电缆。其次，从电缆长度来说。谐振与电缆的长度有关。当逆变器与电机之间距离较远而电缆较长时，它所产生的影响尤为显著。长电缆产生附加的容性负载，在每次换向时，需提供容性电流，所以可能需要增大逆变器容量；长电缆还增加电晕电能的存储量，破坏电机绝缘，使传动设计者不得不选择滤波器。电缆长度的影响，按西门子资料，如下所列：1）、当电缆长达40英尺（约12米）时，在电机端子上会产生足够大的尖峰电压；它是由电压反射现象造成的，约高出DC母线电压65%。当电缆长达100英尺（约30・5米）时，随着长度的增加，尖

5、峰电压有些微增加。理论上故大值可接近DC母线电压的2倍（对于380V电机来说，此值为1100V）,当屯缆在增加时，电机与逆变器Z间会产生较长瞬时周期的电压波反射。当瞬时周期增加时，电晕瞬时能量呈指数增加，他是对电机绝缘屯介击穿的主要因素。2）、矩形波输出电压，产生高频脉冲电流，通过寄生电容流入大地，它产生电压降，并干扰其它装置和信号。因此，在使用变频电机时，必须选择变频电缆。3）、几乎所有的变频器制造商均推荐采用屏蔽动力电缆。当然屏蔽动力电缆也增加了附加电容，为补偿容性负载，或许要使用输出电抗器。ABB公司提出，为满足EMC

6、的要求，应该采用屏蔽的、对称的多芯电缆。考虑高频影响，屏蔽层导电率至少为相导体的1/10,屏蔽层的电感要低，且受频率变化影响小，因此要求用铜或铝作屏蔽或铠装。如用钢屏蔽时，其截面必须足够大，且绕成低斜率的螺旋线，而镀锌钢会增加高频导电率。铝和铜屏蔽层两端接TPE线，如屏蔽层作PE线使用，其截面必须大于箱导体的50%。ABB推荐三种电缆选择方案：A、3芯电缆带同心铜质屏蔽层（兼作保护线）。这样各相导休相互间距离及与屏蔽层距离相等，符合对称原则。当然屏蔽层截面应足够大。B、6芯电缆（3大3小）铜或铝屏蔽（或铠装），用3小芯对称接

7、地C、镀锌钢小节距多股铠装/屏蔽电缆，但要另有单独的高导电率的PE线，铜芯，截面足够。因此，在使用变频电机时，必须选择变频电缆。4）、电缆非屏蔽的长度尽量短（在变频器侧及电机侧）。轴承电流的危害取决于作用在电机轴承上的电压。该电压有三种基本形式:轴端对轴端电压、轴对地电压、电机底座对地电压。屮高功率的电机，不合适的电缆会增加这些电压，减少电机/齿轮箱/传动机械的轴承寿命。对称的、屏蔽的电缆会减少这些电压。因此，非对称电缆只用于10平方毫米截面以下的电缆和30kW以下电机，而屏蔽电缆总是推荐使用的。在电机容量较大时，要多根电缆

8、并联。由此可见，在使用变频电机吋，选用对称的屏蔽变频电缆是很有必要的。5）、高压变频电缆也应选择高压变频电缆1）高压变频电机的T作原理与低压的变频电机是一样的，只是主传动的电机电压不同。一般来说，大容量电机电压S1500V-3300V范围内，按ABB的资料规定应选用6/lOkV电缆。其要求