産業自動化とエネルギー効率の向上への取り組みは,輸送機,ポンプ,産業ロボットなどのモーターシステムにおける変頻駆動 (VFD) の使用を増加させている.このタイプのモーターのためのケーブル選択は,負荷電流に基づいてワイヤのゲージを決定し,動作電圧に基づいて絶縁レベルよりもはるかに複雑です.
現代のVFDモーターシステムは,超高速なエッジを持つパルス幅調節 (PWM) 駆動信号を生成するために,スイッチングモードのパワー電子を使用します.これらの高速トランジエントは,ケーブルとモーター端末の間のインピーダンスの不一致によって引き起こされる信号反射を増やすさらに,電源は電源の電圧の圧力を増加させ,電源は電源の圧力を増加させる.ケーブルの線から線と線から地面への容量は,ドライバーの性能に影響し,充電電流を増やすVFD PWM信号には多くの高周波ハーモニックが含まれているため,電磁気干渉 (EMI) を減らすためにモーターケーブルを効果的に遮断する必要があります.
この論文では,VFDを簡潔に説明し,適切な動作に必要な機能性,信頼性,安全性を確保するために,VFDモーターケーブルを選択する際に設計者が直面する課題について議論します.その後,LAPPのVFDケーブルが提示され,EMI放射線と厳しい環境への易感性を軽減しながら安定した電源と制御信号を提供するためにどのように使用できるかを示します.
VFD 紹介
産業自動化には,モーターが信頼性と効率性を確保し,全速域内の任意の方向で動作することが必要です.ACインダクションモーター (ACIM) の速度とトルクを制御するモーターコントローラで,電源入力周波数を変化させますVFDの動作原理は,AC直直入力とDC出力を用いてPWM信号を生成してモーターを動かす.周波数を調整することによって,これらのパルス信号の幅と振幅,モーターの速度と出力トルクは,様々なモーター駆動システムで制御できます.
VFDは,その機能を実現するために,ACをDCに変換する直流器,DCをPWM流に変換するインバーター,およびVFDコントローラからなる3つの主要部品 (図1) を構成する.
VFDはAC入力を直し,DCを使用してPWM信号を生成する (増幅をクリック)
図 1: VFD は交流入力を直し,電流を使ってPWM信号を生成し,モーターの速度と出力トルクを制御します. 画像ソース: Art Pini)
制御器は,様々なセンサーを通じてモーターの動作を監視し,重要なモーターパラメータを制御します.これらのセンサーには,回転トランスフォーマー/エンコーダーフィードバック,走行計,温度と振動センサー.
この直定器は,従来の二極電極をフィルターで配備している.インバーターは電源場効果トランジスタ (FET) や隔離ゲート双極トランジスタ (IGBT) を採用している.このトランジスタは隔離された高電圧ゲートドライバによって駆動されていますVFDコントローラによって中央で制御される.
VFDは,駆動モーターの信号がシナス波ではなく,PWMパルス (図2) であることから,従来の三相交流操作とは異なります.
VFDのPWMパルスはシヌソイド電流応答を生成する
図2: VFD の PWM パルス は,モーター 巻き込み の 中 に シナウソイド 電流 の 応答 を 発生 させる.画像 源: LAPP)
PWM信号の周波数は,一般的に2kHzから20kHzである.インバーターは,モーターを交流バスの正極と負極と,DC共通電圧に交互接続する.DC バスの電圧は,AC バスのピーク電圧に近い使用されたVFD PWM波形は,モーターの速度とトルクを制御するためにシヌソイド電流応答を生成します.
PWM波の特性により,VFDをモーターに接続するために特別なケーブルが必要である.この波形は,幅広いスペクトルで和音に富んだ長方形パルスである.この高周波信号の放射線を減らすために特別に設計されていますさらに,インバータースイッチ装置のスイッチ損失を最小限に抑え,システムの効率を最大化するために,パルスホッピング速度をできるだけ速く設定する必要があります.この結果,パルス端の電圧変化率は非常に高い (dV/dt)これらの特徴は,高速エッジと高周波スペクトルコンポーネントと組み合わせて,高レベルの電磁気干渉をもたらします.ケーブルインピーデンスが変化するときに,高速エッジもトランスミッションラインの反射を生成しますこの反射はケーブルに静止波を作り出し,ケーブル上の電圧を増やし,VFDケーブルがより高い電圧評価を持つ必要があります.
金属電導体間のケーブル容量はまた懸念される.インバータースイッチがケーブルをDCバスに接続すると,電流の急増が発生し,ケーブルの容量を充電する.この瞬間の電流レベルを増加し,ケーブルを損傷する可能性がありますこの共通モードの電流は,相間または相から地球に流れる.また,この電流は,モーターフレームを通って地面回路に入り,モーターベアリングを通過することもできる.軸承を通る電流は軸承表面に穴を掘る原因ですこの問題は,通常,高電圧,高モーター等級 (HP) と長いケーブル走行を持つVFDシステムで発生する.
PWM信号の広いスペクトル帯域幅により,電源が電源の電源を回転させ,電源が電源を回転させる.カベルの抵抗は皮膚の影響により増加する可能性がありますこの抵抗効果はケーブル長さによって異なります.