有关VFD电缆设计要求的更新

多年来，变频电缆不得不进行调整，以满足其运行的电机不断变化的需求。电力安装守则的新修订将有助在未来数年进行更多更新。

由尼尔艾伦，工程副总裁，HELUKABEL美国贡献

可变频率驱动器（VFD）电缆业务已成为过去20年的极大的电缆制造市场。过去，标准的交流电机具有鼠笼电机的复杂性 - 只需掌握电源即可运行。第一种硅控制整流器（SCR）由Bell Labs / GE于1958年开发，以改变各种应用中使用的DC电动机的速度。从那时起，我们已经看到了电机速度控制技术从大规模集成（LSI），闸门关断晶闸管（GTO），脉冲宽度调制（PWM），绝缘栅双极晶体管（IGBT）和空间矢量脉冲 -宽度调制（SVPWM）。这些新的电源转换为支持VFD电机中的速度控制的电源转换已经导致电缆的需求变化，这导致了许多新的电缆选项。

1. 我们已经了解这些电缆的新要求，其中包括：
   需要电缆支持超过600v(许多VFD运行在600 - 800v)， UL解决了风力涡轮机托盘电缆(WTTC) 1000-V批准，不仅解决了VFD问题，还解决了风电机组接线的挑战。
2. 解决反射波现象，这可能增加电压尖峰电位高达1600伏。发展电晕发射点和高电压可能导致导体和屏蔽之间的电流发热，以及单个导体。许多制造商采用火花型技术，它使用橡胶绝缘，而其他选择半导电PVC/尼龙来驱散发射点电晕和电流流。
3. 提供必要的批准，允许客户不仅将电缆放在托盘(UL TC或UL PLTC额定)，而且暴露运行(ER)的面板或电机。NEC允许的托盘电缆类型为TC、ITC和PLTC。然而，如果从托盘中取出超过6英尺(1.8米)的电缆连接到电机或其他电气设备，没有ER额定的电缆必须是铠装(MC型)或安装在导管或其他类型的滚道中。在某些情况下，电缆被制成便携式电缆(STO)，可以根据需要暴露很长一段时间。
4. 提供适用于拖链应用的连续柔性VFD电缆。
5. 内部提供低电磁噪声（EMC）和辐射。
6. 提供低电容电缆，以提供更好的电容匹配电机和连接器。
7. 根据IEEE 519，提供具有低谐波噪声的电缆。
   这些要求已经由电缆制造商解决，但有时系统规格规定了电缆必须满足的附加条件。问题是一种电缆不能满足列出的所有要求。例如，一个客户不能得到一个托盘级，连续挠性聚氨酯电缆。

电气安装代码的变化

最近，NFPA的最新修订中出现了新的变化，电缆制造商目前正在处理，以及在NFPA 2021中可能出现的额外新变化。

根据NFPA 79（2018 Edition）的VFD使用电缆适用性的最具显着的更新特别是第4章 - 一般操作条件。目前，电缆制造商之间的电流2018年线路的一般解释是第4章，第4.4.2.8条 - 从电力转换设备提供的电路，需要RHH，RHW，RHW-2，XHH，XHHE或XHHW-2绝缘，用于在面板内部内部，其中布线包含在可能经历异常过载和/或故障状态的驱动器和保护设备（面板的保护设备之间。这种信念背后的原因是因为该部分不包括在适用于外部布线的电缆的部分中 - 第12章 - 导体，电缆和柔性电线。

许多制造商正在调整他们的VFD电缆股，以期预期三年可能更新，需要使用RHH，RHW，RHW-2，XHH，XHHW和XHHW-2绝缘来遵守NFPA第12章。制造商确实相信VFDS中热固性导体的要求可以是市场的换档，而不是真正关注的安全性，因为电压尖峰，过载和浪涌电流可以通过热固性保温（RHH，RHW，RHW-2共同）处理长持续时间，XHH，XHHW和XHHW-2）没有过早失效，并将通过系统中使用的电路保护装置（断路器或保险丝）进行保护。

XLPE和PE绝缘确实在较低的电容额定值（与其他绝缘选项相反）以更好地匹配电机的阻抗来提供真正的好处，以帮助减少能够浪费能量的系统中的电气问题并增加电噪声。

为了解决拖链中使用的电缆的连续灵活要求，使用聚氨酯（PUR）夹克和热塑性弹性体（TPE）绝缘的使用已被证明是性能和高循环寿命（超过1000万次）的最佳选择。PUR jackets provide the greatest resistance to abrasion and chemicals, and also provide an elastic property to the jacket that helps hold the cable’s conductors together over a long duration of flexing along with uniform alignment to the outer part of the cable chain, which prevents the cable from moving (whipping) in the track.

处理谐波，EMI / EMC
谐波是VFD白话中出现的另一个常见问题，并且已经在驱动单元中具有更多的抗噪声硬件来解决许多这些问题。仍然是一个需要解决的问题，因为如果在电缆安装期间没有采取适当的预防措施，它仍然会导致可靠性问题。VFD电缆屏蔽镀锡铜线编织物和铝制/岩白铝箔。该结构允许电缆具有非常低的EMC排放，使它们符合IEEE 519和CE等许多电气要求。IEEE 519.1适用于欧洲共同体，以帮助调节电力系统中的谐波。由于EMI辐射和无线沟通的负面影响，CE的担忧更加努力实现员工的健康。

电磁干扰/电磁兼容性降低的结果是，屏蔽所耗散的能量通过电感耦合转移到屏蔽内的电流。电缆越长，电流越高。根据系统接地方式的不同，这些电缆可以允许电流流经系统，直到在驱动接地中假定为零伏的电压不为零。这改变了驱动器的时间，并导致电机不运行的速度，他们没有校准。大多数驱动器制造商要求至少85%的编织覆盖和一个独立的屏蔽接地系统。这有助于消除在今天的VFD驱动器中发现的接地回路问题。

VFD供应链和产品的持续变化要求电缆行业根据性能和监管方面适应新的客户要求。供应商有兴趣通过创新和测试对客户的需求填补新的监管要求。我们看到越来越多的电动机更换所有行业的液压和气动功率控制，有必要磨练这些产品，以提供价格和性能前瞻性的更好选择。

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