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变频电缆的前景怎么样

  近二十年来变频调速电机在国内外有很大的开展,年增长率略超过10% ,而直流传动年增长率为3-4% 。变频电机具有较多的长处,如设备投资费用少,结构简略,体积小,成本低,节能,调速规模大,具有恒功率、恒转速的特性,运用方便,容量大等等。因此其时在冶金、矿山、铁路等工业方面广泛地运用,最近在家用电器同样也大量使用。金沙小编介绍,变频调速技术关系到变频电机、变频电源和连接电缆,这段电缆长度并不很长,截面也不很大,绝缘功用归于电力电缆领域,因为实际的作业频率为30~300 Hz ,常简称为变频电缆,其时常选用交联聚乙烯为绝缘材料。大约三十年前,电缆研究所开发和出产过中频电缆,这也可称得上是现在变频电缆的前身,其作业频率为100~400 Hz ,提供电源的设备是由直流电机驱动的中频发电机组,改变直流电机转速来调理发电机的输出频率,中频电压的波形能维持形状规矩的正弦波,其时电缆的规划思路是降低线路阻抗和集肤效应,采取同轴电缆和扩展内导体直径,电缆在冶金工业上使用效果十分杰出。现在的变频电源是经过可控硅元件调频,较大程度上改变了波形特性,从而对电机和电缆带来了新问题。


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  一、变频电缆的作业特点

  1.脉冲电压对绝缘的影响 变频电源的频率调理规模较宽,不管频率高低,具有一个主频率的波形概括,它包含了许多高次谐波,作为一种行波经多次反射,幅值叠加可到达作业电压数倍,电缆越长,幅值越高,若电缆绝缘安全系数不高,可能被击穿。石油开选用3000多米长的潜油泵电缆,在工频下能长时间正常运转,但是在变频条件下,电缆才投入运转数小时即发作击穿,说明脉冲过电压的危害性,所以防备是必要的。因为交联绝缘电力电缆的耐压水平较高,电缆长度一般在300米以内,多年来的运转未发作击穿事件,虽然如此,绝缘厚度及工艺应加以注重,实心绝缘是牢靠的,绕包绝缘是不适合的。

  2.电缆本体对外发射电磁波 一般变频家用电器为单相供电,长度很短,功率也较小,规划时已将变频电源、连接电缆和变频电机同时设置在金属壳内,按捺了电磁波对外发射。但是在工业领域内,电机功率较大,连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长,在作业时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体,关于周围邻近地区的通信工具(如无绳电话)或调幅接受器(如收音机调幅波段)将产生搅扰,有时状况也比较严重,称之为电磁波的环境污染,国外早已对这种电缆提出要求,国内也很注重,现在各电缆厂制订了企业规范,往后将会统一制订行业规范。

  3.中性线电流的叠加 完整的三相正弦供电系统,当三相电流平衡时,其中性线的电流为零,若呈现三次谐波,则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差,所以直接叠加成分量得三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机,并且处于三相功率分布平衡状态,则中性线电流更大,中性线截面应不小于相截面。

  二、变频电缆的结构及附加实验评论 了解变频电缆作业特点之后,就不难从电缆结构改进来处理上述三个问题。

  1.绝缘的电气击穿问题 变频电机大量使用后,大多数状况选用一般电力电缆,如聚氯乙烯绝缘、护套电缆或交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆,因为电缆本身耐压水平较高,很少发作电缆本体击穿。这与上述深井油泵电缆击穿事端显然不同,深井油泵电缆选用聚酰亚胺/聚全氟乙丙烯复合薄膜绕包烧结和乙丙橡胶双层绝缘,从厚度和绝缘密实来看并不抱负,油泵电缆长度超过3千米,油井的作业环境严格,电缆处在高温、高压、含油和含水的条件中作业,其绝缘功用比较软弱,当运转过程中遭到多种恶劣要素的侵蚀后发作电、热因子交织效果而导致绝缘击穿。为何电缆在工频下能长时间运转而变频下几小时内击穿? 这决不是老化问题,基本上可归结于高频脉冲电压的影响。一般陆用状况下,选用聚氯乙烯绝缘并不抱负,因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满足,它兼有机、电、热等优良功用。电缆绝缘厚度可选用1kV 电压等级的规则,若适当加厚,当然更为牢靠,这对变频电缆更为有利。

  2.高频电磁波对环境污染问题 虽然现在没有国家规范规则电缆发射电磁波形成环境污染的查核目标,但按捺对外高频搅扰是有必要做到的。关于四芯低压电缆,首先是改善绝缘线芯的排列,假如电缆的四个芯直接成缆,是不对称结构,假如将第四芯分解为三个截面较小的绝缘芯,把三大三小线芯对称成缆,二种状况相比较,对称型比较有利。第二应认为更重要的是加强总屏蔽结构。制造者习气选用铜线织造屏蔽,实际上这并不是好方法,材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应不是最抱负。选用铜带搭盖纵包并轧纹是较为先进的结构和工艺,形成了全封闭金属层,只要厚度适当,可到达有效的屏蔽功用。而这种工艺及其所用的材料在光缆领域中已十分普遍,铜带厚度不能太薄,以确保按捺电磁波对外发射。

  3.屏蔽层接地措施 屏蔽层接地杰出是按捺电磁波对外发射的必要条件,铜线织造屏蔽的接地方式较简单处理,而纵包铜带轧纹屏蔽需用专用夹具接地,夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合,接地线由夹具尾端引出。

  4.外护套 这种电缆大多数敷设在室内,一般不需铠装,虽然不完全排除用聚氯乙烯护套,但选用高密度聚乙烯更为适宜。

  5.电缆的附加实验一般低压电缆不需求进行脉冲电压实验,如IEC 60502 规范仅对 3.6/6 kV 及以上的电缆才规则进行脉冲电压实验。变频电机的连接电缆状况略有不同,需求承受高频脉冲电压。高频波振幅可达1200~1900 V ,振铃频率约 100~2000 kHz ,对电缆进行脉冲电压实验(型式实验)是体现电缆绝缘水平。实验可参考IEC 60502 规范,即施加正负各十次脉冲电压实验,实验电压可考虑 40 kV ,但需求进一步验证,是否必要工厂也可自行决定。

  三、3.6/6 ~ 6/10 kV中压变频电缆的开展因为机械装备大型化,需求电机容量也配套扩展,相应变频电源的输出电流也要求增大,但遭到大电流变频元件的限制,进一步进步电流容量技术开展遭到限制。但另一方面进步变频电源输出电压相对比较简单,进步电压后,中压变频电机功率可大起伏添加,此刻电缆的电压等级也有必要跟上。现在3.6/6 ~ 6/10 kV中压变频电缆已有投入运用,从绝缘结构和电气、机械、物理功用上说,可以与电力电缆等同,交联聚乙烯显然是首选绝缘材料,假如在敷设时要求柔软,选用乙丙橡胶绝缘也有一定的长处。因为作业电压的进步,高频电磁波的发射能力显着增强,所以屏蔽结构要求更完善。在变频电缆作业条件下,同轴电缆是一种适宜的结构,所以变频电缆的三个主线芯选用同轴结构,总屏蔽的结构与低压变频电缆相同。

  四、结束语变频电机用交联聚乙烯绝缘电缆是一种新的系列产品,现在还不能说很成熟,技术上比较简单处理。金沙小编介绍,虽然市场的总需求量并不很大,但这种电缆的开展很有出路,中型及以上的变频电机应当选用这类专用电缆,至于小型变频电机用变频电缆,归入此领域也未尝不可,其时对这类产品的行业规范也可提上日程。
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