Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 квт врд 39 10-052-2001 (стр. 6 из 13)
8 ТРЕБОВАНИЯ К КАБЕЛЯМ СЕТИ, ДВИГАТЕЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Кабели, используемые для подключения к источнику электроснабжения преобразователя частоты, подключения электродвигателя к преобразователю частоты и управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, должны удовлетворять требованиям по электромагнитной совместимости (ЭМС), температуре нагрева проводников, номинальным токам на выходе преобразователя частоты, к передаточному импедансу экрана кабеля.
В ГОСТе 24607-88 «Преобразователи частоты полупроводниковые. Общие технические требования» в пункте 2.4.2.17 определяются только допустимые уровни радиопомех, создаваемых преобразователями частоты, что недостаточно. В странах Европейского союза в январе 1996 года введена директива по электромагнитной совместимости (ЭМС) Electro Magnetic Compatibility. Согласно этой директиве, электротехническое устройство не должно быть источником помех для прочего оборудования, и оно должно иметь определенную стойкость к воздействию помех, возникающих при работе оборудования. Структурная схема международных стандартов по ЭМС, включенных в директиву, представлена в справочном Приложении Д.
Степень соответствия электротехнического изделия (преобразователя частоты, кабеля и т.д.) директиве по ЭМС делится на три уровня:
Уровень N: электротехническое изделие (ЭИ) не удовлетворяет каким-либо требованиям по излучению помех, если не применяется специальный фильтр радиопомех. При наличии дополнительного фильтра ЭИ отвечает требованиям по ЭМС, соответствующим применению в промышленной среде (E N 50081-2; E N 61800-3).
Уровень I: ЭИ удовлетворяет требованиям по излучению помех в промышленной среде (Е N 50081-2; E N 61800-3).
Уровень С: ЭИ удовлетворяет требованиям по излучению помех для жилых, административных зданий и в промышленной среде (Е N 50081-1-2; E N 61800-3).
Все ЭИ уровней N, I, С должны удовлетворять требованиям помехозащищенности (Е N 50081-1-2; Е N 61800-3). Требования директивы по ЭМС для кабелей представлены в таблице 8.1
Таблица 8.1
| Тип кабеля | Уровень | ||
| N | I | С | |
| Сетевой кабель | 1 | 1 | 1 |
| Кабель электродвигателя | 2 | 2 | 3 |
| Кабель управления | 4 | 4 | 4 |
Где: 1 - силовой кабель для неподвижного монтажа, подходящий для данного сетевого напряжения. Наличие экрана необязательно. (Рекомендуемые кабели NOKIA, MCMK, PROTODUR или аналогичные); 2 - силовой кабель с концентрическим защитным проводником, подходящий для данного сетевого напряжения. Рекомендуемые кабели NOKIA, MCMK или аналогичные); 3 - силовой кабель с экранирующей оболочкой, с низким полным волновым сопротивлением, подходящий для данного сетевого напряжения. (Рекомендуемые кабели NOKIA, MCCMK, SAB, OZCUY-J, PROTODUR или аналогичные); 4 - кабель управления с экранирующей оболочкой, с низким полным волновым сопротивлением. (Рекомендуемые кабели NOKIA, JAMAK, SAB, OZCuY-O, PROTOFLEX или аналогичные).
Передаточный импеданс экрана кабеля двигателя должен быть меньше или равен 1 Ом/м в диапазоне частот до 100 МГц.
Передаточный импеданс экрана кабеля управления должен быть меньше или равен 250 Ом/км в диапазоне частот до 30 МГц.
Размер (площадь поперечного сечения проводников) кабеля сети и двигателя должен быть таким, чтобы нести среднеквадратичный выходной ток преобразователя частоты и выдерживать нагрев до температуры 60°С.
Рекомендуемые размеры кабелей в зависимости от выходных токов и напряжения сети приведены в справочном Приложении Б (Технические характеристики кабелей).
8.1 Зависимость электростатической емкости от условия прокладки кабелей
Когда кабель проложен под землей, как показано на рис. 9, необходимо учитывать его емкостной ток.
Рис. 9 Расположение кабеля под землей
d1 - диаметр токоведущего проводника, мм; d2 - диаметр наружной оболочки кабеля, мм
Расчет электростатической емкости для кабеля, проложенного под землей, осуществляется по формуле [1]
, (8.1)где e - абсолютная диэлектрическая проницаемость изоляционного материала, F/м;
e* - относительная диэлектрическая проницаемость изоляционного материала, mF/км;
IН - номинальный ток кабеля, А.
Емкостной ток определяется по формуле
(А), (8.2)где f - частота напряжения, Гц; U - напряжение кабеля, В.
На рис. 10 показана схема возникновения емкостного тока ICR
Рис. 10 Схема протекания емкостного тока
С - емкость фазного провода относительно земли, F;
R - активное сопротивление фазы проводника относительно земли, Ом.
Кабель всегда имеет емкость и активное сопротивление по отношению к земле, которые обуславливают емкостной ток ICR. Сопротивление изоляции кабеля R должно быть не менее 0,4 МОм (при питающем напряжении 380 В). Емкость кабеля С зависит от длины кабеля, способа его прокладки и т.д.
Для трехфазного кабеля с виниловой изоляцией, напряжением до 600 В и частотой сети 50 Гц зависимость емкостного тока от площади сечения токоведущих жил и его длины показана на рис. 11.
Для расчета емкостного тока необходимо использовать данные из технических условий изготовителя кабеля.
Если величина емкостного тока ICR = 1 mA или меньше, это не влияет на работу электропривода. На рис. 12 показана зависимость величины электростатической емкости от условий прокладки кабеля.
Электростатическая емкость на км (mF/км)
Рис. 11 Зависимость емкостного тока и электростатической емкости от поперечного кабеля и его длины
Рис. 12 Зависимость величины электростатической емкости от условий прокладки кабеля
8.2 Факторы, влияющие на длину кабеля двигателя
Когда длина кабеля между преобразователями частоты и двигателем более 10 м, это приводит к падению напряжения на его клеммах, уменьшая вращательный момент двигателя и увеличивая ток, что может привести к его перегреву. Как правило, величина падения напряжения между преобразователем частоты и электродвигателем не должна превышать 3%.
В таблице 8.2 показана величина падения напряжения при длине кабеля между преобразователем частоты и электродвигателем 10 м.
Примечание. Данные в таблице приведены для нагрузки с постоянным моментом. Кабель состоит из стандартных медных жил.
Таблица 8.2 - Величины падения напряжения между преобразователем частоты и электродвигателем при длине кабеля 10м
| Мощность четырех- полюсного эл.д., кВт | Преобразователь частоты (ПЧ) | Напряжение на выходе ПЧ, В | Применяемый кабель | Падение напряжения в линии при длине кабеля 10 м | |||||
| Мощность ПЧ, кВА | Ток, А | 50 Гц | 5 Гц | Площадь сечения жилы, мм2 | Сопротивление при 20°С, mОм/м | Падение напряжения, В | 50 Гц, % | 5 Гц, % | |
| 0,4 | 1 | 3,0 | 200 В | 28 В | 2 | 9,24 | 0,416 | 0,21 | 1,5 |
| 0,75 | 1,5 | 4,2 | " | " | 2 | 9,24 | 0,672 | 0,34 | 2,4 |
| 1,5 | 2,5 | 7,5 | " | " | 2 | 9,24 | 1,20 | 0,6 | 4,3 |
| 2,2 | 3,5 | 10,5 | " | " | 2 | 9,24 | 1,68 | 0,84 | 6,0 |
| 3,7 | 5,5 | 16 | " | " | 3,5 | 5,20 | 1,44 | 0,72 | 5,2 |
| 5,5 | 8 | 24 | " | 5,5 | 3,33 | 1,35 | 0,67 | 5,6 | |
| 7,5 | 11 | 32 | " | 24 В | 8 | 2,45 | 1,36 | 0,68 | 5,7 |
| 11 | 16 | 46 | " | " | 14 | 1,30 | 1,04 | 0,52 | 4,3 |
| 15 | 22 | 64 | " | " | 22 | 0,824 | 0,91 | 0,46 | 3,8 |
| 18,5 | 33 | 95 | " | " | 22 | 0,824 | 1,03 | 0,57 | 4,2 |
| 22 | 33 | 95 | " | " | 30 | 0,624 | 1,02 | 0,51 | 4,3 |
| 30 | 40 | 121 | " | " | 38 | 0,487 | 0,97 | 0,49 | 4,0 |
| 37 | 50 | 145 | " | " | 50 | 0,378 | 0,94 | 0,47 | 4,0 |
| 45 | 60 | 182 | " | " | 60 | 0,303 | 0,91 | 0,46 | 3,7 |
| 55 | 75 | 220 | " | " | 60 | 0,303 | 1,06 | 0,53 | 4,4 |
Падение напряжения на кабельной линии преобразователь частоты - двигатель вычисляется по формуле