VFD ケーブル設計要件の最新情報

メアリー・ガノン著 | 2018年10月24日

VFD ケーブルは、稼働するモーターの変化するニーズに対応するために、長年にわたって調整する必要がありました。 電気設備法における新たな変更により、今後数年間でさらに多くの更新が促進される予定です。

HELUKABEL USA エンジニアリング担当副社長、Neal Allen 氏による寄稿

VFD は、電気機械駆動システムで使用され、モーターの入力周波数と電圧を変更することで AC モーターの速度とトルクを制御する、速度調整可能なドライブです。 小型家電から大型コンプレッサーまで幅広い用途で使用されています。

可変周波数ドライブ (VFD) ケーブル ビジネスは、過去 20 年間でケーブル メーカーにとって非常に大きな市場になりました。 以前は、標準の AC モーターはかご型モーターのように複雑で、電力を供給するだけで動作していました。 最初のシリコン制御整流器 (SCR) は、さまざまな用途で使用される DC 電気モーターの速度を変えるために、1958 年にベル研究所/GE によって開発されました。 それ以来、モーター速度制御技術が大規模集積回路 (LSI)、ゲート ターンオフ サイリスタ (GTO)、パルス幅変調 (PWM)、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT)、および空間ベクトル パルスから進化してきました。幅変調 (SVPWM)。 VFD モーターの速度制御をサポートするこれらの新しい形式の電力変換により、ケーブルに対する需要も変化し、多くの新しいケーブル オプションが登場しました。

電気設備基準の変更

現在の NFPA ガイドラインでは、モーターのコントロール パネルまたはキャビネット内での使用に RHH、RHW、RHW-2、XHH、XHHE、または XHHW-2 絶縁を要求していますが、この要件は、VFD アプリケーションの外部配線に使用されるケーブルを含めるように移行すると予想されています。これからの数年間。

最近、ケーブル メーカーが現在取り組んでいる NFPA の最新リビジョンで新しい変更が発生しました。また、NFPA 2021 で発生する可能性のある追加の新しい変更も含まれています。

NFPA 79 (2018 年版) に基づく VFD 使用に対するケーブルの適合性の点で最も注目すべき更新は、特に第 4 章 – 一般動作条件です。 現在、ケーブル メーカー間の配線に関する 2018 年 NFPA の一般的な解釈は、第 4 章、第 4.4.2.8 条 – 電力変換装置から供給される回路で、RHH、RHW、RHW-2、XHH、XHHE または XHHW-2 絶縁が必要であるというものです。は、異常な過負荷や障害状態が発生する可能性がある (パネルの) ドライブと保護装置の間に配線が含まれるパネル内を対象としています。 この考えの背後にある理由は、この要件が外部配線用のケーブルに適用されるセクション (第 12 章 – 導体、ケーブル、およびフレキシブル コード) に含まれていないためです。

多くのメーカーは、NFPA 第 12 章に準拠するために RHH、RHW、RHW-2、XHH、XHHW、および XHHW-2 絶縁体の使用を必要とする 3 年以内のアップデートに備えて、VFD ケーブルの在庫を調整しています。電圧スパイク、過負荷、突入電流は熱硬化性絶縁体 (RHH、RHW、RHW-2 に共通) によって長時間処理できるため、VFD での熱硬化性導体に対する要件は、安全性に対する実際の懸念ではなく、市場の変化である可能性があると考えています。 、XHH、XHHW、および XHHW-2) は早期故障がなく、システムで使用される回路保護デバイス (回路ブレーカーまたはヒューズ) によってさらに保護されます。

HELUKABEL の一部の TOPFLEX および TOPSERV 製品は、産業用 VFD 市場により良いサービスを提供するために、XLPE 導体絶縁を使用するようにアップグレードされました。

XLPE および PE 絶縁は、(他の絶縁オプションとは対照的に) 静電容量定格が低くなり、モーターのインピーダンスとのマッチングが良くなり、エネルギーの無駄や電気ノイズの増加につながるシステム内の電気的問題を軽減できるという点で、真の利点を提供します。

ドラッグ チェーンで使用されるケーブルの連続フレックス要件に対処するには、ポリウレタン (PUR) ジャケットと熱可塑性エラストマー (TPE) 絶縁材の使用が、性能と高いサイクル寿命 (1,000 万サイクル以上) にとって最良の選択肢であることが証明されています。 PUR ジャケットは、摩耗や化学物質に対する最大の耐性を提供するだけでなく、ジャケットに弾性特性を提供し、ケーブル チェーンの外側部分の均一な位置合わせとともに、ケーブルの導体を長時間の屈曲中に保持するのに役立ちます。トラック内での移動（鞭打ち）から。

高調波、EMI/EMCへの対応高調波は、VFD の専門用語で生じるもう 1 つの一般的な問題であり、これらの懸念の多くは、ドライブ ユニットの耐ノイズ性の高いハードウェアによって解決されています。 ケーブルの設置時に適切な予防措置を講じないと信頼性の問題が依然として発生するため、これは依然として対処する必要がある問題です。 VFD ケーブルは、錫メッキ銅線編組とアルミニウム/マイラー フォイルでシールドされています。 この構造により、ケーブルの EMC 放射が非常に低くなり、IEEE 519 や CE などの多くの電気要件に準拠できるようになります。 IEEE 519.1 は、電力システム内の高調波の規制を支援するために欧州コミュニティに適用されます。 CE の懸念は、EMI 放射と無線通信による悪影響による従業員の健康に向けられています。

EMI/EMC が低下する結果、シールドから放散されるエネルギーが誘導結合を通じてシールド内の電流に伝達されます。 ケーブルが長いほど、電流は大きくなります。 システムの接地方法によっては、これらのケーブルにより、ドライブの接地でゼロボルトであるはずの電位電圧がゼロではない点まで電流がシステムに流れる可能性があります。 これにより、ドライブのタイミングが変更され、モーターが校正されていない速度で動作しなくなります。 ほとんどのドライブ メーカーは、少なくとも 85% の編組被覆率とシールド用の独立した接地システムを必要とします。 これは、今日の VFD ドライブに見られるグランド ループの問題を解決するのに役立ちます。

VFD のサプライ チェーンと提供される製品は継続的に変化しているため、ケーブル業界はパフォーマンスと規制の両方の観点から、新しい顧客の要件に適応する必要があります。 サプライヤーは、革新と新しい規制要件のテストを通じて顧客のニーズを満たすことに関心を持っています。 あらゆる業界で油圧および空圧の出力制御に代わる電動モーターがますます増えているため、価格と性能の観点からより良いオプションを提供するには、これらの製品を改良する必要があります。

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