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变频电源连接电缆有什么特点及作用
发布时间:2018-02-27   点击次数:1057次

变频电源连接电缆特点及作用

  近二十年来变频调速电机在国内外有很大的发展,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优点,如设备投资费用少,结构简单,体积小,成本低,节能,调速范围大,具有恒功率、恒转速的特性,使用方便,容量大等等。因此当前在冶金、矿山、铁路等工业方面广泛地使用,zui近在家用电器同样也大量应用。

  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,绝缘性能属于电力电缆范畴,因为实际的工作频率为30~300 Hz ,常简称为变频电缆,当前常选用交联聚乙烯为绝缘材料。

  大概三十年前,电缆研究所开发和生产过中频电缆,这也可称得上是目前变频电缆的前身,其工作频率为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节发电机的输出频率,中频电压的波形能维持形状规则的正弦波,当时电缆的设计思路是降低线路阻抗和集肤效应,采取同轴电缆和扩大内导体直径,电缆在冶金工业上应用效果十分良好。

  目前的变频电源是通过可控硅元件调频,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。

  一、变频电缆的工作特点

  1.脉冲电压对绝缘的影响 变频电源的频率调节范围较宽,不论频率高低,具有一个主频率的波形轮廓,它包含了许多高次谐波,作为一种行波经多次反射,幅值叠加可达到工作电压数倍,电缆越长,幅值越高,若电缆绝缘安全系数不高,可能被击穿。石油开采用3000多米长的潜油泵电缆,在工频下能长期正常运行,可是在变频条件下,电缆才投入运行数小时即发生击穿,说明脉冲过电压的危害性,所以预防是必要的。由于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,多年来的运行未发生击穿事件,尽管如此,绝缘厚度及工艺应加以重视,实心绝缘是可靠的,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,设计时已将变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内,抑制了电磁波对外发射。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,在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体,对于周围邻近地区的通信工具(如无绳)或调幅接受器(如收音机调幅波段)将产生干扰,有时情况也比较严重,称之为电磁波的环境污染,国外早已对这种电缆提出要求,国内也很重视,目前各电缆厂制订了企业标准,今后将会统一制订行业标准。

  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,若出现三次谐波,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,而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、变频电缆作用:

  1.绝缘的电气击穿问题 变频电机大量应用后,大多数情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,由于电缆本身耐压水平较高,很少发生电缆本体击穿。这与上述深井油泵电缆击穿事故显然不同,深井油泵电缆采用聚酰亚胺/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理想,油泵电缆长度超过3千米,油井的工作环境严酷,电缆处在高温、高压、含油和含水的条件中工作,其绝缘性能比较脆弱,当运行过程中受到多种恶劣因素的侵蚀后发生电、热因子交错作用而导致绝缘击穿。为何电缆在工频下能长期运行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。一般陆用情况下,采用聚氯乙烯绝缘并不理想,因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满意,它兼有机、电、热等优良性能。电缆绝缘厚度可采用1kV 电压等级的规定,若适当加厚,当然更为可靠,这对变频电缆更为有利。

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