طراحی ساختاری کابل های فرکانس متغیر

1. طراحی تقارن کابل
برای کابل‌های موتور با فرکانس متغیر که دارای ولتاژ 1.8/3 کیلوولت و پایین‌تر هستند، پیکربندی‌های متقارن 3+1 هسته و 4-کابل‌های هسته برای استفاده به عنوان کابل‌های ورودی برق اصلی مناسب هستند. با این حال، استفاده از ساختار کابل متقارن به طور کلی ترجیح داده می شود. کابل‌هایی که -درایو فرکانس متغیر (VFD) را به موتور فرکانس{13}متغیر متصل می‌کنند، باید از ساختار کابل متقارن استفاده کنند. ساختارهای کابل متقارن معمولاً به دو شکل هستند: 3-هسته و 3+3 هسته. ساختار هسته شامل تقسیم هسته چهارم (هسته خنثی)-که معمولاً کوچکتر از سه هسته اصلی در یک پیکربندی استاندارد3+1 است-به سه هسته عایق مجزا با مقطع کوچکتر-، و سپس این سه هسته کوچکتر را در امتداد سه هسته اصلی کوچکتر قرار می‌دهیم. برای کابل‌های موتور با فرکانس متغیر با ولتاژ 6/10 کیلوولت، ساختار کابل با کابل‌های برق استاندارد 6/10 کیلوولت متفاوت است. در حالی که کابل‌های برق استاندارد معمولاً شامل محافظت از هر یک از سه هسته عایق‌شده با نوار مسی قبل از رشته‌کردن هستند، کابل‌های موتورهای فرکانس متغیر تخصصی با استفاده از ترکیبی از سیم‌های مسی و نوار مسی، و سپس اکستروژن غلاف‌های فاز جداگانه، قبل از اینکه به‌طور متقارن به هم متصل شوند، محافظت می‌شوند. با توجه به قابلیت تعویض هادی ها در ساختار کابل متقارن، سازگاری الکترومغناطیسی برتر را ارائه می دهد. نقش مهمی در سرکوب تداخل الکترومغناطیسی با خنثی کردن موثر هارمونیک های مرتبه فرد ایفا می کند، در نتیجه قابلیت های ضد تداخل کابل تخصصی را افزایش می دهد و تشعشعات الکترومغناطیسی کلی را در سیستم کاهش می دهد.

2. طراحی ساختار محافظ
برای کابل‌های موتور با فرکانس متغیر با ولتاژ 1.8/3 کیلوولت و کمتر، معمولاً از یک طرح محافظ عمومی (کلی) استفاده می‌شود. برای کابل‌های موتور با فرکانس متغیر 6/10 کیلوولت، سیستم محافظ هم از محافظ فاز منفرد و هم از محافظ کلی (کلی) تشکیل شده است. محافظ فاز جداگانه معمولاً با استفاده از محافظ نوار مسی یا ترکیبی از سیم های مسی و نوار مسی به دست می آید. ساختار محافظ عمومی ممکن است از روش‌های مختلفی استفاده کند، مانند ترکیبی از سیم‌های مسی و نوار مسی، قیطاندن سیم مسی، بسته‌بندی نوار مسی، یا ترکیبی از قیطاندن سیم مسی و بسته‌بندی نوار مسی. سطح مقطع لایه محافظ برای حفظ نسبت خاصی نسبت به سطح مقطع هسته‌های اصلی طراحی شده است. کابل های دارای این ساختار محافظ قادر به مقاومت در برابر القای الکترومغناطیسی، کاهش مشکلات مربوط به اتصال زمین ضعیف، و سرکوب تداخل انجام شده از خطوط منبع تغذیه هستند. علاوه بر این، این طراحی باعث کاهش اندوکتانس و جلوگیری از تولید نیروی الکتروموتور القایی بیش از حد (EMF) می شود. لایه محافظ عملکرد دوگانه ای دارد: برای سرکوب تابش امواج الکترومغناطیسی به بیرون عمل می کند، در حالی که به عنوان یک مسیر اختصاصی برای جریان های مدار کوتاه{13} عمل می کند، در نتیجه عملکرد محافظتی مشابه هسته خنثی ارائه می دهد. برای کابل‌های موتور با فرکانس متغیر 6/10 کیلوولت{17}}با توجه به اینکه این کابل‌ها اغلب در حین کار تحت نیروهای شعاعی خارجی قرار می‌گیرند{18}یک لایه زره نواری فولادی گالوانیزه در خارج از لایه محافظ کابل اضافه شده است (با یک غلاف عایق بین لایه محافظ و بازوی نوار فولادی). زره نوار فولادی در درجه اول به عنوان یک لایه محافظ مکانیکی شعاعی برای کابل عمل می کند. به طور همزمان، به عنوان یک سپر کلی اضافی عمل می کند. به طور خاص، ترکیب زره نوار فولادی با سیم مسی و محافظ نوار مسی-با استفاده از دو ماده محافظ مجزا{22}}اثر مکملی را در مورد تضعیف امواج الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند و در نتیجه عملکرد کلی محافظ را افزایش می‌دهد.

3. طراحی عملکرد کابل برق
پارامترهای عملکرد الکتریکی برای کابل‌های موتور فرکانس متغیر با ولتاژ 1.8/3 کیلو ولت و کمتر مطابق با استاندارد GB/T 12706-۲۰۰۲ طراحی شده‌اند. برای کابل های موتور با فرکانس متغیر 6/10kV، علاوه بر برآورده کردن الزامات استاندارد GB/T 12706-2002، الزامات عملکرد الکتریکی تکمیلی - به ویژه در مورد ظرفیت خازنی و اندوکتانس - گنجانده شده است. پارامترهای نهایی عملکرد الکتریکی برای این کابل‌های موتور فرکانس متغیر بر اساس شرایط عملیاتی واقعی آن‌ها، با ارجاع به استاندارد GB/T 12706-2002 و مشخصات فنی کابل‌های درایو برق صادر شده توسط ABB تعیین شد.