​VFD —通常也被稱為可調或變速驅動器 — 提高了電機驅動設備的效率,並允許對各種運行速度進行精確的連續控制。持續增長的 VFD 市場有助於支持由工程師設計的高度智慧和複雜的機器;使用高性能VFD電機的機器通常與海外製造商的電纜捆綁在一起,以補充“整套設備”。

VFD 在工業應用中越來越普遍,使用頻率來調節電機的速度。考慮到確保不間斷運行的時間緊迫任務,電纜性能從未如此引人注目。

VFD背後的原理
電纜的正確設計和正確的AWG尺寸有助於避免電源轉換期間的應力和過熱

频率是一個描述電壓和電流隨時間變化的功率脈衝的電學術語,這些功率脈衝被稱為頻率週期。在一個頻率週期中有正脈衝和負脈衝。電氣操作設備的外部電源可以通過工廠的變壓器來提高或降低電壓,但頻率將保持恒定在 50 或 60 赫茲,具體取決於各個國家的法規。

驅動系統有4個主要部件:電源、VFD、電纜和電機,以及輔助部件(例如編碼器回饋裝置、轉速表、感測器、繼電器)可用於提高性能。

驅動器的主要作用是傳輸控制電機啟動、運行速度和停止功能的功率脈衝。通過增加驅動器的頻率,電機的速度也會增加。相反,降低頻率會導致電機減速。為了調整電機的速度,VFD 執行以下三個步驟:



 

將電源從交流電(AC)轉換為直流電(DC),然後再轉換回交流電並不是一個乾淨的過程,因為在轉換過程中產生的電源失真可能會導致不需要的額外電壓和電流,從而導致電機過熱和高壓應力。使用敏感時鐘或計時功能的應用程式也可能由於損壞電機和電源電纜而變得混亂。

理想狀態下,電機應如同預期的功率脈一樣,調節提供正確的電流量以維持速度增加。然而,在需要非線性功率(電壓變化而電流變化不相同)的情況下,電流不能滿足電機的要求,這會產生高壓應力並產生過熱。

用一個例子來說明,當發生反轉時,電壓必須從 0 上升到 650 伏,然後再回到 0,大約每秒 20000 次。在此過程中,標稱電壓可能會從 650 伏超調到 2000 伏或更高。較長的電源電纜通常比較短的電纜經歷更大和更強烈的電壓峰值

儘管電壓峰值僅持續百萬分之一秒,但設計不當的電纜可能會造成永久性損壞。 在電機初始啟動期間,可能會有電流湧入,導致電機和電源電纜充當大電容器,必須充電至其正常工作水準。當電機第一次通電時,可以有高達其滿負荷功率要求六倍的牽引。因此,安裝的電纜必須具有足夠的美國線規(AWG)尺寸,以避免任何顯著的電壓降

 
電纜漏洞決定了系統的整體功能!
電纜通嘗試VFD系統中最脆弱的組件

電纜本身可能是 VFD 系統最關鍵的部件。由於驅動器有一個自我診斷程式,短路電機可以很容易地檢測到,因為設備將下降離線時,電壓尖峰發生。當電纜的絕緣層被電壓尖峰刺穿時,電流將進入編織遮罩層。這會產生大量熱量,並導致編織層燃燒,直到形成足夠大的孔,此時電纜絕緣層將自行癒合。此過程在電纜長度的不同位置重複,直到發生完全故障。

有許多方法可以減少 VFD 系統部件中不必要的電氣條件。改變脈衝頻率或將逆變器切換到較低的頻率可以消除一些諧波,就像在驅動器中添加濾波器、電抗器和隔離變壓器一樣,儘管這會導致電源電壓的額外下降。由於 VFD 電機是雙重絕緣的,因此可以避免絕緣繞組中的任何刻痕,並且只要電源電纜的製造是為了防止由於電源畸變而導致的故障,系統就應該配備以處理 VFD 產生的電源類型。

高效市場的突出驅動力
在水和廢水行業強勁勢頭的推動下,低壓和中壓變頻驅動器(VFD)市場出現了健康增長,變頻驅動<器(VFD)在全球得到了廣泛安裝。政府的大力支持和亞太地區各行業對 VFD 的廣泛採用也刺激了對 VFD 的需求。

亞太地區佔據了 VFD 裝置的最大市場份額,2015 年市場份額為 41.1% ,複合年增長率(CAGR)為 8.8%。預計到 2025 年,亞太地區將成為最大的 VFD 市場

推動VFD可持續發展的全球趨勢

由於亞太地區基礎設施投資的增長,超城市化和快速工業化

工業自動化、大樓建設自動化和水/廢水行業對高校能源的需求增長

變頻調速做為一種先進的電機調速技術,目前上無可型的替代方案

如何選擇合適的VFD電纜?

正確的接地配置和終端
正確接地對於降低電流雜訊、承載電流和促進過電流保護的安全運行,從而減少電擊危險至關重要

電氣性能的高品質絕緣
電纜最好具有低電容(電纜儲存能量的趨勢)和高介電強度(材料能夠承受的電場量而不會發生故障)。電纜儲存的能量越多,流向電機的能量就越少,電機上的反射波電壓就越有害

適當的細導線絞合
優質 VFD 電纜應具有更多的絞合層,以提供更大的表面積和更好的性能,因為更多的絞合線使電纜保持涼爽,優化柔性電纜而不會斷裂,並使其能夠更好地承受設備振動


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