变频电缆的设计与分析.pdfVIP

能源经济环球市场信息导报

近二十年来变频调速系统应用愈加广泛，中国变频器市场研究报告显示，中国的变频器市场在过去几年内保持15-20％的高速增长．由于工

业行业及建筑业的迅猛发展以及各行业的大量投资，当年同比增长达到了近40％，市场规模超过了85亿元人民币．随着变频装置的大量应用，与

之配套使用的变频电缆的需求也与日俱增．市场年需求量也以年30％的速度递增．．变频电缆作为变频器与负载之间动力及信号传输的专用电缆．

其设计和使用必须满足变频工况下的特殊要求该文通过对变频控制器(VVVF)调频调压机理、输出波形特性的细致分析，提出设计变频电缆

应注意的若干问题，为设计变频电缆提供了一定的依据

变频电缆酌设计与分析

◎包昭

变频器工作原理蔽结构分为铜丝编织屏蔽及铜带屏蔽。电缆采用铜丝编织屏蔽

时，随着铜丝编织密度的增大，屏蔽抑制系数也不断增长，编

变频器的工作原理是把市电(380V、50Hz)通过整流器变成

织密度越大，屏蔽效果越好。电缆采用铜带编织屏蔽时，只有

平滑直流，然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的

三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于编织密度达到90％以上，其屏蔽效果才与铜带屏蔽相当。所以，

采用微处理器编程的正弦脉宽调制方法，使输出波形近似正弦波，变频电缆应尽量采用铜带屏蔽，以确保屏蔽效果。制造者习惯

用于驱动异步电机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC．采用铜线编织屏蔽，实际上这并不是最好方法，材料消耗大、加

DC—AC(交一直-交)变频方式。工速度慢、屏蔽效果不是最理想。采用铜带搭盖绕包并轧纹是

目前的变频电源是通过电力半导体器件调压，较大程度上改较为先进的结构和工艺，形成了全封闭金属层，可达到有效的

变了波形特性，从而对电机和电缆带来了新问题。变频器中通常屏蔽功能。

脉冲电压对绝缘的影响。变频电源的频率调节范围较宽，不

通过大功率的自关断开关器件(BJT、1GBT等)进行整流、然

后对直流电压进行PWM逆变，结果是在输入输出回路产生电压论频率高低，具有～个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐

的高次谐波，干扰供电系统、负载及其他邻近电气设备，尤其是波，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

控制系统的I／O信号。同时由于高次谐波的存在，使得变频电缆缆越长，幅值越高，若电缆绝缘安全系数不高，可能被击穿。因

应具有更高的绝缘安全裕度。在实际使用过程中，经常遇到变频此为确保电缆安全，我们从以下三个方面着手：

器高次谐波的干扰问题，下面简单介绍谐波产生的机理、传播途增大绝缘厚度，提高绝缘耐电压能力，同时选用绝缘性能较

径等问题。变频器的主回路一般为交一直一交组成，外部输入好材料。电缆绝缘厚度可采用对应电压等级的规定，若适当加厚，

当然更为可靠，这对变频电缆更为有利。一般陆用情况下，采用

380V／50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压，经滤

波电容滤波及大功率晶闸管开关元件逆变为频率可变的交流电聚氯乙烯绝缘并不理想，因为其介质系数偏大，在交变电场作用

压。在整流回路中，由于不规则的矩形波的存在，波形按傅立叶下，其介质损耗也很大。而采用交联聚乙烯绝缘则较为合适，交

级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系联聚乙烯材料介质系数低，介质损耗小，同时其耐温等级和机械

统。在逆变回路中，输出电流波形是PWM载波信号调制的脉冲性能也比聚氯乙烯好，其兼有机、电、热等优良性能。采用交联

聚乙烯作为绝缘材料是比较适合的选择。

波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为

导体外增加半导电层以均化电场，减少尖端放电。导体在加

2-3kHz，而IGB