کابل مخصوص VFD متناسب با روش کارکرد دستگاه Variable Frequency Drive طراحی میشود و ارتباط ایمن میان آن را با الکتروموتور برقرار میسازد.
نگاهی بر VFD
VFD برگرفته از سر واژه های Variable Frequency Drive به معنای «درایو فرکانس متغیر» است. این نام، معرف دستگاهیست که با تغییر و تنظیم فرکانس و ولتاژ، امکان راه اندازی و توقف نرم موتور الکتریکی AC، کنترل گستردۀ سرعت و گشتاور آن و تغییر جهت گردشش را فراهم میسازد.
میدانیم که میان فرکانس و سرعت گردش (دور در دقیقه؛ rpm) این موتورها رابطۀ مستقیمی وجود دارد؛ بنابراین میتوان با کاهش فرکانس، در صورت نیاز آنها را با سرعتهای کمتر از سرعت نامی به کار گرفت. همچنین با تغییر همزمان فرکانس و ولتاژ، میشود راه اندازی، روش کار موتور یا گشتاورش را با بار قرار گرفته بر محور آن تطبیق داد.
درایو های فرکانس متغیر میتوانند سبب افزایش بهره وری و کاهش مصرف انرژی، افزایش تولید از طریق کنترل دقیقتر فرایند آن، افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری شوند.
این دستگاه الکترونیک قدرت، به طور کلی از سه بخش اصلی: یکسو کننده، فیلتر و اینورتر تشکیل یافته است. VFD را با عناوین دیگری مانند درایو با سرعت متغیر (VSD)، درایو AC و نیز کنترل دور اینورتر در اصطلاحات عمومی هم میشناسند.
هر جا که به کنترل وسیع سرعت الکترو موتورهای AC نیاز باشد، میتوان حضور این درایوها را دید. از صنایع چوب، کاغذ، چاپ، خودروسازی، نفت، پتروشیمی، نساجی و صنایع غذایی تا سیستمهای تأمین آب، تصفیۀ فاضلاب، تهویۀ مطبوع و HVAC ها.
دلایل استفاده از کابل مخصوص VFD
عملکرد درایوهای فرکانس متغیر با شکل موج PWM به نحویست که ذاتاً کابل خروجی خود را در معرض ایجاد اضافه ولتاژهای مکرر Spike، سطوح نویز تقویت شده شامل تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و فرکانس رادیویی، امواج برگشتی و تخلیۀ کرونا قرار میدهند.
اگر کابل میان VFD و موتور، از کابلهای معمولی مانند کابل قدرت چند رشته باشد، در برابر چالشهای مطرح شده دوام نخواهد آورد و آسیب خواهد دید و باعث آسیب یا تداخل در کار کابلها و تجهیزات مجاورش خواهد شد. به همین دلیل به کابلهای مخصوصی نیاز خواهد بود که از شیلدینگ کامل، عایق از آمیزۀ مناسب با ضخامت کافی و سیستم زمین ویژه برخوردارند.
انواع کابل VFD
حاصل دانش و تجربۀ مهندسی، طراحی کابلهای متعددی با نقاط اشتراک و تمایز به عنوان کابل VFD است. آنچه که در این میان مهم خواهد بود، وجود کابلیست که مانع انتشار نویز و انعکاس ولتاژ شود تا تداخل، اشکال در کار و خرابی زودرس دستگاه VFD و دیگر تجهیزات و کابلهای کنترلی مجاور به وجود نیاید.
از میان کابل های سه فاز که برای این کاربرد طراحی میشوند، میتوانیم چند نمونۀ زیر را برشماریم:
- کابل 0.6/1 کیلو ولت. رساناهای مس افشان ساده یا قلع اندود در سایزهای 1.5 تا 240 mm². عایق XLPE. یک رشتۀ ارت عایقدار هم سایز با فازها. فویل آلومینیوم/پلی استر. شیلد بافت مس قلع اندود. روکش PVC. قابل ترکیب با یک کابل سیگنال تک زوج فویلدار با سیم تخلیه.
- کابل 0.6/1 کیلو ولت. رساناهای مسی انعطاف پذیر ساده یا قلع اندود در سایزهای 2.5 تا 300 Sq.mm. عایق XLPE یا PP. سه رشتۀ ارت متقارن بدون عایق یا عایقدار که مجموع سایز آنها تقریباً نصف سطح مقطع فازها خواهد بود. فویل آلومینیومی. شیلد بافت مس قلع اندود. روکش PVC.
- کابل 0.6/1 کیلوولت. هادیهای مس قلع اندود قابل انعطاف در سایزهای 14 AWG تا 777 Kcmil یا معادل متریک آنها. عایق XLPO. سه هادی زمین متقارن بدون عایق در تماس دائم با شیلد. شیلد نوار مسی. پوشش خارجی پی وی سی. امکان سفارش زره کاروگیت، SWA یا SWB هم برای این کابل وجود دارد.
- کابل 6/10 کیلو ولت برای موتورهای سه فاز MV. هادیهای مسی افشان ساده یا قلع اندود. لایۀ نیمه هادی. عایق XLPE. نیمه رسانای اکسترودد و نواری. رشته های ارت متقارن عایقپوش. پوشش میانی. شیلد بافت مس قلع اندود. فویل آلومینیومی. روکش PVC یا آمیزۀ کراسلینک CPE.
راهنمای محاسبۀ سایز کابل وی اف دی
برای انتخاب سطح مقطع کابل مخصوص VFD، به توان نامی، ولتاژ کار موتور و جریان بار کامل (FLC) توجه میشود. مطابق استاندارد NEC، مقدار آمپر در نظر گرفته شده برای انتخاب سایز کابل موتور بایستی 125% FLC باشد. به یک مثال توجه بفرمایید:
- توان نامی الکترو موتور سه فاز: 125 HP
- ولتاژ نامی شبکۀ سه فاز: 400 ولت
- ضریب قدرت: 0.89
- راندمان موتور: 90%
- جریان بار کامل محاسبه شده: 168 آمپر
- 1.25 برابر جریان بار کامل: 210 آمپر
- طول کابل: 30 متر
- سطح مقطع مناسب کابل برای نصب در هوای 30 درجۀ سلسیوس بر اساس جدول جریان مجاز، طول کابل و حداکثر دمای مجاز 90 درجه سلسیوس برای هادیهای کابل: 70 mm²
با این حساب، کابل وی اف دی 600/1000 ولت افشان مسی با عایق XLPE، شیلد دار و دارای 3 رشتۀ قدرت و سه رشتۀ ارت متقارن، سایز 10×3+70×3 یا 35/3×3+70×3 میلیمتر مربع میتواند برای این کاربرد انتخاب گردد.