Ekran z folii czy oplotu?

Kable do przemienników częstotliwości

Przemienniki częstotliwości zmieniają częstotliwość i napięcie prądu przemiennego zasilającego silnik, co umożliwia regulowanie jego prędkości obrotowej i momentu obrotowego. Sprawdzają się w aplikacjach, w których wymagana jest pełna kontrola prędkości, nie tylko podczas rozruchu i hamowania i wtedy, gdy celem jest oszczędność energii. Dobór komponentów napędu o regulowanej prędkości obrotowej, czyli przemiennika, kabla i silnika, wpływa nie tylko na jego prawidłową pracę, ale i maszyny i urządzenia w pobliżu. Specjalne znaczenie ma kabel łączący przemiennik z silnikiem – nie tylko powinien być odporny na warunki pracy wynikające ze specyfiki napędu, ale nie może też negatywnie oddziaływać na inne urządzenia.

Główne bloki funkcyjne przemienników częstotliwości to: prostownik, kondensator wygładzający, falownik, sterownik. Zasada ich działania jest następująca: przemienne napięcie wejściowe jest prostowane w mostku diodowym, a następnie wygładzane i przekształcane w falowniku w napięcie przemienne o zmiennej amplitudzie i częstotliwości, zasilające silnik. Duża szybkość przełączania tranzystorów falownika sterowanego sygnałem PWM zapewnia nie tylko dużą precyzję sterowania ruchem, ale jednocześnie jest źródłem silnych zaburzeń elektromagnetycznych. Te promieniowane przez kabel mogą zakłócać urządzenia w sąsiedztwie. Ponadto na zaciskach silnika może powstać fala odbita, która nakłada się na napięcie w kablu. Efekt ten jest tym silniejszy, im kabel łączący przemiennik z silnikiem jest dłuższy. Powoduje to nawet kilkukrotne przekroczenie znamionowej wartości napięcia kabla. Może go to uszkodzić, na przykład jeśli między jego przewodami dojdzie do wyładowania koronowego.

Dwa w jednym

Złącza i kable są też dostępne jako jeden komponent. W takiej wersji są ze sobą na trwale złączone przez obtrysk tworzywem sztucznym. Wykonuje się go w procesie formowania wtryskowego, w którym złącze z podłączonym kablem zostaje umieszczone w formie, następnie wypełnianej stopionym materiałem. Kiedy tworzywo stygnie, przyjmuje kształt formy, a złącze i kabel zostają na trwale połączone. Technika ta (overmolding) ma wiele zalet. Przede wszystkim gwarantuje integralność mechaniczną zespołu złącze–kabel, chroniąc przed naprężeniami i zwiększając wytrzymałość na zginanie, zwłaszcza w miejscu wyjścia kabla. Nie ma również zagrożenia, że wibracje doprowadzą do poluzowania połączenia, podobnie jak częste łączenie i rozłączanie. Zespół złącze–kabel zostaje też uszczelnione. Ich trwałe połączenie ułatwia ponadto instalację i pozwala uniknąć błędów przy podłączaniu i poprawia estetykę. Można poza tym, dobierając kolor obtrysku, na przykład dostosować go do obowiązującego w danej aplikacji kodu kolorów, dopasować go do koloru urządzenia albo za jego pośrednictwem ułatwić instalację.

Ekran z folii czy oplotu?

Problemów z emisją zaburzeń, odbiciami napięcia, przepięciami oraz wyładowaniami koronowymi można uniknąć wybierając odpowiedni kabel. Szczególną uwagę trzeba zwrócić na: rodzaj izolacji kabla, impedancję oraz ekranowanie.

Przewody kabli ekranuje się oddzielnie lub grupowo. Osłony zwykle wykonuje się w postaci oplotu albo z folii metalizowanej. Czasem, w celu zwiększenia efektywności tłumienia zaburzeń z obu typów ekranów korzysta się równocześnie, dzięki temu ich wady wzajemnie się znoszą, a zalety uzupełniają. Ostatnie w przypadku folii metalizowanej to: możliwość pokrycia całej powierzchni kabla, dzięki małej grubości możliwość ekranowania kabli z wieloma żyłami, duża skuteczność ekranowania w zakresie dużych częstotliwości, mały koszt, elastyczność. Najważniejsze zalety ekranów w postaci oplotu to: giętkość, łatwość wykonania połączenia elektrycznego, większa wytrzymałość mechaniczna i skuteczność ekranowania w porównaniu do folii metalizowanej.

Z drugiej strony plecionka nie pokrywa kabla w całości. Oprócz tego jest grubsza i droższa. Słabe strony ekranów z folii metalizowanej to z kolei: mała wytrzymałość na zginanie oraz mała skuteczność ekranowania w zakresie niskich częstotliwości.

Jeżeli chodzi o izolację kabla, ważną jej właściwością jest stała dielektryczna. Dla eliminacji odbić napięcia z silnika kluczowe jest, aby miała małą wartość. Ułatwia to dodatkowo dopasowanie impedancji kabla do silnika. Warunek ten spełnia m.in. izolacja z XLPE. Materiał ten, ze względu na wysoką odporność na przebicia, znacznie ogranicza też ryzyko problemów spowodowanych przepięciami. Zastosowanie izolacji XLPE zmniejsza ponadto prawdopodobieństwo, że napięcie kabla osiągnie próg wyładowania koronowego, a jeżeli jednak do niego dojdzie na jego powierzchni wytworzy się izolująca termicznie zwęglona warstwa, zapobiegając dalszej degradacji.