Un aggiornamento sui requisiti di progettazione dei cavi VFD

Di Mary Gannon | 24 ottobre 2018

I cavi VFD hanno dovuto adattarsi nel corso degli anni per soddisfare le mutevoli esigenze dei motori che azionano. Le nuove modifiche al Codice di installazione elettrica faciliteranno ulteriori aggiornamenti nei prossimi anni.

Contributo di Neal Allen, Vicepresidente di Engineering, HELUKABEL USA

I VFD sono azionamenti a velocità regolabile utilizzati nei sistemi di azionamento elettromeccanici per controllare la velocità e la coppia del motore CA variando la frequenza e la tensione di ingresso del motore. Sono utilizzati in applicazioni che vanno dai piccoli elettrodomestici ai grandi compressori.

Negli ultimi 20 anni, il business dei cavi con azionamento a frequenza variabile (VFD) è diventato un mercato estremamente ampio per i produttori di cavi. In passato, i motori CA standard avevano la complessità di un motore a gabbia di scoiattolo: bastava ricevere potenza e funzionava. Il primo raddrizzatore controllato al silicio (SCR) è stato sviluppato dai Bell Labs/GE nel 1958 per variare la velocità dei motori elettrici CC utilizzati in varie applicazioni. Da allora abbiamo visto la tecnologia di controllo della velocità del motore evolversi dall'integrazione su larga scala (LSI), al tiristore di spegnimento del gate (GTO), alla modulazione di larghezza di impulso (PWM), al transistor bipolare a gate isolato (IGBT) e al controllo dell'impulso vettoriale spaziale. modulazione di larghezza (SVPWM). Queste nuove forme di conversione della potenza per supportare il controllo della velocità nei motori VFD hanno causato un cambiamento anche nella domanda di cavi, il che ha portato a molte nuove opzioni di cavi.

Modifiche ai codici di installazione elettrica

Le attuali linee guida NFPA richiedono l'isolamento RHH, RHW, RHW-2, XHH, XHHE o XHHW-2 per l'uso all'interno del pannello di controllo o dell'armadio del motore, ma si prevede che questo requisito verrà esteso all'inclusione del cavo utilizzato nel cablaggio esterno delle applicazioni VFD in i prossimi anni.

Recentemente si è verificata una nuova modifica nell’ultima revisione dell’NFPA che i produttori di cavi stanno attualmente affrontando, così come ulteriori nuove modifiche che potrebbero verificarsi nell’NFPA 2021.

L'aggiornamento più notevole in termini di idoneità dei cavi per l'uso VFD secondo NFPA 79 (edizione 2018) è specificamente il Capitolo 4 – Condizioni operative generali. Attualmente, l'interpretazione generale dell'attuale NFPA 2018 per il cablaggio tra i produttori di cavi è quella del Capitolo 4, Articolo 4.4.2.8 – Circuiti forniti da apparecchiature di conversione di potenza, che richiede l'isolamento RHH, RHW, RHW-2, XHH, XHHE o XHHW-2 , è destinato all'interno del pannello dove è contenuto il cablaggio tra gli azionamenti e i dispositivi di protezione (dei pannelli) che potrebbero subire un sovraccarico insolito e/o una condizione di guasto. Il motivo di questa convinzione è che il requisito non è incluso nella sezione che si applica ai cavi per cablaggio esterno – Capitolo 12 – Conduttori, cavi e cordoni flessibili.

Molti produttori stanno apportando modifiche alle scorte di cavi VFD in previsione di un possibile aggiornamento tra tre anni che richiederà l'uso di isolanti RHH, RHW, RHW-2, XHH, XHHW e XHHW-2 per conformarsi al capitolo 12 della NFPA. ritengono che il requisito di conduttori termoindurenti nei VFD possa rappresentare un cambiamento nel mercato piuttosto che una vera preoccupazione per la sicurezza poiché picchi di tensione, sovraccarico e correnti di spunto possono essere gestiti per lunghi periodi dall'isolamento termoindurente (comune a RHH, RHW, RHW-2 , XHH, XHHW e XHHW-2) senza guasti prematuri e sarebbero ulteriormente salvaguardati dal dispositivo di protezione del circuito utilizzato nel sistema (interruttore automatico o fusibili).

I prodotti selezionati TOPFLEX e TOPSERV di HELUKABEL sono stati aggiornati per utilizzare l'isolamento del conduttore XLPE per servire meglio il mercato VFD industriale.

Gli isolamenti XLPE e PE offrono un vantaggio reale in termini di valori di capacità inferiori (rispetto ad altre opzioni di isolamento) per adattarsi meglio all'impedenza del motore e contribuire a ridurre i problemi elettrici nel sistema che possono sprecare energia e aumentare il rumore elettrico.

Per soddisfare i requisiti di flessibilità continua dei cavi utilizzati nelle catene portacavi, l'uso di rivestimenti in poliuretano (PUR) e isolamento in elastomero termoplastico (TPE) si è dimostrato l'opzione migliore in termini di prestazioni e durata di ciclo elevata (oltre 10 milioni di cicli). Le guaine in PUR forniscono la massima resistenza all'abrasione e agli agenti chimici e forniscono anche una proprietà elastica alla guaina che aiuta a tenere insieme i conduttori del cavo per un lungo periodo di flessione insieme ad un allineamento uniforme con la parte esterna della catena portacavi, che impedisce il cavo dal muoversi (frustate) in pista.