تجنب هذه المخاطر الـ 8 للكابلات الطويلة ذات الترددات العالية جداً: دليل للطول الأقصى

مرحباً بالجميع، أود اليوم أن أتحدث عن مشكلة شائعة جداً ولكنها غالباً ما يتم تجاهلها في هذا المجال: المخاطر الناجمة عن الكابلات الطويلة جداً الخاصة بمحركات التردد المتغير (VFD).
في تطبيقات محرك التردد المتغير, ، إذا تجاوزت أطوال الكابلات الحدود المعقولة، فقد تتسبب في مشاكل مختلفة في خرج محرك التردد المتغير (VFD) وقد تؤدي حتى إلى فشل عزل المحرك، مما يزيد من صعوبة الصيانة وتكاليفها.

بناءً على سنوات خبرتي العملية:

• لا تسبب كابلات الطاقة غير المحمية عادةً أي مشاكل في نطاق 50 مترًا.
• عادةً ما تكون كابلات الطاقة المحمية آمنة في نطاق 30 مترًا.
• في التطبيقات الواقعية، من الأفضل أن يقل طول الكابلات غير المحمية عن 120 مترًا، بينما يفضل أن يقتصر طول الكابلات المحمية على 50 مترًا.

هذا لا يعني أن الكابلات لا يمكن أن تتجاوز هذه الأطوال، ولكن القيام بذلك يزيد من قابلية التعرض لمشاكل مختلفة مثل التوافقيات الكهربائية في كابلات VFD، وتيارات التيار الكهربائي المفاجئة، والموجات المنعكسة. على الرغم من وجود حلول للكابلات التي يبلغ طولها 300 متر أو 400 متر، إلا أنها تزيد بشكل كبير من التكاليف والتعقيد.

ثمانية مخاطر رئيسية للكابلات الطويلة VFD

1. إنذار التيار الزائد أثناء بدء التشغيل

يمكن أن يتسبب الكابل الطويل المفرط لـ VFD في حدوث تيارات مفاجئة أثناء بدء التشغيل، مما يؤدي إلى تشغيل إنذارات التيار الزائد لـ VFD. على سبيل المثال، قد يبلغ محرك بقدرة 15 كيلوواط مزود بكابل بطول 150 مترًا على الفور عن حدوث عطل أثناء بدء التشغيل. وهذا نتيجة كلاسيكية للتأثيرات المشتركة للسعة الطفيلية والجهد المفاجئ.

2. ارتفاع شديد في درجة حرارة كابل الطاقة

تحمل الكابلات الطويلة VFD تيارات ترددية عالية التردد (ترددات كابلات VFD)، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الكابلات بشكل كبير. وهذا يختلف تمامًا عن التشغيل الجيبي العادي وهو أحد الآثار الجانبية لإخراج PWM (تعديل عرض النبضة).

3. ارتفاع درجة حرارة المحرك

تؤدي التوافقيات منخفضة التردد الناتجة عن الكابلات الطويلة VFD إلى زيادة خسائر النحاس، بينما تؤدي التوافقيات عالية التردد إلى زيادة خسائر الحديد. وهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك بشكل عام، مما يؤدي في النهاية إلى تسريع تقادم المحركات المصنفة VFD.

4. ضوضاء المحرك المفرطة

تؤدي الموجات المنعكسة إلى توليد قوة دافعة كهربائية داخل المحرك، مما يتسبب في اهتزاز صفائح الصلب السليكوني وإصدار ضوضاء ملحوظة. وهذه أيضًا إحدى المشكلات الشائعة في خرج محرك التردد المتغير (VFD) التي تصادف في هذا المجال.

5. جهد العمود وتيار العمود

يمكن أن تؤدي الفولتية التوافقية الناتجة عن الكابلات الطويلة VFD إلى جهد محور VFD وتيار محور VFD، مما يؤدي في النهاية إلى تعطيل طبقة زيت المحمل وتسبب عطل محمل المحرك بسبب VFD. قد تتعطل المحامل في غضون أسابيع أو حتى أيام في الظروف القاسية.

6. جهد زائد في ناقل التيار المستمر

تنعكس الجهد الكهربائي من الكابلات الطويلة على جهد التيار المستمر، مما يتسبب في زيادة الجهد الكهربائي. هذه المشكلة خبيثة للغاية وغالبًا ما يخطئ المهندسون في تشخيصها على أنها عطل في أحد المكونات أثناء تشخيص أعطال محرك التردد المتغير (VFD).

7. انهيار عزل المحرك

عندما تتراكب الموجات المنعكسة من الكابلات VFD الطويلة لتشكل جهدًا كهربائيًا مرتفعًا، يمكن أن يتجاوز هذا الجهد 2000 فولت — وهو ما يتجاوز بكثير الجهد الكهربائي الذي تتحمله المحركات الصناعية القياسية (حوالي 900 فولت). ويؤدي ذلك إلى فشل عزل المحرك، مما يتجلى في شكل أعطال أرضية أو دوائر قصيرة.

8. تيار التسرب المفرط

تؤدي الكابلات الطويلة إلى ارتفاع الجهد الكهربائي في المحركات، مما يتسبب في حدوث تيارات تسرب قد تصل إلى عشرات الأمبيرات. وهذا لا يؤدي فقط إلى تقصير عمر المحرك، بل يؤدي أيضًا إلى تشغيل إجراءات الحماية مثل انطلاق VFD بسبب الجهد الزائد في الكابلات الطويلة.

الخاتمة

باختصار، تشمل المخاطر الثمانية الرئيسية المرتبطة بالكابلات الطويلة VFD ما يلي: التيار الزائد VFD، التوافقيات الكبلية VFD، تيار العمود، فشل عزل المحرك، الجهد الزائد في ناقل التيار المستمر، وغيرها. إذا كانت أسباب انقطاع VFD غير واضحة في الموقع، لا سيما المشكلات الناجمة عن الحمل الزائد VFD أو الموجات المنعكسة أو الجهد المشترك، فمن المحتمل أن يكون طول الكابل عاملاً مساهماً في ذلك.

لذلك، خلال محرك التردد المتغير في مرحلة تصميم الأسلاك، من الضروري التحكم بشكل معقول في الحد الأقصى لطول كابل VFD والنظر في الحد الأقصى لطول كابل VFD المحمي مقابل غير المحمي. إذا كان من غير الممكن تجنب استخدام كابلات طويلة للغاية، فيمكن تحقيق التعويض والتحسين من خلال تدابير مثل مغناطيسات الوضع المشترك ومفاعلات الإخراج والكابلات المحمية وتقليل قدرة المحرك.

فقط من خلال القيام بذلك يمكن تجنب المخاطر الثمانية المرتبطة بتجاوز طول كابل VFD للحد الأقصى، مما يضمن استقرار تشغيل النظام على المدى الطويل.