VFDケーブルの必須ガイド：設計、シールド、および最適なパフォーマンス

VFDは、効率の向上とエネルギーの節約を通じて、産業におけるモーター制御を改善します。標準のケーブルは、VFDをモーターに接続する際にシステムの故障や電気ノイズを引き起こし、機器の寿命を短くする可能性があります。VFDケーブルはVFDシステムに適しており、VFDが作り出す電気環境を扱います。

このガイドでは、VFDケーブルの構成と、産業用途におけるEMCへの貢献について説明します。この知識は、モーターシステムの効率と寿命を延ばすのに役立ちます。

VFDケーブルとは？

VFDとVFDケーブルについて説明しましょう。可変周波数ドライブ（VFD）は、調整速ドライブ（ASD）とも呼ばれることがあります。調整速ドライブ（ASD）、周波数と電圧を変更することでACモーターの速度を制御します。基本的に、VFDはパルス幅変調（PWM）と呼ばれるものを使用して、DC電圧を高周波波に変換します。これにより、モーターにサイン波のような出力が生成されます。

この高速な電圧切り替えは、通常のケーブルでは対応できない3つの主な電気的問題を引き起こす可能性があります。

電圧スパイク：強力な電圧パルスがモーターから跳ね返ることがあります。これにより、DC電圧よりも高い電圧スパイクが発生し、モーターの絶縁を損傷する可能性があります。
電気ノイズ（EMI/RFI）：急速なスイッチングは、多くの電気ノイズを発生させ、これを電磁干渉（EMI）および無線周波数干渉（RFI）と呼びます。このノイズはケーブルから広がり、近くの他のデバイスに干渉する可能性があります。
充電電流：高周波により、ケーブルはコンデンサーのように動作します。これにより、高い充電電流が発生し、VFDが過負荷になり、予想より早くシャットダウンする可能性があります。

VFDケーブルはこれらの問題を解決するために作られています。通常のケーブルと何が違うのかは以下の通りです:

絶縁: 高品質の絶縁（XLPEやEPRなど）を備えており、高電圧スパイクに耐え、部分放電を減少させることができます。これらのケーブルはしばしば1000V以上の定格があります。
導体設定: 電力用の3本のワイヤーとシステムを接地する方法があります。これにより、ドライブに戻る高周波電流を制御するのに役立ちます。
シールド: 高周波ノイズが他のシステムに影響を与えないようにするための金属シールドがあります。

複雑な産業環境では、高パフォーマンスのVFDケーブルが、モーターを接続し、同時にデリケートな制御システムへの電磁干渉を防ぐために不可欠です。

VFDケーブルはどこで必要ですか？

VFDケーブルは、VFDがACモーターを制御するほぼすべての場所で必要です。これは、長いケーブル、繊細な制御セットアップ、または非常に重要な機器を扱う際に非常に重要です。

製造：コンベヤーベルト、ミキサー、ポンプなど、工場が化学製品、食品、自動車などを製造するために必要なものの至る所にあります。
HVACシステム：大きな空気処理装置、ポンプ、冷却塔ファンにあります。これにより、環境が適切に保たれ、エネルギーコストが節約されます。
水処理：ポンプや曝気装置で使用されるのは、電力を遠くまで供給する必要があり、SCADAシステムを干渉から保護する必要があるためです。
石油・ガス：過酷な環境でも長持ちするように設計されたポンプシステムで使用され、スムーズな稼働を維持します。
パルプ・製紙：精密なモーター制御とクリーンな電気環境が重要な高速機械で使用されます。

このような状況では、機器の故障、ダウンタイム、または電気的ノイズによるデータ問題のコストは、良好なVFDケーブルを使用するコストよりもはるかに高くなります。

VFDケーブルと電磁両立性（EMC）

VFDケーブルと通常のケーブルの主な違いは、電磁両立性（EMC）をどのように扱うかです。EMCとは、デバイスが他のデバイスに問題を引き起こすことなく、その電気環境でうまく機能できることを意味します。VFDシステムでは、これは主に特別なシールドによって行われます。

シールドが重要な理由

VFDからの電流パルスは、アンテナのように広がる電場を作ります。このノイズは近くの配線や電子部品に入り込み、データエラー、機器のシャットダウン、システムの問題を引き起こす可能性があります。

重要なのは、ノイズをケーブル内に留め、ノイズ電流が安全にドライブに戻る方法を提供することです。

VFDケーブルシールドの仕組み

VFDケーブルは、ノイズを抑え、戻り経路を提供するために特定の部品を使用します：

対称導体設計：良いVFDケーブルは、通常、3本の主要な電源ワイヤーと、3本の小さな接地ワイヤーまたは3本の電源ワイヤーを持つ中央接地ワイヤーを持っています。これにより、電圧パルスがバランスされ、充電電流の経路が提供されます。バランスの取れた設計は、接地電流とノイズを減少させます。
高カバレッジシールド：シールドはノイズに対する主要な防御です。これは、絶縁された電源導体の周りにある金属バリアです。
ブレイドシールド: これは通常、VFDにとって最良のシールドです。しっかりと編まれた銅のブレイドが広い面積（理想的には80％以上）をカバーし、高周波ノイズ電流がドライブに戻るための低抵抗経路を提供します。また、強くて柔軟です。
フォイルシールド: フォイルシールド（通常はアルミニウム/ポリエステルテープ）はケーブルの100％をカバーできますが、高抵抗と小さな表面積のため、高周波ノイズを戻すには銅のブレイドほど良くありません。一部の高級ケーブルは両方を使用しています: フルカバレッジのためのフォイルシールドと、強力で低抵抗の戻り経路のためのフォイルの上に編まれたシールド。
低抵抗接地端子: シールドは正しく接続されている場合にのみ機能します。ケーブルは、金属製ケーブルグランドまたは接地リングを使用して、VFDとモーターの両方で接地する必要があります。これにより、シールドは連続した低抵抗のエンクロージャーとなり、ノイズ電流が環境に放射されるのではなく、直接接地端子に流れます。正しく接地しないと、どんなに優れたシールドでもほとんど役に立ちません。

インストールのヒントと一般的な問題

最高品質のVFDケーブルでも、正しくインストールしなければ正しく機能しません。インストールを正しく行うことは、信頼性が高くEMCに準拠したセットアップにとって非常に重要です。

最高の結果を得るためのインストール方法は？

プロのようにVFDケーブルを扱う方法は次のとおりです：

配線を離す：実行してください。VFDの電源ケーブルを制御線、計装線、通信線に隣接させて配線しないでください。VFDケーブルからのノイズは、シールドされていても問題を発生させる可能性があります。少なくとも1フィート（約30cm）離すようにしてください。
接地が重要：シールドは両端で接地してください。ケーブルに付属の接地線を使用し、各端でシールドが完全に接続されていることを確認してください。不十分な接地は抵抗を増加させ、電流は機械のフレームなどを通って予期せぬ経路をたどる可能性があります。
短く簡潔に：VFDケーブルは、通常のケーブルよりも信号反射をうまく処理しますが、長いケーブルは依然として問題を引き起こす可能性があります。ケーブル長はできるだけ短くしてください。
曲げすぎに注意：ケーブルをきつく曲げないでください。きつい曲げはシールドを傷つけ、ノイズを漏らす可能性があります。ケーブルメーカーの曲げ半径に従ってください。
コンジットの活用：金属コンジットはシールド効果を高めることができます。ただし、内部には引き続きシールド付きVFDケーブルを使用してください。コンジットを接地し、適切に終端処理してください。

結論

VFDケーブルは単に電力を供給するだけでなく、干渉なしにすべてが連携して機能するように保つためのものです。ノイズを封じ込め、電流を安全にドライブに戻すことで、これらのケーブルはモーターを保護し、ダウンタイムを防ぎ、近くの電子機器を安全に保ちます。

VFDセットアップを計画する際は、必ず適切なVFDケーブルを選び、正しく取り付けるようにしてください。特に接地や物理的に分離することについて話したヒントに従えば、堅牢で効率的なモーター制御システムを持つことができます。

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About HEBEI-HUATONG Founded in 1993, HEBEI- HUATONG is a global cable manufacturing enterprise with production facilities located in Tangshan (Hebei Province, China), Busan (South Korea), Panama, Kazakhstan, Tanzania, Cameroon, and Angola. Its core product portfolio includes submersible pump cables for oil extraction, mobile flexible cables for port cranes, and marine engineering cables such as shipboard cables. The company provides robust support for the continuous, safe, and efficient operation of industrial sectors worldwide, including offshore and onshore oil & gas exploration, and material handling via port cranes.