Кабели связи и передачи данных, специальные моторные и для промышленной робототехники от ведущего производителя HELUKABEL GMBH

Кабели для буксируемых цепей производства HELUKABEL

С  появлением  на  производстве  компьютеризированных станков и автоматизированных линий перед инженерами встает вопрос о передаче питания и управляющих сигналов на подвижные манипуляторы. Кабели, используемые для этих целей, прокладываются  в  буксируемых  цепях  и,  находясь  в  постоянном движении,  испытывают  сильные  поперечные  и  продольные механические нагрузки. Они должны иметь минимальный радиус изгиба, низкую истираемость и высокую прочность на растяжение. Помимо этого, учитывая специфику производства, материалы  оболочки  и  изоляции жил  должны быть стойки к воздействию температуры и попадающих на них материалов – масел, различных химических соединений, отходов производства  (металлическая пыль, древесная стружка и т.п.). К выбору кабеля для буксируемой цепи следует подходить с предельной внимательностью,  ведь  выход  его  из  строя  повлечет  за  собой остановку производства, а следовательно – значительные убытки, связанные с простоем линии.

Компания HELUKABEL, имея уже более 30 лет опыта в производстве кабеля для буксируемых цепей, предлагает в наличии со склада кабель трех типов: в ПВХ оболочке, в полиуретановой (PUR) оболочке и в оболочке, стойкой к воздействию органических жиров и микробов. Каждый кабель из этих трех групп обладает своим неоспоримым преимуществом, а наши специалисты всегда готовы помочь Вам в непростом выборе подходящего кабеля. Также следует отдельно подчеркнуть, что из каждой партии производимой продукции на заводе HELUKABEL выбирается образец для тестирования в собственной лаборатории на соответствие заявленным характеристикам. А они очень высоки – до 10 млн. циклов перемещения при скорости до 5 м/с и длине буксируемой цепи до 450 метров!

Кабель управления в ПВХ оболочке JZ-HF с изоляцией жил из ПВХ. Обладает усиленной устойчивостью к маслам и химическим соединениям. Оболочка трудновоспламеняемая и самозатухающая по стандарту МЭК 60332-1 (тип В). Имеет радиус изгиба 7,5 диаметра кабеля при гибкой проводке и вдвое меньший при фиксированной. Дополнительная оболочка жил из флиса обеспечивает прочность кабеля при механических нагрузках.

Кабель управления в полиуретановой оболочке MULTIFLEX 512 PUR в оболочке из полиуретана и изоляцией жил из термопластичного эластомера. Уникальные свойства материалов изоляции и оболочки позволяют данному кабелю сохранять гибкость при температуре от -40ºС  (при стационарной прокладке -50ºС) и радиус изгиба в 5 диаметров кабеля! Кабель устойчив к  воздействию  масел,  кислот,  щелочей, влиянию  погодных  условий,  гидролизу  и самое главное – выдерживает повышенные нагрузки  на  растяжение  и  изгиб.  Кроме того,  этот  тип  кабеля был протестирован в  лаборатории  на  заводе  HELUKABEL. Результаты теста – сохранение работоспособности после 10 млн. циклов перемещения. Мы  рекомендуем  данный  кабель  для использования  в  подвижных  частях  станков, роботов и автоматических установок.

Кабель  управления  SUPER-PAAR-TRONIC-C-PUR  в  полиуретановой  оболочке и изоляцией жил из термопластичного  эластомера.  Имеет  высочайшую устойчивость  к  маслам,  жирам,  химическим соединениям, ультрафиолету, погодным  воздействиям,  повышенным  механическим нагрузкам, не содержит галогенов, имеет  высокую  устойчивость к  биологическим  веществам. Минимальный  радиус  изгиба  от  4  диаметров  кабеля  (зависит  от  сечения).  Данный кабель  также  сохраняет  свою гибкость при  температурах от -40ºС.  Благодаря  парному  повиву  жил  и  экрану  из  медной луженой  проволоки  (плотное покрытие 85%), кабель обладает  великолепными  характеристиками по электромагнитной совместимости. Помимо  этого, HELUKABEL  производит  кабели  в  соответствии  с  высочайшим  стандартом  качества DESINA.  Это  многоцелевые кабели,  совмещающие  в  себе функции  питания  и  управления  и  выполненные  по  различным стандартам. Если Вам понадобится  подключить  частотный  привод,  робототехнику  или  производственные линии  импортного  производства  –  мы  предложим  Вам кабель,  соответствующий  в точности  приведенным  в  тех. паспорте характеристикам!

Помимо  кабельной  продукции  на  заводе  HELUKABEL выделено  подразделение,  занимающееся  производством буксируемых  цепей.  Мы  предлагаем  цепи  самой  различной конструкции для любых применений – для максимальной длины  перемещения,  с  максимальной защитой и т.п.

В статье приведены лишь некоторые  марки  кабелей,  производимых заводом HELUKABEL. Информацию о полном спектре выпускаемой кабельной продукции  и  широком  ассортименте аксессуаров  можно  получить, обратившись в СП «Торимэкс».

Кабели для современных  серводвигателей и частотно-регулируемых приводов

На сегодняшний день широкое распространение получили системы электроприводов с постоянным управлением крутящим моментом и скоростью вращения. Они дают возможность оптимально подстраивать  работу  электропривода  под  конкретные  нужды.  Стандартная система электропривода состоит из 3-фазного асинхронного электродвигателя и систем управления, построенных на частотных преобразователях.

Частотный преобразователь строится на двух устройствах, контролируемых  с  помощью  БТИЗ  (Биполярный  Транзистор  с  Изолированным Затвором): 1) выпрямителе, подключенном к 3-фазному переменному току заданной частоты f1 (например, 50 Гц), генерирующем постоянный импульсный ток; 2) инвертере, который преобразует сигнал постоянного тока в переменный с различными значениями напряжения и частотой f2 (от 0 до 400 Гц). Скорость серводвигателя может контролироваться через кабель управления с высокой точностью путем изменения частоты f2.

Недостатки системы

Большими преимуществами использования частотных преобразователей являются высокая точность и возможность постоянно управлять крутящим моментом и скоростью двигателя. Однако у такой системы управления есть и недостатки, которые также следует учитывать:

•  сильное  электромагнитное  излучение  кабеля  питания  электродвигателя;

• большие перенапряжения в кабеле питания;

• большие токи утечки и помех.

Высокий  уровень  электромагнитных  помех  обусловлен очень короткими интервалами включения и выключения БТИЗ и высокой частотой импульсов частотного преобразователя (до 20 кГц). Это приводит к искажению синусоидальности напряжения на выходе преобразователя. Сильное электромагнитное излучение, обусловленное в значительной мере кабелем питания электродвигателя, вызывает серьезные наводки на  элементы  распределительной  сети,  устройства  и информационные сети.

Европейский  стандарт  EN  61  800-3  (июль  2005) определяет  максимальный  уровень  электромагнитных помех  системы  сервопривода, обеспечивающий уверенный  прием    передаваемых  в  условиях  помех сигналов.  Стандарт  разграничивает  категории  применения на С1 «жилой сектор» и С3 «промышленный сектор»  и  устанавливает  максимально  допустимые уровни  помех  от  напряжения  радиопомех  в  частотном диапазоне от 0,15 – 30 МГц, а также излучаемых электромагнитных помех в частотном диапазоне от 30 до 1000 МГц. Описанное излучение может быть нейтрализовано путем применения хорошо экранированных кабелей и, в особых случаях, установкой дополнительных линейных фильтров.

Проблема с перенапряжениями

Другой проблемой являются нагрузки, вызванные перенапряжением. Напряжение, генерируемое преобразователем частоты, имеет основную волну приблизительно синусоидальной формы с частотой от 0 до 400 Гц в зависимости от скорости вращения электромотора. Однако в процессе работы также образуются более  высокие  гармоники  на  частотах  примерно  до 100 МГц. Сигнал основной частоты и более высоких гармоник передается по кабелю питания к электромотору.

Когда характеристический импеданс кабеля питания электромотора меняется, на концах кабеля образуются  импульсные  волны,  которые  в  свою  очередь создают  перенапряжение  вследствие  отражения  гармоник (т.н. эффект отраженной волны). Этот эффект возникает только при условии, что длина кабеля питания электромотора превышает длину волны гармоники. Если длина кабеля меньше длины волны гармоники,  то переходные процессы проявляются на  выходе частотного преобразователя. В результате  генерируется напряжение,  превышающее  номинальное  напряжение электромотора в 2 – 3 раза.  Эти скачки напряжения создают чередующие нагрузки на изоляцию кабеля питания электромотора.  Этот фактор должен учитываться при конструировании изоляции кабеля, чтобы избежать повреждений  (например,  повреждения  кабеля  вследствие образования дуги между жилой и экраном).

Высокие  частоты  на  выходе  преобразователя  означают появление больших емкостных токов утечки, протекающих по экрану и корпусу электромотора на землю, которые учитываются при определении сечения  проволоки  экрана  и  соединений  экрана.  Экран должен конструироваться  таким  образом,  чтобы чрезмерно  не  нагреваться  токами,  протекающими по  нему.  Особенно  при  большой  длине  кабеля  высокая  емкость на  землю может привести  к образованию  реактивных  токов,  воздействующих  на  частотный преобразователь. Из-за того, что инвертер имеет ограничение на перегрузки по  току, может оказаться невозможной  дальнейшая  передача  требуемой мощности на электромотор. Также особое внимание следует уделить надежному заземлению этих токов. Применение кабельных вводов HELUTOP® и соединение жилы заземления кабеля с шиной заземления помогает избежать описанной проблемы.

Реактивный ток не влияет на вращение электромотора и стекает на землю как ток утечки по экрану кабеля и металлическим частям электромотора. Он может также протекать  по шарикоподшипнику  вала  электромотора в  результате  повреждений,  например,  выдавливания колец шарикоподшипника.

Для  компенсации  описанных  выше  негативных эффектов технологии использования частотных преобразователей компания HELUKABEL®.  предлагает кабели  питания  электромоторов  с  оптимизированными характеристиками. В таких кабелях и используемые материалы, и конструкция специально адаптированы для этого применения.

HELUKABEL® TOPFLEX®-EMV-2YSLCY-J

Согласно требованиям по ЭМС (электромагнитной совместимости) по EN 61800-3 в кабеле используется двойное  экранирование  при  помощи  алюминиевой фольги и оптимизированной оплетки из  луженой медной проволоки с высокой степенью покрытия (около 80%). Особая приспособленность данного кабеля для сигналов  в  частотном  диапазоне  от  30  до  1000 МГц может  быть  подтверждена  простыми  сравнительными  измерениями  излучаемого  электромагнитного шума от неэкранированного кабеля питания и экранированного  ЭМС  кабеля  питания HELUKABEL®.  Для  низкого  частотного  диапазона  от  1  до  30 МГц высокая помехозащищенность  подтверждается  экстремально низким сопротивлением связи экранированного кабеля.

Намотка кабеля на барабаны после повива на заводе HELUKABEL.

Проведение тестов на эмс кабеля питания электромотора

Измерения  проводились  в  независимой  электромагнитной лаборатории.  Результаты  проведенных  измерений  уровня  помех показывают, что у кабеля питания электромотора HELUKABEL®  с  оптимизированным  экранированием  уровень  электромагнитного  излучения  значительно  ниже  допустимых  пределов  согласно норме EN 61 800-3. В то же время уровень излучения от неэкранированного кабеля ощутимо превышает предельно допустимые значения, особенно в области низких  частот.

Результаты измерений сопротивления связи RK (ОМ/КМ)

Марка кабеля:   TOPFLEX®-EMV 2YSLCY J 0.6/1kV

Производитель:  HELUKABEL® GmbH

В нижнем диапазоне частот от 1 до 30 МГц низкое сопротивление  связи  определялось  путем  измерения напряженности поля индустриальной помехи в окружающем пространстве. 

Изоляция  жил  у  кабелей  TOPFLEX®-EMV  и TOPFLEX® MOTOR-EMV  состоит  из  электрически высококачественных материалов на основе полиэтилена (ПЭ). Специальная изоляция была разработана для условий  постоянных  перенапряжений  относительно номинального напряжения преобразователя.

Номинальное напряжение: Uo = 600 В.

Максимально допустимое рабочее напряжение: Ub = 1200 В.

Выход  частотного  преобразователя  также  может быть оснащен электрическим фильтром для подавления  высокочастотных  гармоник  и  сглаживания  скачков напряжения.

Минимизация потерь в кабеле

Благодаря низкой диэлектрической проницаемости специальной изоляции жил кабели TOPFLEX®-EMV и  TOPFLEX® MOTOR-EMV  обладают  значительно меньшей  емкостью,  чем  традиционные  кабели  питания электромотора с ПВХ изоляцией. В результате этого емкостные токи утечки значительно уменьшаются, позволяя  передавать  мощность  от  преобразователя  к  электромотору  с меньшими потерями. Кроме того, высокое качество изоляции обеспечивает долгий срок службы кабеля. Дальнейшее улучшение характеристик кабеля обеспечивается его симметричной структурой с тремя сбалансированными силовыми жилами и желто-зеленой жилой, разбитой на три части  (3 + 3-жильная конструкция) в кабелях марок TOPFLEX®-EMV 3 PLUSи TOPFLEX® MOTOR-EMV 3/3 cables. Это еще больше оптимизирует  передачу  энергии  от  частотного  преобразователя  к  электромотору. Все описанные  кабели имеют белорусские  сертификаты  соответствия.

Кабели HELUKABEL SOLARFLEX® для солнечных батарей

Солнечная энергия – это неисчерпаемый возобновляемый источник экологически чистой энергии. Генерация электричества из солнечной  энергии  осуществляется при помощи  солнечных модулей – устройств,  преобразующих  солнечную  радиацию  в  электрическую своими  фронтальной  и  обратной  сторонами.  Солнечные  модули состоят  из  набора  электрически  соединенных  между  собой  фотоэлектрических  преобразователей,  представляющих  собой  полупроводниковые структуры с p-n-переходом. При попадании на преобразователи  светового  потока  в  них  возникает  электродвижущая  сила. Дальнейшая  задача  –  собрать  с  солнечных  модулей  электрическую энергию и передать ее потребителям с наименьшими потерями.

Правильный  выбор  электрического  кабеля  для  соединения  солнечных модулей и подключения к приборам позволит избежать ненужные потери. Сечение кабеля напрямую влияет на сопротивление  участка  кабеля. Кабель должен быть максимально  коротким.

Площадь поперечного сечения кабелей,  соединяющих  различные приборы, должна быть не менее 0,15 мм² на 1 метр и на каждый ампер. Т.е. кабель длиной 10 м для модуля, дающего ток 7А, должен быть не тоньше: 10м x 7А x 0,15 мм²/А*м = 10мм². Поскольку  с  кабелем  очень большого сечения трудно обращаться, иногда приходится мириться с более высокими потерями. Если часть  кабеля находится под открытым небом, то он должен быть устойчивым к плохим погодным условиям и к ультрафиолетовому излучению. При эксплуатации  в  зонах  повышенного содержания масел и веществ кабель должен быть маслостойким и устойчивым к химическим веществам.

Компания  HЕLUKABEL  разработала специальный кабель для подключения  солнечных  модулей и  приборов  –  SOLARFLEX®  –X PV1-F,  обладающий  отличными характеристиками и высокими показателями качества.

В  солнечных  батареях  между фотовольтаическими  модулями  протекает  переменный  ток. Особенно  высокие  требования безопасности  распространяются  на  кабели,  соединяющие  отдельные  модули  инверторы.  Существует  опасность  короткого замыкания, что приводит  к    возможности  возникновения на  его месте  электрической  дуги  или  возгорания.  Именно  поэтому  кабель  SOLARFLEX-X  PV1-F  производится  с  двойной  изоляцией из специального сшитого полимера и имеет очень крепкую и износостойкую оболочку, позволяющую использовать его как в стационарной,  так и  свободной прокладке. Расчетный  срок  службы кабеля  составляет  25  лет. Он  обладает  огнестойкостью  согласно VDE  0482-332-2,  DIN  EN  60332-1,  отличной  устойчивостью  к ультрафиолетовому  излучению,  озону,  различным  погодным  условиям, гидролизу, маслам и химическим веществам, не содержит галогенов.

Диапазон рабочих температур составляет от -40 до +90 ºС, что позволяет использовать данный кабель в самом широком диапазоне климатических зон. В стандартном исполнении оба слоя изоляции имеют черный цвет. Однако для удобства монтажа можно заказывать  кабель  с  внутренней изоляцией  красного или  синего цвета.

Надежное  соединение  очень  важно,  когда  мы  имеем  дело  с кабелем,  находящимся  под  напряжением  на  открытом  воздухе. А  если  учесть,  что  на  солнечной  батарее  требуется  соединить сотни модулей,  то  это  становится  непростой  задачей. Компания HELUKABEL предусмотрела это и разработала целую серию соединителей, ответвителей и соединительных коробок для быстрой и качественной сборки системы. Причем кабель можно заказать на заводе в уже собранном с разъемами виде.

Разъемы обеспечивают степень защиты IP68 и диапазон рабочих  температур от  -40 до +130  ºС, что обеспечивает надежность соединения даже если они окажутся в луже воды или раскалятся под солнечными лучами. Разъемы быстро и надежно фиксируются при помощи  резьбового  соединения,  что  значительно  экономит время при сборке системы.

Соединительные  коробки,  предлагаемые  для  серии SOLARFLEX,  обеспечивают  степень  защиты  IP67  и  оснащены бронзовыми  воздушными  фильтрами  для  предотвращения  образования конденсата. Они поставляются в комплекте с двумя защитными диодами, кабельными вводами и всеми необходимыми уплотнителями и крепежом.

Информация подготовлена по материалам публикаций технических специалистов HELUKABEL.