VFD 케이블

주파수는 전압 및 전류의 전력 펄스가 일정한 시간 동안 몇 번 발생했는지를 가리키는 용어로, 전력 펄스를 주파수주기라고 합니다. 단일 주파수주기의 전압은 양의 펄스와 음의 펄스를 하나씩 포함합니다. 전기로 작동하는 장비의 외부 전원의 경우 공장의 변압기를 통해 전압을 높이거나 낮출 수 있지만 주파수는 개별 국가의 규정에 따라 50Hz 또는 60Hz로 일정하게 유지됩니다.

드라이브 시스템을 구성하는 주요 부품 4가지는 전원, VFD, 케이블 및 모터입니다. 그 밖에도 성능을 향상하기 위해 보조 부품(예: 인코더 피드백 디바이스, 회전 속도계, 센서, 릴레이)를 포함하기도 합니다.

드라이브의 주된 역할은 모터의 가동, 작동 속도 및 정지 기능을 제어하는 전력 펄스를 전송하는 것입니다. 드라이브의 주파수를 높이면 모터의 속도도 증가합니다. 반대로 주파수를 낮추면 속도가 느려집니다. 모터의 속도를 조정하기 위해 VFD는 다음의 3단계를 실시합니다.

교류(AC)에서 직류(DC)로 전력을 변환한 후 다시 AC로 변환하는 경우, 변환 중의 전력 왜곡으로 인해 추가 전압 및 전류가 발생하여 모터의 과열 및 고전압 응력의 원인이 되기도 합니다. 민감한 클록 또는 타이밍 기능을 사용하는 기기는 모터 및 전원 공급 케이블의 손상으로 인해 장애가 발생할 수도 있습니다.

모터가 전력 펄스를 예측하고 속도 증가를 유지할 수 있도록 입력된 전류량을 정확하게 조절하는 것이 이상적입니다. 그러나 비선형 전력(동일한 수준의 전류 변화가 없이 전압만 변화)이 필요한 경우 전류가 모터의 요구사항을 제대로 지원하지 못해 고전압 응력 및 과열을 유발합니다.

예를 들어 반전(inversion)이 일어나면 전압이 0에서 650V로 상승했다가 0로 돌아오는 것을 초당 약 20,000회 반복해야 합니다. 이 과정에서 공칭 전압은 650V에서 2,000V 이상으로 오버 슈팅하기도 합니다. 전원 공급 케이블의 길이가 길면 일반적으로 케이블이 짧은 경우보다 더 크고 강렬한 전압 스파이크가 발생합니다.

모터 가동 초기에는 전류가 유입되면 모터와 전원 공급 케이블이 대형 커패시터의 역할을 할 수 있는데, 이 경우 정상 작동 수준까지 충전해야 합니다. 모터를 처음으로 통전시키면 최대 부하 전력 요건의 최대 6배를 소모하기도 합니다. 따라서 심각한 전압 강하를 방지하기 위해서는 설치한 케이블이 미국전선규격(American Wire Gauge)이 정하는 치수를 준수해야 합니다.

케이블 자체는 VFD 시스템에서 가장 중요한 부품이 되기도 합니다. 드라이브에는 자가진단 프로그램이 있기 때문에 전압 스파이크가 발생하면 장비가 오프라인 상태가 되어 단락 모터를 쉽게 찾아낼 수 있습니다. 전압 스파이크로 케이블의 절연피복이 손상을 입으면 전류가 편조 실드로 흐르게 됩니다. 이로 인해 엄청난 고열이 발생하고 편조가 불타 상당한 크기의 구멍이 생깁니다. 이 시점에서 케이블의 절연은 자동적으로 회복합니다. 이 과정은 케이블 전체가 고장날 때까지 케이블 길이를 따라 여러 위치에서 되풀이됩니다.

VFD 시스템의 부품에서 바람직하지 못한 전기적 상태를 경감하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 펄스 속도를 변경하거나 인버터를 더 느린 주파수로 전환하면 필터, 리액터 및 절연 변압기를 드라이브에 추가한 경우처럼 일부 고조파를 제거하는 것이 가능합니다. 그 대신 전원 공급장치에서 추가적으로 전압이 강하할 가능성이 있습니다. VFD 모터는 이중으로 절연되어 있기 때문에 절연 권선에 흠집이 나는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 전원 공급 케이블이 전원 왜곡으로 인한 고장을 방지하도록 설계된 경우, 시스템은 VFD가 생성하는 전력을 처리할 수 있어야 합니다.