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I variatori di frequenza (VFD - Variable Frequency Drives) controllano la frequenza e la tensione dell'alimentazione fornita a un motore elettrico trifase. Aumentano l'efficienza energetica e riducono lo stress sul motore fornendo un avviamento morbido, oltre a migliorare il controllo del processo e mantenere livelli costanti di coppia per adattarsi alle esigenze dei rispettivi carichi. I VFD sono utilizzati in una varietà di applicazioni, che includono sistemi di controllo del movimento, ventilazione, lavorazione meccanica e trattamento delle acque reflue. Sebbene efficienti ed efficaci, i VFD richiedono considerazioni specifiche sul cablaggio per massimizzare l'efficienza e prevenire interferenze elettromagnetiche con altri macchinari.
Le interferenze elettromagnetiche (EMI) sono una preoccupazione comune con i VFD che utilizzano transistor bipolari a gate isolato (IGBT) per fornire l'uscita a modulazione di larghezza d'impulso (PWM) necessaria per controllare il motore. Poiché i VFD commutano rapidamente la tensione DC fissa del bus per ottenere una frequenza variabile, l'impulso variabile creato può causare diversi problemi sia per il motore controllato dal VFD che per l'elettronica vicina. Fluttuazioni indesiderate della velocità del motore, errori di comunicazione ed eccezioni CPU sono tutti possibili. Le apparecchiature vicine possono anche subire distorsioni del segnale all'interno di sistemi che controllano pressione, flusso e temperatura, nonché guasti del sistema di controllo e interferenze nella trasmissione su frequenze televisive e radiofoniche, linee telefoniche e reti dati.
Gran parte della protezione EMI in un sistema azionato da VFD si basa sulla corretta selezione dei cavi. Per i cavi di segnale, i cavi a doppino intrecciato standard forniscono una certa protezione. Tuttavia, sono preferibili cavi a doppino intrecciato schermati specificamente progettati per ridurre le interferenze. Utilizzare un morsetto attorno allo schermo del cavo esposto per terminarlo a un'estremità, ma non terminare lo schermo attraverso la connessione a pigtail poiché ciò aumenterebbe l'impedenza ad alta frequenza e annullerebbe gli effetti dello schermo.
I cavi motore possono impiegare conduttori singoli instradati separatamente dai cavi di segnale e di alimentazione AC, ma il cavo di alimentazione schermato è una protezione più efficace contro i problemi EMI. Lo schermo del cavo motore convoglierà la corrente di disturbo verso il VFD e impedirà che prenda percorsi imprevedibili, che potrebbero intersecarsi e interferire con macchinari sensibili. La schermatura del cavo motore è terminata a entrambe le estremità. Tre conduttori di fase più terra in un condotto forniranno una certa protezione contro le EMI se il cavo motore schermato non è disponibile, ma i punti di contatto del condotto con altre apparecchiature potrebbero ancora condurre alcune interferenze.
Utilizzare cavi a doppino intrecciato e instradarli lontano dai conduttori di potenza per le comunicazioni seriali. Alcuni sistemi di comunicazione seriale richiedono cavi schermati, ma questi generalmente riducono la lunghezza del cavo prima che inizi a diminuire i tassi di dati. Oltre ai cavi a doppino intrecciato e a doppino intrecciato schermati, alcuni sistemi di comunicazione seriale proprietari impiegano i propri design di cavi.
La messa a terra al telaio dell'apparecchiatura è importante per minimizzare l'impedenza ad alta frequenza e prevenire che le correnti ad alta frequenza si disperdano nella rete di alimentazione. Un connettore di terra specifico tra il VFD e il motore azionato è ottimale, così come un punto di contatto diretto tra superfici metalliche. Se due superfici verniciate sono collegate, la vernice formerà una barriera contro una connessione di terra efficace.
In generale, i cavi che svolgono funzioni diverse non dovrebbero essere instradati parallelamente l'uno all'altro. Il cablaggio del motore, il cablaggio del segnale e il cablaggio di alimentazione tenderanno tutti a interferire tra loro, anche attraverso la schermatura, se esposti a significativa prossimità ed esposizione. In sistemi dove l'instradamento parallelo non può essere evitato, mantenere la massima distanza possibile tra i cavi e separarli con una partizione conduttiva messa a terra.
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