Kısa devre koruması, AC (alternatif akım) dönüştürücüsüne giden güç kablosunu ve dönüştürücüdeki köprü doğrultucusunu korumak için gereklidir. Dönüştürücü, motor kablosu ve motorun kendisi için aşağı akımlı koruma sağlar.

 

Yerel kablolama kurallarına ve uygulama kurallarına uygun olarak yeterli güvenlik topraklaması da sağlanmalıdır. Temas potansiyellerini güvenli sınırlar içinde tutmak için AC dönüştürücüsünün ve AC motorunun metal çerçeveleri Şekil 1'de gösterildiği gibi topraklanmalıdır. AC dönüştürücüsünün şasisi, ortak güvenlik topraklama çubuğuna geri bağlanması gereken bir veya daha fazla koruyucu topraklama (PE) terminali ile donatılmıştır

 

Şekil 1 - Güç kaynağı, motor ve topraklama bağlantıları

 

Güç kaynağı kabloları

Değişken hız sürücüsü, VSD'nin mevcut akım değeri için yeterli olan bir kablo aracılığıyla güç kaynağına bağlanmalıdır. Kabloları seçerken Avustralya standardı AS 3008'e başvurulabilir. AC dönüştürücüsü, üç fazlı bir besleme kablosu (kırmızı/beyaz/mavi) ve koruyucu bir topraklama iletkeni (yeşil/sarı) gerektirir. Bu, bakır veya alüminyum iletkenli dört damarlı bir kablo anlamına gelir. Nötr iletken gerekli değildir ve genellikle frekans dönüştürücüye getirilmez.

 

AC dönüştürücüsü, güç kaynağı sisteminin düşük empedansına geri akan bir harmonik akım kaynağıdır. Bu iletilen harmonik akım, ek ısı kayıplarına ve parazite neden olduğu diğer elektrikli ekipmanlara taşınır. Manyetik akım ölçerler, termokupllar ve diğer mikroişlemci tabanlı ekipman gibi hassas elektronik aygıtlamalar (enstrümantasyonlar) ideal olarak, filtrelenmiş bir güç kaynağı olmadıkça aynı güç kaynağına bağlanmamalıdır. Ayrıca, güç kaynağı kablosundan parazit yayılabilir ve diğer devrelere bağlanabilir, bu nedenle bu kablolar hassas kontrol devrelerinden oldukça uzağa yönlendirilmelidir.

 

Güç kaynağı kablosu tercihen metal bir kanal veya kablo merdiveni içine döşenmeli ve harmonik akımlardan kaynaklanan EM alanların radyasyonunu azaltacak şekilde yerleştirilmelidir. Çelik tel zırhlı (SWA) kablolar özellikle bu amaç için uygundur. Güç kablosu korumasızsa kontrol ve iletişim kabloları güç kablosunun yaklaşık 300 mm mesafeye yerleştirilmemelidir. İletken boyutları, VSD'nin maksimum sürekli akım değeri, kısa devre değeri, kablo uzunluğu ve güç kaynağı sisteminin gerilimini dikkate alan normal ekonomik kablo seçim kriterlerine göre seçilmelidir. İlgili yerel güvenlik yönetmeliklerine kesinlikle uyulmalıdır.

 

Bununla birlikte, güç kaynağı kabloları ve yukarı akım trafoları için kablo kesit alanını seçerken, iletilen harmonik akımlardan kaynaklanan ek ısıtmayı karşılamak için en az %10'luk bir değer düşürme faktörü dahil edilmelidir. Dönüştürücüye bir besleme tarafı harmonik filtresi takılmışsa bu gerekli olmayabilir. Mümkünse üç tek iletkenli kablodan oluşan üç fazlı sistemlerden kaçınılmalıdır. Yonca konfigürasyonlu güç kabloları, daha düşük yayılan EM alanı üretir.

Dönüştürücü ve motor arasındaki kablolar

AC dönüştürücüsünden motora giden kablo, enversör tarafından yüksek frekansta modüle edilen anahtarlanmış bir PWM voltajı taşır. Bu, güç kaynağı kablosundan daha yüksek bir harmonik seviye ile sonuçlanır. Harmonik frekanslar 100 kHz ila 1 MHz frekans spektrumundadır. Motor kablosu tercihen blendajlı olmalı veya metal bir kanalın içine yerleştirilmelidir. Kontrol ve iletişim kabloları bu kabloya yakın yerleştirilmemelidir.

 

Yayılan EM alanların seviyesi, bir kablo merdiveni üzerine yatay olarak döşenen üç ayrı tek damarlı kablolar için, eşmerkezli ekranlı yonca kabloya göre daha yüksektir. AC dönüştürücüsü ile motor arasındaki kablo için önerilen boyut, tercihen güç kaynağı kablosuyla aynı olmalıdır.

 

Sebepler aşağıdaki gibidir:

• Daha sonraki bir tarihte aynı kablo, kablo pabuçları ve bağlantıları kullanılarak frekans dönüştürücüye paralel bir bypass cihazı eklemek daha kolay olacaktır.
• Motor kablosunun yük taşıma kapasitesi de harmonik akımlar ve ek olarak kapasitif kaçak akımlar tarafından azaltılır.

 

AC dönüştürücüsünün VSD'nin kablo ve motor için kısa devre ve aşırı yük koruması sağladığı unutulmamalıdır.

 

Hem güvenlik hem de gürültü azaltma için dönüştürücü ile motor arasında ayrı bir topraklama iletkeni önerilir. Motordan gelen topraklama iletkeni, dönüştürücünün PE terminaline geri bağlanırken dağıtım panosuna geri bağlanmamalıdır. Bu, toprak sisteminde dolaşan yüksek frekanslı akımları önleyecektir. Dönüştürücü ile motor arasında korumalı veya blendajlı kablolar kullanıldığında, kablo yaklaşık 50 m'den uzun olduğunda motor ucuna bir bariyer sonlandırma rakoru takmak gerekebilir.

 

Bunun nedeni, yüksek frekanslı kaçak akımların kablodan şönt kapasitansı yoluyla ekrana akmasıdır. Bu akımlar motor ve topraklama sisteminin diğer parçaları üzerinden geri dönerse parazit daha geniş bir alana yayılır. Kaçak akımların kaynağa en kısa yoldan, yani ekranın üzerinden dönmesi tercih edilir. Blendaj veya çelik tel zırh (SWA) hem konvertör ucunda hem de motor çerçevesinde topraklanmalıdır.

Kontrol kabloları

Kontrol kabloları normal yerel yönetmeliğe göre sağlanmalıdır. Makul gerilim düşüşü performansı için bunların en az 0,5 mm2'lik bir kesit alanı olmalıdır. Dönüştürücüye bağlı kontrol ve iletişim kabloları, EMI'den koruma sağlamak için blendajlı (korumalı) olmalıdır. Blendajlar sadece bir uçta, dönüştürücüden uzak bir noktada topraklanmalıdır.

Topraklama gereklilikleri

Daha önce bahsedildiği gibi, hem AC dönüştürücüsüne hem de motora yerel standartlarının gerekliliklerine göre güvenlik topraklaması sağlanmalıdır. Bu topraklamanın temel amacı, arıza koşullarında açıkta kalan metal parçalar üzerinde tehlikeli gerilimleri önlemektir.

 

Bu toprak bağlantılarını tasarlarken ve kurarken, aynı toprak bağlantılarıyla EMI'nin azaltılması gereklilikleri de sağlanmalıdır. Bir AC dönüştürücünün ana topraklama bağlantıları genellikle aşağıda gösterildiği gibi düzenlenir. Dönüştürücü üzerindeki PE terminali, genellikle dağıtım panosunda bulunan sistem topraklama çubuğuna geri bağlanmalıdır. Bu bağlantı, toprağa geri düşük empedanslı bir yol sağlamalıdır.

Yaygın kablolama hataları

Aşağıdakiler, VSD’ler kurulurken yaygın olarak yapılan bazı kablolama hataları:

• AC dönüştürücüsünden gelen topraklama iletkeni, kontrol kabloları ve diğer ekipman için güç kabloları gibi diğer kablolarla aynı kanal veya kablo merdiveninde döşenir. Harmonik akımlar hassas devrelere bağlanabilir. İdeal olarak, enstrüman kabloları ayrı metal kanallar veya çelik borular içinde döşenmelidir.
• AC dönüştürücüsüne giden besleme kablosunun veya diğer ekipmanın güç kablolarının yanından blendajsız motor kablosu döşenmesi. Yüksek frekanslı harmonik akımlar, daha sonra diğer hassas elektronik ekipmanlara iletilebilen güç kablosuna bağlanabilir. Diğer kablolar, motor kablosundan veya dönüştürücü güç kablosundan en az 300 mm ayrılmalıdır.
• AC dönüştürücüsü ile motor arasında aşırı uzun kablolar döşenir, bunlar 100 m'den uzun olmamalıdır. Daha uzun kablolar gerekiyorsa kaçak akımı azaltmak için motor filtreleri gereklidir. Alternatif olarak, anahtarlama frekansı azaltılabilir.