Jännitevälipiiritaajuusmuuttajan moottorikaapelin maksimipituuden määrittely

Työssä tutkitaan, kuinka pitkää moottorikaapelia on jännitevälipiiritaajuusmuuttajan kanssa mahdollista käyttää niin, että määritellyt reunaehdot vielä toteutuvat. Tavoitteena on tuottaa tietoa myynnille, markkinoinnille, tuotehallinnalle sekä tuoteylläpidolle siitä, miten taajuus-muuttaja toimii pidemmillä moottorikaapeleilla kuin valmistaja suosittelee. Tutkitut moottori-kaapelipituudet olivat 175…1025 metriä ja tutkitut laitteet nimellislähtövirroiltaan 2,4...25 A. Työssä aihetta käsitellään jänniteheijastusten näkökulmasta. Lisäksi tutkitaan moottorikaapelin pituuden vaikutusta taajuusmuuttajan eri komponenttien lämpenemiseen. Taajuusmuuttajan toiminnallisuutta arvioidaan moottorin suunnanvaihtojen avulla sekä turvallista toimintaa oikosulkutestein. Tutkittujen taajuusmuuttajien kohdalla on mahdollista käyttää taajuusmuuttajavalmistajan suositusta pidempiä moottorikaapeleita. Moottoriliittimien ylijännitteitä aiheuttavat jännite-heijastukset eivät aiheuttaneet raja-arvoja ylittäviä huippujännitteitä tutkituilla laitekokoon-panoilla. Myös lämpötilannousu oli maltillista tai jopa vähäistä taajuusmuuttajasta mitatuilla komponenteilla. Moottorisäätö havaittiin toimintakykyiseksi pidemmilläkin moottorikaape-leilla, tosin moottorin vääntömomentti heikkeni moottorikaapelien pituutta kasvatettaessa. Virranmittaus toimi hyvin myös pitkillä kaapeleilla, tuottaen vikalaukaisun kaikissa tehdyissä oikosulkutilanteissa. Moottorin ja taajuusmuuttajan melutaso nousivat moottorikaapelien pi-tuutta kasvatettaessa, vaikkakin moottorin käynti oli tasaista ja katkotonta Moottorikaapelin pituutta voidaan kasvattaa 325 metriin kaikissa tutkituissa laitteissa ilman, että mikään tutkittu ominaisuus vielä olennaisesti heikkenisi. Vielä 525 metrin moottorikaape-leita on mahdollista käyttää, mutta tällöin vääntömomentin tuotto on jo heikompaa.

In this Master’s thesis it is investigated how long motor cable can be used with a voltage source AC motor drive in order to fulfil certain boundary conditions. The goal of the thesis is to provide information for sales, marketing, product management and product engineering departments on the functionality of an AC drive equipped with a motor cable above recom-mended maximum motor cable lengths. The investigated motor cable lengths varied between 175 and 1025 meters. The AC drives rated for nominal output current 2,4…25 A were used in this research. The topic is presented from the voltage reflection point of view. Additionally, the heating ef-fect of the length of the motor cable to the drive components is investigated. The functionality of the drive is evaluated by changing the rotation direction of the motor. Safe functionality of the drive is ensured with short-circuit tests carried out in the motor end of the motor cable. According to the research results, it is possible to use longer motor cables than recommended, that is 150 meters, by the manufacturer of the drive. The voltage reflections, causing over-voltages in the motor terminals, did not exceed the maximum peak voltage limits set by the motor manufacturer. The temperature rise of the drive components investigated was moderate, even low. The motor control was found to be functional with all motor cable lengths tested. However, the rated motor torque had to be reduced as function of motor cable length. The current measurement functioned well with long motor cable by producing fault trips in re-sponse to short-circuits created in the motor end of the cable. The audible noise level of the motor drive was increased while the length of the motor cable was grown longer. According to the results of the work, the length of the motor cable can be increased until 325 meters in all drives investigated without significant diminishing in any of the tested capabili-ties of the drives. It is possible to use even motor cable lengths of 525 meters but motor torque production is compromised in that case.