Kompatybilność elektromagnetyczna w zastosowaniach przemysłowych.pdf

C yan M agenta Y ellow blac K

napêdy i sterowanie

Kompatybilnoæ

elektromagnetyczna

w zastosowaniach przemys³owych

na tle produktów HELUKABEL

l przekszta³tnik Master Drive Motion

Control z kart¹ interfejsu SBM;

l silnik wykonawczy z enkoderem EQN

1325 EnDat (Heidenhain);

l po³¹czenie kablowe kablem o nastêpu-

j¹cym uk³adzie ¿y³:

TOPGEBER 500 [3 x (2 x 0,14) + 4 x

0,14 + 4 x 0,25 + 2 x 0,5], gdzie zgodnie ze

specyfikacj¹ firmy Heidenhain trzema pa-

rami skrêcanymi w oddzielnych, wewnêtrz-

nych ekranach przesy³a siê sygna³ dla to-

rów A i B czêci inkrementalnej enkodera

oraz sygna³ czujnika temperatury. Parami

0,14 mm 2 sygna³y synchronizacji i dane

o liczbie wykonanych obrotów (kana³ mo-

demowy), par¹ 2 x 0,5 zasilanie, a pozosta-

³ymi kontrolê zasilania i wewnêtrzny ekran.

Obecnie stosowane falowniki PWM

generuj¹ w po³¹czeniu kablowym z silni-

kiem falê prostok¹tnych impulsów napiê-

cia o amplitudzie ok. 600 V i czêstotliwoci

rzêdu kilku kHz. Przebieg ten stanowi

R OBERT P ASTUSZKA , M AREK T RAJDOS

Wzrastaj¹ce potrzeby rynku wynikaj¹ce z zagro¿eñ niestosowania w aplikacjach za-

sad kompatybilnoci elektromagnetycznej powoduj¹ zwiêkszenie zainteresowania pro-

duktami kablowymi o specjalnej konstrukcji. Rola kabli w uk³adzie znacz¹co ronie,

jeli spojrzymy na instalacjê pod k¹tem zak³óceñ w pracy wynikaj¹cych z wystêpowa-

nia paso¿ytniczych zjawisk elektromagnetycznych, towarzysz¹cych pracy urz¹dzeñ

elektrycznych i elektronicznych. Problem rozszerza siê wraz z rosn¹cymi zniekszta³-

ceniami przebiegów elektrycznych, które wynikaj¹ z nasycenia obwodami energo-

elektronicznymi, a tak¿e z powodu rosn¹cych czêstotliwoci przesy³anych sygna³ów.

Co gorsze, zagadnienie coraz bardziej rozszerza swój zasiêg terytorialny, obejmu-

j¹c nie tylko tereny przemys³owe, lecz równie¿ i to ze zwiêkszon¹ si³¹ obszary

biurowo-mieszkalne (komercyjne).

aj¹c na wzglêdzie star¹ prawdê,

¿e ³añcuch jest tak mocny, jak

jego najs³absze ogniwo, mo¿-

na pokusiæ siê o stwierdzenie, i¿ niezale¿-

nie od ceny i stopnia komplikacji urz¹dzeñ,

które ³¹czy kabel, jest on równie istotny

jako ród³o zak³óceñ. Byæ mo¿e do po³¹-

czenia kablowego nale¿y przy³o¿yæ jesz-

cze wiêksz¹ wagê, ze wzglêdu na fakt, ¿e

dystans, który pokonuje, mo¿e byæ znacz-

ny i jego droga mo¿e przebiegaæ w re-

jonach innych urz¹dzeñ oraz tras kablo-

wych.

Rys. 1.

TOPGEBER 500

napotkaæ w uk³adaniu przewodów w ko-

rytach, szczelinach maszyn, aby doprowa-

dziæ sygna³ lub napiêcie do czujnika lub

elektrozaworu i aby nam, Kowalskim, upro-

ciæ ¿ycie, producenci kabli postanowili

w jedn¹ oponê zewnêtrzn¹ w³o¿yæ ró¿ne

przekroje kabelków, a w celu jasnego roz-

poznawania, który drucik do czego, wpro-

wadzili kolorowe kody informuj¹ce, jaki ko-

lor jest za co odpowiedzialny, co powodu-

je znaczne oszczêdzanie czasu w szukaniu

w dokumentacji co-do-czego. W naszym

kraju coraz czêciej dostarczane maszyny

okablowane s¹ zgodnie z w/w standardem.

Desina jest ju¿ na rynku polskim (patrz te¿:

www.desina.de ).

znaczne ród³o zak³óceñ elektromagne-

tycznych i, co za tym idzie, kabel powinien

byæ ekranowany (³¹cznie z prawid³owym

rozwi¹zaniem zakoñczeñ po³¹czenia).

Nale¿y rozwi¹zaæ nastêpuj¹ce problemy:

l odizolowanie otoczenia kabla od ród³a

emisji (podwójny ekran folia + oplot);

l zastosowanie bezpiecznej izolacji dla

przebiegu o podwy¿szonej amplitudzie

w stosunku do typowego napiêcia sie-

ciowego;

l obni¿enie paso¿ytniczej pojemnoci ka-

bla, która ma znaczenie dla kilkuherco-

wej czêstotliwoci przebiegu napiêcia

i uzyskanie symetrii obci¹¿enia;

l zapewnienie odpornoci na czynniki

rodowiskowe.

Rozwi¹zanie przynosi kabel typu TOP-

FLEX-EMV, który jest dostêpny w trzech

wersjach: zwyk³ej, odpornej na promienio-

wanie ultrafioletowe (obydwa w uk³adzie

¿y³ 3 fazy + PE) oraz w wykonaniu 3 PLUS

(3 ¿y³y fazowe i 3 symetrycznie rozmiesz-

czone ¿y³y PE o sumarycznym przekroju

0,5 ¿y³y fazowej).

W przypadku zastosowania kabla Top-

flex nale¿y przeprowadziæ po³¹czenia do-

datkow¹ ¿y³¹ PE, znajduj¹c¹ siê z natury

rzeczy na zewn¹trz ekranu. Pozwala to na

rozdzielenie potencja³u PE dla potrzeb kom-

patybilnoci elektromagnetycznej (we-

Przegl¹d kabli ekranowych

W ofercie firmy HELUKABEL znajduj¹

siê kable ekranowane, które mo¿na podzie-

liæ na trzy grupy:

n Kable sygna³owe s³u¿¹ce do przeno-

szenia danych, ma³ych sygna³ów napiê-

ciowych lub pr¹dowych; kable te maj¹ na-

piêcie pracy 300/500 V i nie mog¹ byæ wy-

korzystywane np. do zasilania falownika

(przemiennika czêstotliwoci); w tej gru-

pie przewodów znajd¹ Pañstwo zarówno

¿y³y kolorowe: Tronic-Cy (LIY-CY), jak

i numerowane F-CY-OZ (LIY-CY).

n Kable si³owe napiêcie pracy 06/1 kV

i, jak sama nazwa wskazuje, zastosowanie

w przemyle maszynowym, przy tamach

produkcyjnych; z tej grupy przewodów

proponujemy Jz 600-Y-CY EMC, dosko-

nale nadaj¹cy siê np.: do urz¹dzeñ klima-

tyzacji; jest odporny na promienie UV, co

powoduje d³ug¹ ¿ywotnoæ przewodu na-

ra¿onego na promieniowanie UV.

n Kable z³o¿one, zgodne ze standardem

DESINA Potrzeba matk¹ wynalazków

wszyscy wiemy, jakie problemy mo¿emy

Przyk³adowe zastosowania

W przypadku napêdów technologicz-

nych o precyzyjnie regulowanej prêdko-

ci lub po³o¿eniu wa³u silnika konieczne

jest zastosowanie uk³adu zamkniête-

go sprzê¿eniem wrotnym. W tym celu wy-

korzystuje siê przemiennik czêstotliwoci

z odpowiednim interfejsem (karta opcjo-

nalna) oraz silnik wykonawczy z zabudo-

wanym enkoderem wieloobrotowym/abso-

lutnym.

Specjalistyczne rozwi¹zanie SIEMEN-

SA przewiduje w takim przypadku nastê-

puj¹c¹ konfiguracjê:

Napêdy i Sterowanie Nr 11/2002 str 48

C yan M agenta Y ellow blac K

napêdy i sterowanie

Rys. 2.

TOPFLEX-EMV

Przewody wiat³owodowe

Generalnie przesy³anie sygna³ów

za pomoc¹ wiat³owodów pozwa-

la unikn¹æ zak³óceñ oraz zapewnia

separacjê galwaniczn¹, lecz jak

uczy praktyka i wiat³owody nie

s¹ w pe³ni odporne na zak³ócenia

o wielkich czêstotliwociach.

wiat³owodowe kable przeznaczo-

ne do transmisji danych tworz¹ rodzinê o wspólnej nazwie HE-

LUCOM ® . Nale¿¹ do nich kable przeznaczone do zastosowañ

wewnêtrznych i zewnêtrznych, a tak¿e kable o specjalnych w³a-

ciwociach:

l HELUCOM Mobil przystosowane do po³¹czeñ ruchomych;

l HELUCOM ADSS niezawieraj¹ce ¿adnych metali, do zastoso-

wañ we wspó³pracy z antenami;

l specjalnie przystosowane do uk³adania w ziemi;

l zorientowane na sieci komputerowe;

l o konstrukcjach wzmocnionych mechanicznie;

l odporne na specyficzne czynniki rodowiskowe (chemiczne,

UV itd.).

Dostêpne s¹ oczywicie kable zawieraj¹ce wiat³owody szkla-

ne i plastikowe.

Firma HELUKABEL oferuje tak¿e specja-

listyczne narzêdzia oraz akcesoria i podsta-

wowe wyposa¿enie sieci wiat³owodo-

wych. Elementy te zosta³y zebrane i omó-

wione w specjalistycznym katalogu: Data

and Network Technique.

wn¹trz ekranu), i ochrony przeciwpora¿eniowej (na zewn¹trz ekra-

nu).

Uzyskujemy wówczas efekt przep³ywu pr¹du pojemnociowe-

go w przeznaczonych do tego wewnêtrznych ¿y³ach PE, nato-

miast zewnêtrzne po³¹czenie PE, przy prawid³owo uziemionym

ekranie, powinno byæ wówczas wolne od przep³ywu pr¹du

w stanie bezawaryjnym.

Mo¿liwe jest wówczas równie¿ prawid³owe dobranie przekroju

przewodu PE dla ochrony przeciwpora¿eniowej (tzn. powiêkszo-

ny przekrój).

W wielu przypadkach ekranowania wymagaj¹ równie¿ kable

do po³¹czeñ ³añcuchowych (wielokrotnego zginania), aby osi¹-

gn¹æ efekt zachowania zasad EMC dla ca³oci uk³adu.

Rys. 3. JZ-HF-CY

Zapewniæ to mog¹ kable rodziny JZ-HF-CY o wysokiej klasie

giêtkoci.

Bardzo wytrzyma³y na tarcia oraz rozrywanie dla przyk³adu

mamy przewód o przekroju 6mq, klasa giêtkoci 5 posiada 84

x 0,3, natomiast klasa giêtkoci 6 ma 192 x 0,2. Naturalnym zjawi-

skiem jest, ¿e im wiêcej drucików, tym ³atwiej wyginaæ przewód.

Przewody te posiadaj¹ ekran zgodny z EMC. Produkowane s¹ ze

specjalnych domieszek, aby uzyskaæ optymaln¹ giêtkoæ. Prze-

wody z rodziny JZ-HF-CY produkowane s¹ równie¿ w oponie

zewnêtrznej z poliuretanu.

Helukabel gwarantuje 85% pokrycia ekranem dla przewodów

i kabli w ekranie.

Nale¿y równie¿ zwróciæ uwagê na nowoczesne wykonania ogól-

nie znanych kabli ekranowanych. Do takiego rodzaju nale¿y zali-

czyæ kable sieci PROFIBUS. Od kabli tych oczekujemy:

l wysokiej klasy ekranowania;

l odpornoci na specyficzne warunki pracy (instalacje zewnêtrz-

ne, uk³ady, w których nastêpuje ci¹g³e zginanie itd.);

l ³atwego monta¿u przy zminimalizowaniu mo¿liwoci uszkodze-

nia kabla w czasie obróbki koñcówek.

W tym celu opracowano wersjê kabla PROFIBUS SK o zwiêk-

szonej ³atwoci obróbki.

Rys. 4.

PROFIBUS SK

Napêdy i Sterowanie Nr 11/2002 str 49

Rys. 5.

Ucinaczka do SK

C yan M agenta Y ellow blac K

napêdy i sterowanie

Rys. 6.

HelucomMobil

równie¿ po³¹czenie funkcji ochrony mecha-

nicznej i EMC typu SPR-EDU-AS.

Cenne uzupe³nienie stanowi¹ tak¿e

elementy do ³¹czenia powy¿szych os³on

(typu Tube connectors T&B) oraz wpro-

wadzania ich do obudów (typu US).

Podsumowanie

Jak pokazano wy¿ej, wraz z rosn¹cymi

wymaganiami w zakresie kompatybilnoci

elektromagnetycznej udzia³ kabli ekra-

nowanych w aplikacjach przemys³owych

i w strefie nieprzemys³owej wzrasta. Do-

skonalszym przewodom towarzyszy dyna-

miczny rozwój akcesoriów uzupe³niaj¹-

cych, które stanowi¹ obecnie nieodzow-

n¹ czêæ kompletnego po³¹czenia kablo-

wego. Powstaje jedynie problem stosowa-

nia w³aciwych materia³ów w celu uzyska-

nia maksymalnej zgodnoci z zasadami

kompatybilnoci zarówno EMC, jak i ro-

dowiskowej. Przy czym na uwagê zas³u-

guje fakt dostêpnoci pe³nego asortymen-

tu wraz z informacj¹ techniczn¹ u jednego

dostawcy (producenta).

Zapraszamy do samodzielnego skon-

frontowania cen opisanych asortymentów

specjalistycznych z mo¿liwociami znacz-

nego podwy¿szenia niezawodnoci kom-

pletnych i nowoczesnych rozwi¹zañ pro-

jektowych, w których je zastosowano.

Rys. 7. ADSS

Akcesoria uzupe³niaj¹ce

ekranowe

Praktyka* pokazuje, ¿e po³¹czenie kablo-

we poprowadzone nawet wysokiej jakoci

przewodem mo¿e okazaæ siê niezadowala-

j¹ce z punktu widzenia kompatybilnoci

elektromagnetycznej, je¿eli nie jest ono

uzupe³nione odpowiednimi akcesoriami

i nie wykonano w³aciwych czynnoci

monta¿owych, takich jak na przyk³ad po-

³¹czenie uziemiaj¹ce ekranu dla pe³nego

k¹ta opasania.

Produkowane s¹ oprócz zwyk³ych me-

talowych, niklowanych d³awików równie¿

specjalne konstrukcje uwzglêdniaj¹ce wy-

magania zwi¹zane z EMC**, to znaczy po-

zwalaj¹ce na uziemienie ekranu kabla na

pe³nym obwodzie. S¹ to d³awice:

l typu HSK-MS-E podstawowe;

l typu HSK-ME-D z metalizowanym za-

ciskiem;

l typu HSK-MZ-E z dodatkow¹ mo¿li-

woci¹ mechanicznej ochrony kabla

przed wyrwaniem;

l typu HSK-INOX ze stali nierdzewnej;

l typu STS/F do wprowadzenia kabla

p³askiego.

Metalowe zamkniêcia otworów obudów

typu VS oraz metalowe adaptery i reduk-

cje rednicy otworów typu RE.

Dostêpne s¹ równie¿ w du¿ym wyborze

os³ony ekranowe do kabli, które mog¹ sta-

nowiæ w³aciwy ekran dla wi¹zek kablo-

wych plecionka ekranowa Cu lub ekran

uzupe³niaj¹cy, stanowi¹cy jednoczenie

dodatkow¹ ochronê mechaniczn¹ lub che-

miczn¹ w formie oplotu ze stali lub spi-

ralny (tzw. peszel typu M i SPR-AS, a tak-

¿e Anaconda SEALTITE). Mo¿liwe jest

Helukabel

tel. 022-725 66 50, 725 66 51

fax 022-725 66 82

e-mail: biuro@helukabel.pl

Internet: www.helukabel.pl

* We wszystkich miejscach niniejszej publikacji s³owo praktyka implikuje generalnie

równie¿ s³owo teoria i na odwrót, poniewa¿, jak ka¿da rzetelna praca, harmonijnie ³¹czy

ona jedno i drugie (przyp. aut.).

** EMC angielski skrót oznaczaj¹cy kompatybilnoæ elektromagnetyczn¹, ze wzglêdu na

szczup³oæ miejsca chêtnie stosowany, w tym przez autorów, zamiast polskiej przyd³ugiej

nazwy (przyp. aut.).

T-System Projekt

tel. 042-678 02 66

Rys. 8

Nakrêtka

zewnêtrzna

Zacisk

Uszczelka

d³awika

Laczki

Napêdy i Sterowanie Nr 11/2002 str 50

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: