Plusieurs variateurs de fréquence dans un procédé
En revanche, de l'eau et d'autres solutions sont utilisées pour refroidir le produit final tout au long des différentes étapes du processus de fabrication de l'acier. Les aciéries ont souvent leurs propres usines de traitement de l'eau sur site pour déplacer de grandes quantités d'eau et la purifier avant de la réintroduire dans le processus.
Ces applications de refroidissement et de filtrage de l'eau peuvent utiliser des variateurs de fréquence moyenne tension et employer plusieurs moteurs de 250–350 CV entraînés par des variateurs de fréquence basse tension (VFD). Une installation peut avoir 15, 20 ou plus de variateurs de fréquence basse tension dans un seul procédé d'usine, avec des variations importantes selon la taille et le type de l'installation. La présence de plusieurs variateurs si proches les uns des autres peut provoquer des ravages et augmenter le risque de dommages dans l'ensemble du système si les bons câbles et méthodes de terminaison ne sont pas correctement mis en œuvre.
Solutions de fils et câbles préférées
Compte tenu de ces considérations, les ingénieurs de spécification des aciéries préfèrent les conducteurs XLPE thermodurcissables basse tension, les câbles pour chemin de câbles à double certification UL, les câbles blindés UL Type MC et les câbles pour chemin de câbles blindés pour variateur de fréquence.
Conducteurs intérieurs thermodurcissables XLPE
Les conducteurs thermodurcissables XLPE sont fabriqués en polyéthylène réticulé au lieu de PVC nylon. En raison des produits chimiques impliqués, le XLPE moderne est beaucoup moins toxique que le PVC en cas d'incendie ou de décharge corona et il est plus résistant aux produits chimiques, à l'ozone et aux abrasions.
Les produits thermodurcissables ont une constante diélectrique inférieure à 3.5, ce qui confère au câble une plus grande capacité à résister aux courants de fuite et une résistance d'isolement nettement plus élevée. Cela permet au câble de gérer plus de pointes et de courants d'appel sur de plus longues périodes, tout en aidant à protéger les circuits critiques exposés à des interférences électriques dues à des courants de fuite élevés.
Les câbles XHHW-2, USE-2 et RHW-2 ont également une température nominale maximale plus élevée et une température nominale minimale plus basse que les alternatives thermoplastiques, ce qui permet de protéger le câble dans les installations à l'air libre. Ces câbles thermodurcissables ont une résistance à l'écrasement cinq fois supérieure à celle du PVC, ce qui en fait un câble plus durable.
Les conducteurs XLPE simples peuvent être utilisés dans des conduits, des chemins de câbles, des galeries de câbles et pour des installations en enterrement direct.
Câble pour chemin de câbles à double certification UL
Dans de nombreuses applications industrielles, les utilisateurs finaux optent pour le chemin de câbles pour faciliter l'installation et réduire les coûts d'installation. Les câbles pour chemin de câbles XLPE conviennent aux installations dans des chemins de câbles, soutenus par un câble porteur à l'air libre, des goulottes, des canaux, des conduits et des gaines.
Les ingénieurs peuvent spécifier un câble pour chemin de câbles approuvé UL 1277 pour une installation dans des aciéries. Cette certification UL exige que les câbles pour chemin de câbles utilisent un conducteur homologué 1 kV et passent un test Hipot c.a. à haute tension sur le câble terminé. Chaque conducteur isolé dans un câble fini doit résister à une plage de tension spécifiée pendant 1 minute sans rupture pour être adapté à une utilisation 1 kV.
Ces câbles 600 V/1 kV offrent une alternative économique pour les applications qui nécessitent un câble de basse tension mais qui sont exposées à des pointes de tension potentielles. Par exemple, un câble pour chemin de câbles 1 kV peut résister à une plus grande adversité électrique, l'impact d'un événement perturbateur sur le câble est moindre et le temps de récupération est plus rapide que dans un système moins résilient.
Le câble pour chemin de câbles à double certification UL offre également une flexibilité dans les constructions plus récentes. Avec l'apparition de nouveaux moteurs 575 V et 690 V, un câble pour chemin de câbles XHHW-2 standard peut désormais être utilisé en raison de sa certification 1 kV accrue. De plus, un câble pour chemin de câbles à double certification a un diamètre extérieur plus petit que les câbles pour chemin de câbles 1 kV traditionnels, ce qui le rend préférable dans les installations à espace limité.
Le câble pour chemin de câbles de Service Wire Company est également certifié TC-ER selon le National Electric Code. Il est autorisé à passer jusqu'à 6′ sans support continu, exposé à l'air libre. Cela permet au câble de passer du chemin de câbles à un moteur, évitant ainsi l'utilisation d'un conduit flexible.
Si nécessaire, un câble pour chemin de câbles blindé peut être installé dans les aciéries. Le blindage peut être appliqué en hélice ou longitudinalement sur le noyau du câble. Le blindage agit comme une cage de Faraday pour réduire le bruit électrique affectant les signaux et pour réduire les rayonnements électromagnétiques qui peuvent interférer avec d'autres dispositifs. Parmi les deux variantes, le blindage appliqué en hélice est plus courant dans les applications industrielles.
UL Type MC
Le câble blindé UL Type MC offre la protection et la durabilité requises pour les applications dans les aciéries sans nécessiter de conduit électrique. Il peut être installé dans un chemin de câbles, des racks, des supports ou comme remplacement économique pour les conduits et les fils, conformément aux spécifications du National Electric Code. L'armure métallique résiste également à la corrosion, ce qui le rend adapté aux zones exposées à l'humidité.
Les câbles de type MC utilisent une mise à la terre nue ou isolée de taille UL complète. Contrairement au type AC, l'armure en aluminium ou en acier galvanisé n'est pas utilisée comme mise à la terre de l'équipement, ce qui minimise les exigences en matière de douilles anti-court-circuit.
Service Wire est spécialisé dans les câbles blindés de type MC galvanisés et en aluminium à armure entrelacée. L'armure entrelacée est enroulée en hélice autour des conducteurs pour faciliter le pliage. La conception à verrouillage en S du câble lui confère une flexibilité et une maniabilité accrues dans les espaces restreints et les coins difficiles d'accès, contrairement aux conduits ou même aux armures soudées à ondulation continue.
Le type MC est également disponible avec des gaines ignifuges, résistantes à l'humidité et aux produits chimiques. Cette construction de câble convient à l'enfouissement direct, aux circuits d'alimentation dans les usines de transformation industrielles et aux environnements dangereux désignés comme Classe I–Division 2 et Classe II–Division 2.
Types de gaine
Le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène chloré (CPE) et le Low Smoke Zero Halogen (LSZH) sont les trois types de gaine les plus courants, offrant une couche de protection supplémentaire contre l'humidité, les produits chimiques, les abrasions et les flammes.
Le PVC est le matériau de gaine le plus courant, mais il ne possède pas les propriétés requises pour tous les environnements difficiles. Les gaines CPE et LSZH sont plutôt recommandées pour les applications industrielles.
Les gaines CPE sont conçues pour des utilisations nécessitant des niveaux plus élevés de résistance chimique et de lavage à grande eau. Les gaines LSZH sont ignifuges, émettent moins de fumée et pas d'halogènes ou de fumées toxiques, ne dégoulinent pas lorsqu'elles brûlent (ce qui aide à empêcher la propagation du feu à d'autres surfaces) et s'auto-extinguissent en l'absence de flamme directe.
Le polyéthylène chloré réticulé et les gaines Low Smoke Zero Halogen utilisent des polymères thermodurcissables, contrairement aux gaines standard en CPE ou en PVC. Bien que le choix de la gaine dépende de l'environnement dans lequel le câble est installé, des propriétés du composé, de la durée de vie du câble et des valeurs nominales requises, les gaines thermodurcissables sont mieux adaptées aux applications industrielles.
Câble pour chemin de câbles blindé pour variateur de fréquence
Les câbles pour variateur de fréquence peuvent être utilisés dans une large gamme de procédés au sein d'une aciérie, du refroidissement à la filtration de l'eau en passant par le laminage à chaud. La production d'acier laminé à chaud, par exemple, utilise de grands rouleaux pour déplacer un produit, parfois jusqu'à 200+ rouleaux, chaque rouleau individuel étant équipé d'un moteur de 10 CV alimenté par un variateur de fréquence basse tension. Avec autant de variateurs de fréquence dans l'usine, les ingénieurs de spécification doivent trouver une solution qui traite les interférences électromagnétiques, les courants vagabonds en mode commun et d'autres problèmes affectant couramment la longévité de ces variateurs.
La seule solution éprouvée est un câble blindé par bande de cuivre enroulée, équilibré électriquement, avec une isolation en polyéthylène réticulé (XLPE) conforme à la norme NFPA 79. Pour des performances optimales, un câble XHHW-2 600 V/1 kV ou RHW-2 2 kV présente d'excellentes propriétés diélectriques pour résister aux pics de tension générés en conditions de fonctionnement.
Terminaison appropriée
Bien que le choix du câble soit important pour réduire les effets des hautes fréquences, la terminaison et la mise à la terre correctes du système sont très critiques. Les tests sur le terrain ont révélé que le blindage en bande de cuivre du câble doit avoir une terminaison à la terre à 360° à la fois du côté variateur et du côté moteur du câble pour tenir compte d'une différence de potentiel de terre. Il est essentiel que la méthode de terminaison appropriée crée le chemin d'impédance le plus bas possible pour le courant et réduise considérablement les EMI conduites dans l'aciérie.
Des kits de terminaison pour le blindage en bande de cuivre du câble peuvent être utilisés avec des connecteurs de terminaison. Les kits de terminaison recommandés comprennent deux tresses de cuivre plates étamées qui fournissent un chemin de terre à faible impédance supplémentaire. Ces tresses doivent être installées longitudinalement le long du blindage en bande de cuivre, coupées à la longueur la plus courte et raccordées à l'intérieur du boîtier du moteur et du panneau arrière dans l'armoire du variateur.
Service Wire Company propose un cours en ligne complet sur les câbles pour variateur de fréquence, les méthodes de terminaison et les problèmes courants qui peuvent empêcher les variateurs de fréquence de fonctionner correctement, disponible gratuitement sur Service Wire Academy.
Conclusion
Une aciérie est un réseau complexe de procédés. Le moindre accroc peut avoir un effet d'entraînement sur l'ensemble de la chaîne de production. Le fil et le câble de cuivre basse tension adaptés sont une partie nécessaire de ce système qui se chevauche, et avec les connaissances et l'installation appropriées, ils peuvent contribuer à améliorer la stabilité et la productivité de toute usine industrielle.
