Múltiplos inversores de frequência em um processo
Por outro lado, a água e outras soluções são usadas para resfriar o produto final ao longo das várias etapas do processo de fabricação do aço. As usinas geralmente têm suas próprias estações de tratamento de água no local para transportar grandes quantidades de água e purificá-la antes de reinseri-la no processo.
Essas aplicações de resfriamento e filtragem de água podem usar inversores de média tensão e empregar vários motores de 250–350 HP acionados por inversores de frequência de baixa tensão (VFDs). Uma instalação pode ter de 15, 20 ou mais inversores de frequência de baixa tensão em um único processo da fábrica, variando significativamente de acordo com o tamanho e o tipo da instalação. Ter vários inversores tão próximos uns dos outros pode causar estragos e aumentar o risco de danos no sistema geral se os cabos e os métodos de terminação corretos não forem implementados adequadamente.
Soluções preferenciais de fios e cabos
Com essas considerações em mente, os engenheiros que especificam usinas siderúrgicas preferem condutores XLPE termofixos de baixa tensão, cabo de bandeja com dupla classificação UL, UL Tipo MC cabo blindado e cabo de bandeja blindado para inversor de frequência.
Condutores internos termofixos de XLPE
Os condutores termofixos XLPE são feitos de polietileno reticulado em vez de nylon de PVC. Devido às químicas envolvidas, o XLPE moderno é muito menos tóxico do que o PVC em caso de incêndio ou descarga de corona e é mais resistente a produtos químicos, ozônio e abrasões.
Os produtos termofixos têm uma constante dielétrica inferior a 3.5, conferindo ao cabo uma maior capacidade de resistir à corrente de fuga e proporcionando uma resistência de isolamento substancialmente maior. Isso permite que o cabo lide com mais picos e correntes de energização por períodos mais longos, ajudando a proteger circuitos críticos em risco de interferência elétrica de altas correntes de fuga.
XHHW-2, USE-2 e RHW-2 também têm uma classificação de temperatura máxima mais alta e mínima mais baixa do que as alternativas termoplásticas, ajudando a proteger o cabo em instalações ao ar livre. Esses cabos termofixos têm cinco vezes a resistência à trituração do PVC, provando ser um cabo mais durável.
Os condutores simples XLPE podem ser usados em eletroduto, bandeja de cabos, bancos de dutos e para instalações de enterramento direto.
Cabo de bandeja com dupla classificação UL
Em muitas aplicações industriais, os usuários finais estão migrando para a bandeja de cabos para facilitar a instalação e reduzir os custos instalados. Os cabos de bandeja XLPE são adequados para instalações em bandeja de cabos, suportados por fio mensageiro ao ar livre, eletrodutos, canais, eletroduto e dutos.
Os engenheiros podem especificar o cabo de bandeja aprovado pela UL 1277 para instalação em usinas siderúrgicas. Essa listagem UL exige que os cabos de bandeja usem um condutor reconhecido para 1 kV e passem em um teste de alta tensão CA Hipot no cabo finalizado. Cada condutor isolado em um cabo acabado deve suportar uma faixa de tensão especificada por 1 minuto sem ruptura para ser adequado para uso em 1 kV.
Esses cabos classificados para 600 V/1 kV oferecem uma alternativa de custo otimizado para aplicações que exigem um cabo de tensão mais baixa, mas estão em risco de picos de tensão potenciais. Por exemplo, o cabo de bandeja classificado para 1 kV pode suportar maior adversidade elétrica, o impacto de um evento disruptivo no cabo é menor e o tempo de recuperação é mais rápido do que em um sistema menos resiliente.
O cabo de bandeja com dupla classificação UL também oferece flexibilidade em construções mais recentes. Com o surgimento de novos motores de 575 V e 690 V, um cabo de bandeja XHHW-2 padrão pode ser usado agora por causa de sua classificação aumentada de 1 kV. Além disso, um cabo de bandeja com dupla classificação tem um diâmetro externo menor do que os cabos de bandeja tradicionais de 1 kV, tornando-o preferível em instalações com espaço limitado.
O cabo de bandeja da Service Wire Company também é classificado como TC-ER conforme o Código Elétrico Nacional. É permitido fazer a transição de até seis pés (6′) sem suporte contínuo, exposto ao ar livre. Isso permite que o cabo faça a transição da bandeja de cabos para um motor, evitando o uso de eletroduto flexível.
Quando necessário, o cabo de bandeja blindado pode ser instalado em usinas siderúrgicas. A blindagem pode ser aplicada em hélice ou longitudinalmente sobre o principal do cabo. A blindagem atua como uma gaiola de Faraday para reduzir o ruído elétrico que afeta os sinais e para reduzir a radiação eletromagnética que pode interferir em outros dispositivos. Das duas variações, a blindagem aplicada em hélice é mais comum em aplicações industriais.
UL Tipo MC
O cabo blindado UL Tipo MC oferece a proteção e a durabilidade necessárias para aplicações em usinas siderúrgicas sem a necessidade de eletroduto. Ele pode ser instalado em bandeja de cabos, racks, suportes ou como uma substituição de custo otimizado para eletroduto e fio, conforme especificado pelo Código Elétrico Nacional. A armadura metálica também resiste à corrosão, tornando-o adequado para áreas expostas à umidade.
Os cabos Tipo MC usam um condutor de terra nu ou isolado de tamanho UL completo. Ao contrário do Tipo AC, a armadura de alumínio ou aço galvanizado não é usada como terra de equipamento, minimizando os requisitos para buchas anti-curto.
A Service Wire é especializada em cabos blindados Tipo MC intertravados de alumínio e galvanizados. A armadura intertravada é enrolada em hélice ao redor dos condutores para facilitar a flexão. O design s-lock do cabo permite maior flexibilidade e manobrabilidade em espaços apertados e cantos de difícil acesso, ao contrário do eletroduto ou mesmo da armadura soldada continuamente corrugada.
O Tipo MC também está disponível com invólucros retardadores de chama, resistentes à umidade e a produtos químicos. Esta construção de cabo é adequada para enterramento direto, circuitos de alimentação em fábricas de processamento industrial e áreas perigosas designadas como Classe I–Divisão 2 e Classe II–Divisão 2.
Tipos de invólucro
O cloreto de polivinila (PVC), o polietileno clorado (CPE) e o baixo teor de fumaça e zero halogênio (LSZH) são os três tipos de invólucro mais comuns, fornecendo uma camada adicional de proteção contra umidade, produtos químicos, abrasões e chama.
O PVC é o material de invólucro mais comum, mas não possui as propriedades necessárias para todos os ambientes robustos. Em vez disso, os invólucros CPE e LSZH são recomendados para aplicações industriais.
Os invólucros CPE são projetados para usos que exigem níveis mais altos de resistência química e jato de líquido. Os invólucros LSZH são retardadores de chama, emitem níveis mais baixos de fumaça e não contêm halogênios ou vapores tóxicos, não pingam quando queimados (ajudando a evitar que o fogo se espalhe para outras superfícies) e se autoextinguem na ausência de chama direta.
Os invólucros de polietileno clorado reticulado e de baixo teor de fumaça e zero halogênio usam polímeros termofixos, ao contrário dos invólucros padrão de CPE ou PVC. Embora a seleção do invólucro dependa do ambiente em que o cabo é instalado, das propriedades do composto, da vida útil do cabo e das classificações necessárias, os invólucros termofixos são mais adequados para aplicações industriais.
Cabo de bandeja blindado para inversor de frequência
Os cabos para inversor de frequência podem ser usados em uma ampla gama de processos dentro de uma usina siderúrgica, desde resfriamento até filtragem de água e laminação a quente. A produção de aço laminado a quente, por exemplo, usa grandes rolos para mover um produto, às vezes até mais de 200 rolos, com cada rolo individual tendo um motor de 10 HP alimentado por um inversor de baixa tensão. Com tantos inversores de frequência dentro da usina, os engenheiros de especificação devem encontrar uma solução que aborde a interferência eletromagnética, a corrente de fuga de modo comum e outros problemas que afetam comumente a longevidade desses inversores.
A única solução comprovada é um cabo blindado com fita de cobre aplicada em hélice, eletricamente equilibrado, com isolamento de polietileno reticulado (XLPE) compatível com a NFPA 79. Para o melhor desempenho, um projeto de cabo classificado como XHHW-2 600 V/1 kV ou RHW-2 2 kV tem excelentes propriedades dielétricas para resistir a picos de tensão gerados durante as condições de operação.
Terminação adequada
Embora a seleção do cabo seja importante para reduzir os efeitos de alta frequência, a terminação e o aterramento adequados do sistema são extremamente críticos. Testes de campo revelaram que a blindagem de fita de cobre do cabo deve ter uma terminação de 360° para terra tanto na extremidade do inversor quanto na extremidade do motor do cabo para acomodar uma diferença no potencial de terra. É fundamental que o método de terminação adequado crie o caminho de impedância mais baixo possível para a corrente e reduza significativamente a interferência eletromagnética conduzida para a usina.
Os kits de terminação para a blindagem de fita de cobre do cabo podem ser usados com conectores de terminação. Os kits de terminação recomendados incluem duas cintas de aterramento trançadas de cobre estanhado que fornecem um caminho de aterramento de baixa impedância adicional. Essas cintas devem ser instaladas longitudinalmente ao longo da blindagem de fita de cobre, cortadas no comprimento mais curto e terminadas na parte interna da caixa do motor e na placa de montagem no painel do inversor.
A Service Wire Company oferece um curso on-line abrangente sobre cabo de inversor de frequência, métodos de terminação e problemas comuns que ajudam a evitar que os inversores de frequência tenham um desempenho adequado, disponível gratuitamente através da Service Wire Academy.
Conclusão
Uma usina siderúrgica é uma rede complicada de processos. O menor problema pode ter um efeito cascata em toda a linha de produção. O fio e cabo de cobre de baixa tensão correto é uma parte necessária desse sistema sobreposto e, com o conhecimento e a instalação adequados, pode ajudar a melhorar a estabilidade e a produtividade de qualquer instalação industrial.
