Подробное Описание
Преимущество одного кабеля
Традиционное подключение серводвигателя использует два отдельных кабеля:
- Силовой кабель: 4 жилы (3P+PE), 1,5–35 мм², 0,6/1 кВ — подключает силовой выход привода к обмоткам статора двигателя. Обычно неэкранированный или с общим оплеточным экраном для соответствия требованиям ЭМС
- Кабель обратной связи: много-парный экранированный сигнальный кабель — подключает энкодер двигателя к интерфейсу обратной связи привода. Двойное экранирование, низкая емкость
Комбинированный сервокабель объединяет обе функции в одном кабеле. Один отсек кабеленесной цепи, два разъема (по одному на каждом конце — комбинированный разъем силовой + обратной связи), один кабель для прокладки. Экономия места в кабеленесной цепи обычно составляет 25–35% по сравнению с двумя отдельными кабелями эквивалентной спецификации.
Перекрестные помехи между силовой цепью и обратной связью — проблема проектирования
Размещение трехфазной мощности двигателя (400–480 В, 10–40 А, ШИМ-переключение 4–16 кГц) и сигналов энкодера милливольтового уровня (RS-422, ±2 В дифференциально) в одном кабеле создает наихудший сценарий емкостных перекрестных помех. Решение трехступенчатое:
1. Физическое разделение слоев
Силовые жилы скручены во внутреннем концентрическом слое. Разделительный слой — обычно из ПУ или армированных арамидом заполняющих стержней — физически отделяет слой силовых жил от слоя пар обратной связи. Это увеличивает расстояние между источником помех (силовые жилы) и объектом воздействия (пары обратной связи), снижая паразитную емкость между ними. Толщина разделительного слоя обычно составляет 1,0–2,0 мм.
2. Индивидуальное экранирование пар
Каждая пара обратной связи имеет собственный экран из алюминиево-полиэфирной фольги с дренажным проводником. Это индивидуальное экранирование обеспечивает первую ступень защиты — емкостно связанные помехи от силовых жил перехватываются фольгой и отводятся на землю через дренажный проводник, а не наводятся на сигнальные жилы.
3. Общий оплеточный экран
Общая оплетка из луженой меди обеспечивает вторую ступень — она перехватывает любые помехи, проникшие сквозь индивидуальные экраны пар, и создает путь с низким импедансом на землю по всей длине кабеля. Оплетка также служит экраном ЭМС кабеля для силовых жил двигателя — сдерживая излучаемый ШИМ-переключением шум от силовых жил.
Выбор кабеля по мощности двигателя
Сечение силовых жил комбинированного кабеля должно соответствовать номинальному току серводвигателя:
| Мощность двигателя (типичная) | Длительный ток | Сечение силовых жил | Пары обратной связи | Прибл. наружный диаметр кабеля |
|---|---|---|---|---|
| 0,5–2 кВт | 1,5–5 А | 4 × 1,5 мм² | 4 пары (инкрементальный энкодер) | 12–14 мм |
| 2–5 кВт | 5–12 А | 4 × 2,5 мм² | 4 пары (инкрементальный энкодер) | 14–16 мм |
| 5–10 кВт | 12–25 А | 4 × 4 мм² | 6 пар (абсолютный энкодер) | 17–19 мм |
| 10–20 кВт | 25–45 А | 4 × 6 мм² | 6 пар (абсолютный энкодер) | 19–22 мм |
| 20–40 кВт | 45–80 А | 4 × 10 мм² | 8 пар (абсолютный + резольвер) | 23–26 мм |
| 40–70 кВт | 80–130 А | 4 × 16 мм² | 8 пар | 28–32 мм |
Двигатели большей мощности (≥70 кВт) обычно используют отдельные силовые кабели и кабели обратной связи, поскольку наружный диаметр комбинированного кабеля становится непрактичным для стандартных кабеленесных цепей и разъемов.
Производство комбинированных сервокабелей Yichi
- Проверенная емкость между силовой цепью и обратной связью: емкость между каждой силовой жилой и каждой парой обратной связи измеряется на первом образце каждой новой конструкции — проектная цель составляет ≤10 пФ/м на пару силовая-обратная связь. Чрезмерная связь указывает на недостаточное физическое разделение
- Общая оплетка испытана как экран ЭМС: общая оплетка испытывается на эффективность экранирования на частоте ШИМ двигателя (4–16 кГц) и гармониках. Оплетка должна обеспечивать ослабление ≥40 дБ на 30 МГц, чтобы кабель служил экраном ЭМС силового кабеля двигателя
- Подключение комбинированного разъема: комбинированные кабели требуют комбинированных разъемов силовая + обратная связь (обычно гибридные Siemens Signal/Power, гибридные Bosch Rexroth или специальные — по спецификации производителя). Мы предлагаем кабели с готовым разъемом и литыми соединителями по спецификации заказчика
- Испытание в кабеленесной цепи с подачей питания: испытание срока службы на изгиб (10 000 000 циклов) проводится с силовыми жилами под номинальным током — это имитирует термические + механические нагрузки реальной эксплуатации, а не только холодный изгиб