近二十年来变频调速电机在国内外有很大的发展，年增长率略超过10% ，而直流传动年增长率为3-4% 。变频电机具有较多的优点，如设备投资费用少，结构简单，体积小，成本低，节能，调速范围大，具有恒功率、恒转速的特性，使用方便，容量大等等。因此当前在冶金、矿山、铁路等工业方面广泛地使用，近在家用电器同样也大量应用。变频调速技术关系到变频电机、变频电源和连接电缆，这段电缆长度并不很长，截面也不很大，绝缘性能属于电力电缆范畴，因为实际的工作频率为30～300 Hz ，常简称为变频电缆，当前常选用交联聚乙烯为绝缘材料。大概三十年前，电缆研究所开发和生产过中频电缆，这也可称得上是目前变频电缆的前身，其工作频率为100～400 Hz ，提供电源的设备是由直流电机驱动的中频发电机组，改变直流电机转速来调节发电机的输出频率，中频电压的波形能维持形状规则的正弦波，当时电缆的设计思路是降低线路阻抗和集肤效应，采取同轴电缆和扩大内导体直径，电缆在冶金工业上应用效果十分良好。目前的变频电源是通过可控硅元件调频，较大程度上改变了波形特性，从而对电机和电缆带来了新问题。

　　一、变频电缆的工作特点

　　1.脉冲电压对绝缘的影响 变频电源的频率调节范围较宽，不论频率高低，具有一个主频率的波形轮廓，它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压数倍，电缆越长，幅值越高，若电缆绝缘放心系数不高，可能被击穿。石油开采用3000多米长的潜油泵电缆，在工频下能长期正常运行，可是在变频条件下，电缆才投入运行数小时即发生击穿，说明脉冲过电压的危害性，所以预防是必要的。由于交联绝缘电力电缆的耐压水平较高，电缆长度一般在300米以内，多年来的运行未发生击穿事件，尽管如此，绝缘厚度及工艺应加以重视，实心绝缘是可靠的，绕包绝缘是不适合的。

　　2.电缆本体对外发射电磁波 一般变频家用电器为单相供电，长度很短，功率也较小，设计时已将变频电源、连接电缆和变频电机一并设置在金属壳内，抑制了电磁波对外发射。但是在工业领域内，电机功率较大，连接变频电机和变频电源之间的电缆长度长，在工作时电缆就是高频电磁波向外发射的有效载体，对于周围邻近地区的通信工具(如无绳电话)或调幅接受器(如收音机调幅波段)将产生干扰，有时情况也比较严重，称之为电磁波的环境污染，国外早已对这种电缆提出要求，国内也很重视，目前各电缆厂制订了企业标准，今后将会统一制订行业标准。

　　3.中性线电流的叠加 完整的三相正弦供电系统，当三相电流平衡时，其中性线的电流为零，若出现三次谐波，则三次谐波的电流分量在中性线内不存在相位差，所以直接叠加成分量得三倍。若变频原供电对象是三个单相变频电机，而且处于三相功率分布平衡状态，则中性线电流更大，中性线截面应不小于相截面。

　　二、变频电缆的结构及附加试验讨论 了解变频电缆工作特点之后，就不难从电缆结构改进来解决上述三个问题。

　　1.绝缘的电气击穿问题 变频电机大量应用后，大多数情况选用一般电力电缆，如聚氯乙烯绝缘、护套电缆或交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆，由于电缆本身耐压水平较高，很少发生电缆本体击穿。这与上述深井油泵电缆击穿事故显然不同，深井油泵电缆采用聚酰亚***/聚全氟乙丙烯复合薄膜绕包烧结和乙丙橡胶双层绝缘，从厚度和绝缘密实来看并不理想，油泵电缆长度超过3千米，油井的工作环境严酷，电缆处在高温、高压、含油和含水的条件中工作，其绝缘性能比较脆弱，当运行过程中受到多种恶劣因素的侵蚀后发生电、热因子交错作用而导致绝缘击穿。为何电缆在工频下能长期运行而变频下几小时内击穿? 这决不是老化问题，基本上可归结于高频脉冲电压的影响。一般陆用情况下，采用聚氯乙烯绝缘并不理想，因为其介质损耗偏大。交联聚乙烯绝缘较为满意，它兼有机、电、热等优良性能。电缆绝缘厚度可采用1kV 电压等J的规定，若适当加厚，当然更为可靠，这对变频电缆更为有利。

　　2.高频电磁波对环境污染问题 虽然目前没有规范规定电缆发射电磁波造成环境污染的考核指标，但抑制对外高频干扰是须做到的。对于四芯低压电缆，先是改善绝缘线芯的排列，假如电缆的四个芯直接成缆，是不对称结构，如果将D四芯分解为三个截面较小的绝缘芯，把三大三小线芯对称成缆，二种情况相比较，对称型比较有利。D二应认为更重要的是加强总屏蔽结构。制造者习惯采用铜线编织屏蔽，实际上这并不是好方法，材料消耗大、加工速度慢、屏蔽效应不是理想。采用铜带搭盖纵包并轧纹是较为XJ的结构和工艺，形成了全封闭金属层，只要厚度适当，可达到有效的屏蔽功能。而这种工艺及其所用的材料在光缆领域中已十分普遍，铜带厚度不能太薄，以保证抑制电磁波对外发射。

　　3.屏蔽层接地措施 屏蔽层接地良好是抑制电磁波对外发射的必要条件，铜线编织屏蔽的接地方式较容易解决，而纵包铜带轧纹屏蔽需用专用夹具接地，夹具与轧纹铜管的接触面应当吻合，接地线由夹具尾端引出。

　　4.外护套 这种电缆大多数敷设在室内，一般不需铠装，虽然不完全排除用聚氯乙烯护套，但选用高密度聚乙烯更为合适。

　　5.电缆的附加试验一般低压电缆不需要进行脉冲电压试验，如IEC 60502 标准仅对 3.6/6 kV 及以上的电缆才规定进行脉冲电压试验。变频电机的连接电缆情况略有不同，需要承受高频脉冲电压。高频波振幅可达1200～1900 V ，振铃频率约 100～2000 kHz ，对电缆进行脉冲电压试验(型式试验)是体现电缆绝缘水平。试验可参考IEC 60502 标准，即施加正负各十次脉冲电压试验，试验电压可考虑 40 kV ，但需要进一步验证，是否必要工厂也可自行决定。

　　三、3.6/6 ～ 6/10 kV中压变频电缆的发展由于机械装备大型化，需要电机容量也配套扩大，相应变频电源的输出电流也要求增大，但受到大电流变频元件的限制，进一步提高电流容量技术发展受到限制。但另一方面提高变频电源输出电压相对比较容易，提高电压后，中压变频电机功率可大幅度增加，此时电缆的电压等J也须跟上。目前3.6/6 ～ 6/10 kV中压变频电缆已有投入使用，从绝缘结构和电气、机械、物理性能上说，可以与电力电缆等同，交联聚乙烯显然是选绝缘材料，如果在敷设时要求柔软，采用乙丙橡胶绝缘也有一定的优点。由于工作电压的提高，高频电磁波的发射能力明显增强，所以屏蔽结构要求更完善。在变频电缆工作条件下，同轴电缆是一种合适的结构，所以变频电缆的三个主线芯采用同轴结构，总屏蔽的结构与低压变频电缆相同。

　　四、结束语变频电机用交联聚乙烯绝缘电缆是一种新的系列产品，目前还不能说很成熟，技术上比较容易解决。尽管市场的总需求量并不很大，但这种电缆的发展很有前途，中型及以上的变频电机应当采用这类专用电缆，至于小型变频电机用变频电缆，归入此范畴也未尝不可，当前对这类产品的行业标准也可提上日程。