naar top
Menu
Logo Print

GEBRUIK CORRECTE MACHINEBEKABELING

BREDERE GAMMA'S: MEER EFFICIENTIE, MOEILIJKERE KEUZE

MachinebekabelingEen kwaliteitsvolle machinebekabeling is een absolute voorwaarde om de hedendaagse uitdagingen op het vlak van efficiëntie, duurzaamheid en bedrijfszekerheid aan te kunnen. Een aantal ontwikkelingen in onze productiebedrijven leggen bovendien steeds zwaardere eisen op aan de bekabeling. Denk bv. aan de verdere automatisering, de grotere aandacht voor (brand)veiligheid en het EMC-gedrag. Fabrikanten reageren daarop met steeds bredere gamma's, netjes aangepast aan al deze evoluties.


ELEKTRISCHE KEUZEFACTOREN

Een elektrische kabel moet geschikt zijn om energie in de vorm van elektriciteit te transporteren van punt A naar punt B. Die vlag dekt anno 2016 een andere lading dan in pakweg 1986, want ondertussen is die elektrische verdeling zo enorm geëvolueerd dat er met zoveel diverse zaken rekening gehouden dient te worden. Wij staan hier stil bij drie elektrische factoren:

  • Correcte dimensionering;
  • EMC-gedrag;
  • Aarding.


Dimensionering

Een correcte dimensionering is een van de sleutelvoorwaarden voor een optimale elektrische installatie. Er was een tijd dat men vooral de onderdimensionering van kabels te allen prijze wilde vermijden. Dat viel in zekere zin te begrijpen, want de onderdimensionering leidt tot een belemmerd stroomverloop, een slechte werking of uitval van de machines en in het slechtste geval zelfs tot een gevaarlijke oververhitting. Dat overdimensioneren van kabels leidde soms echter tot situaties waarbij de kabeliameter veel te groot gekozen werd, om toch maar zeker te zijn dat deze zeker niet te klein zou zijn. Onder druk van de stijgende koperprijs is dit soort nattevingerwerk nu achterhaald. De diameter wordt nu zo berekend dat er geen nodeloos grote kosten gemaakt worden door een kabel met een te grote sectie aan te kopen, zonder dat daarbij de veiligheid uit het oog verloren wordt. Zeker nu er met de IEC 61439 recent een nieuwe norm opgesteld werd die ook zaken als warmtedissipatie behandelt, kan het zeker geen kwaad om dit te verifiëren.


EMC

MachinebekabelingEMC (Elektro Magnetische Comptabiliteit) komt er, kort samengevat, op neer dat uw machineonderdelen niet vatbaar mogen zijn voor elektromagnetische interferentie en tegelijkertijd zelf geen bron van interferentie mogen zijn. Nu steeds meer applicaties draadloos bestuurd worden, komt dit steeds meer naar de voorgrond. Machinekabelfabrikanten hebben een aantal methodes om hun kabels af te schermen van ongewenste invloeden. Vlechtwerk rond de geleiders zorgt vooral voor het in de kiem smoren van laagfrequente storingen. Een folie rond de geleider houdt dan weer hoogfrequente storingen tegen. Kwaliteitsvolle kabels zullen ook uit beter geïsoleerd mantelmateriaal bestaan, waardoor ze ook beter scoren in de strijd tegen laagcapacitieve storingen. Bij het EMC-verhaal kan er ook niet voorbijgegaan worden aan het belang van de kabelwartels. Zij zorgen ervoor dat het toestel elektromagnetisch afgesloten wordt op plaatsen waar kabels in een component binnenkomen. Volgens het principe van de kooi van Faraday 360° moet een kabel rondom afgeschermd zijn. Er zijn diverse types wartels op de markt en de montage van de afscherming van de kabel dient zorgvuldig te gebeuren. Het gebruik van een zogenaamde 'piggy tail' is te vermijden. In dit geval wordt de afscherming van de kabel in elkaar getordeerd en met de aarding of de massa verbonden. Hier kunnen twee problemen ontstaan. De kooi van Faraday is vooreerst onbestaande geworden, want de kabel is niet meer volledig rondom afgeschermd. Daarnaast ontstaat een kleine antenne die de stoorstromen, die via de afscherming lopen, kan omzetten in stoorvelden. EMC-wartels hebben een aantal specifieke voorzieningen om ook op hoogfrequent gebied een goed gesloten geheel te vormen. Een klassieke EMC-wartel bestaat uit een drukmoer, een dichtingsinzet, een contactbus en een schroefafsluiting. De isolatie van de kabel wordt over een zekere lengte verwijderd. De drukmoer, de dichtingsinzet en de contactbus worden tot aan het einde van de kabelisolatie geplaatst, de afscherming wordt over de contactbus gelegd en het geheel wordt op de schroefafsluiting vastgezet. De drukmoer moet voldoende stevig aangedraaid worden, zodat de dichtingsinzet tussen de drukmoer en de kabel verschijnt.


De aarding

Het correct plaatsen van de aarding is een van de heikele punten in de machinebekabeling. In theorie moet de afscherming van een motorkabel aan beide kanten geaard zijn. In de praktijk wordt hier nogal eens een loopje mee genomen, omdat velen ervan uitgaan dat ook aarden aan één zijde van de afgeschermde kabel al voldoende bescherming biedt. Labometingen toonden aan dat ook eenzijdig aarden tot minder interferentie leidt. Toch moet er tweezijdig worden geaard. Daar zijn twee goede redenen voor.

  • Ten eerste zal er een hoogfrequente stroom door de motorkabel naar de motor vloeien. Die stroom keert terug langs de parasitaire motorcapaciteit via de aarding naar de inverter. Wanneer de afscherming van de kabel goed verbonden is met de motor, zal de hoogfrequente stroom via die afscherming terugvloeien. Als de afscherming niet met de motor verbonden is, zal de stroom ergens anders vloeien, bv. via de lagers, door de mechanische as, door de lagers van de belasting en via de aarding terug naar de inverter. Het gevolg van het losmaken van de aarding is dat de commonmodestroom via de lagers zal vloeien, waardoor de lagers zullen eroderen.
  • De tweede reden is dat de hoogfrequente stroom een veld zal opwekken, wat voor storingen kan zorgen. Als dezelfde stroom echter terugkeert via de afscherming, dan wordt er een bijna even groot, maar tegengesteld veld gecreëerd. Beide velden heffen elkaar dus op - op voorwaarde dat ze op nagenoeg dezelfde plaats ontstaan. Daarom moet de terugkerende stroom zo dicht mogelijk bij de heengaande stroom lopen, dus in de afscherming van de kabel.


MECHANISCHE EISENMachinebekabeling

Naast de vereiste elektrische eigenschappen zijn er ook enkele mechanische eisen die aan de bekabeling gesteld worden. Meer nog, door de toenemende automatisering en robotisering wordt de bekabeling steeds vaker blootgesteld aan push-pullbewegingen, torsie en mogelijke impacten. Al te vaak worden voor dit soort toepassingen nog de verkeerde kabels gebruikt, wat leidt tot vroegtijdige slijtage, met alle mogelijke gevolgen van dien. De markt van de robotbekabeling is bovendien echt specialistenwerk. In zee gaan met een betrouwbare leverancier is hier dus meer dan ooit de boodschap. Wat nogal eens onderschat wordt, is de mogelijk snelle slijtage van een kabel. Zeker bij roboticatoepassingen is dit het geval. De snelle, repetitieve bewegingen (soms tientallen per minuut) vereisen een kabel met een sterkere weerstand tegen mechanische belasting en slijtage. Bovendien mag dit niet in de weg staan van de flexibiliteit van de kabel. Hier een traditionele kabel gebruiken is dus absoluut uit den boze. Toch gebeurt dit nog frequent, vooral in de vervangingsmarkt. Bij zesassige bewegingen komen er, naast de langse en dwarse beweging, ook torsiekrachten op de proppen. Een bijkomend aandachtspunt hierbij is het respecteren van de buigradius en van de draaicirkel. Wordt de maximale buigradius veelvuldig overschreden, dan zal dit ongetwijfeld heel snel leiden tot een stilstand. In vele gevallen geeft de fabrikant een andere buigradius op voor bewegende dan wel vaste kabels. Ook de mogelijke draaicirkel in geval van torsie hangt af van het type kabel: sommige gaan tot 180°, andere tot 270°. Verder geven de meeste fabrikanten ook maximale snelheden op, dit voor zowel dwarse als langse bewegingen.


Kabeltrays

Om de veiligheid te waarborgen, plaatst men de bekabeling van machines vaak samen (al dan niet in een flexibele kabelgoot). Op die manier worden loshangende kabels vermeden. Aandachtspunten hierbij zijn het vermijden van warmteontwikkeling (dus niet te veel kabels samenleggen) en een correcte vasthechting van de kabels. Te losse kabels kunnen de machinebewegingen hinderen, te hard vastgemaakte kabels kunnen evenwel losraken. Een evenwicht vinden is dus de boodschap. Let ook op het onderscheid tussen de frictie die dergelijke kabels kunnen ondervinden: is dit louter een trekbeweging (in de lengteas van de kabel), buigen (de maximale buigradius komt hier weer op de proppen) of ook torsie? Zeker bij robots is er een amalgaam van bewegingen, en dat is ook de robotfabrikanten niet ontgaan. Steeds vaker wordt de bekabeling dan ook intern voorzien. Het voordeel hiervan is dat de bekabeling uiteraard niet langer in de weg van de beweging kan hangen. Het nadeel is dat een aanpassing van de installatie moeilijker wordt en dat de warmteontwikkeling iets minder makkelijk afgevoerd wordt.


BRANDVEILIGHEIDMachinebekabeling

Ook brandveiligheid is in het laatste decennium een heet hangijzer geworden. Zelfdovend, niet-vlamverspreidend, halogeenvrij en niet-rookontwikkelend zijn ondertussen bekende termen geworden voor wie frequent met bekabeling bezig is. Halogeenvrij betekent logischerwijs dat de kabel geen halogeen bevat. Dat heeft tot gevolg dat er bij brand minder rookontwikkeling is en er ook minder giftige gassen verspreid worden. De afkorting LSOH betekent Low Smoke Zero Halogen. Niet-vlamverspreidend betekent dat de kabel getest is volgens de IEC 60332-norm op vlamverspreiding. Men onderscheidt hierin een aantal categorieën (enkelvoudig geïnstalleerde kabels, een bundel kabels ...).


OMGEVINGSFACTOREN

Ook de omgeving is een belangrijke keuzefactor geworden. Denk hierbij aan zaken zoals temperatuur, vochtigheid, uv en blootstelling aan chemicaliën, waarvoor er telkens weer aangepaste oplossingen bestaan. Bij de kabelkeuze speelt ten slotte ook de geografische locatie een rol. Elk land heeft zijn eigen regels en normen, die al dan niet op Europees niveau geharmoniseerd zijn. Dat kan soms problemen opleveren als een buitenlandse machineleverancier niet op de hoogte is van specifieke nationale vereisten.