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飛粵-變頻器控制電機有漏電問題如何解決

新聞來源:上海飛粵電子有限公司         發布時間:2014-06-20         瀏覽次數:2659

1、漏電問題產生的原因

  在有的現場使用變頻器控制電機會出現漏電問題,漏電電壓有幾十伏到200伏不等,在這里針對此故障的原因進行理論的分析和說明如下。

  根據變頻器控制電機運行的功能圖(圖1)三相電經過整流經濾波電容供電給逆變橋(IGBT),再經逆變器輸出頻率、電壓可調的三相電去控制電機的運行。

  我們都知道電動機的三相定子繞組流過電流產生旋轉磁場,根據磁電感應的原理,電動機的外殼就會產生感應電動勢,此電動勢的大小就取決于變頻器IGBT的開關頻率的大小,由于高性能的控制要求高的開關頻率,其開關速度很快,則DV/DT偏大,同時這個感應電動勢就偏大,人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關速度越快,電機外殼上的感應電動勢就越高,而變頻器對電機的控制精度和響應就越高,人觸摸之后被電的感覺就越高,反之,IGBT的開關頻率慢,感應電就小,人觸摸的感覺就小,所以國內的低端變頻器設計的開關頻率偏低,控制電機后感應電小,人摸上沒啥感覺,但其控制性較差,動態響應較慢。我司的變頻器性能和動態響應都較好,因而我司的IGBT的開關頻率和速度都較高,感應電動勢相應會大些。因為工頻運行電機是的頻率只有50HZ,所以一邊情況下不會有漏電的感覺,而變頻控制時,開關頻率很高,電機外殼就會有漏電的感覺。

  2、漏電問題的解決方案

  為了避免這個問題的發生,在硬件設計的時候,就加入了感應電浪涌濾波器電路(其等效電路如圖1所示),并將浪涌濾波器的接地端于變頻器的外殼相連,同時在變頻器的配線說明中,要求將電機的接地端同變頻器的接地B相連,將輸入電源的地(大地)同變頻器的接地A相連,從而使電機的感應電通過電機與變頻器的接地和變頻器與電源的接地線形成回路,使電機的地變頻器的地和電源的地在同一電位上,他們之間的電位差是為0伏電壓,這樣人站在大地上面接觸到電機的外殼、設備的機架、變頻器的外殼就不會有被電的感覺了。

  但是有些工廠內為了配線方便,高壓配電房內沒有把地線拉入車間,甚至錯誤的認為大地就是地線,這種想法是錯誤的,大家不妨想一想,如果大地可以當地線,那我們日常生活中何必拉N線盒地線呢?發電站里的N線也是和地線連在一起的???我們不用拉N線盒地線不是省很多電線嗎?為啥浪費人力、物力、時間呢?然而現實中有很多工廠沒有拉電源地線的,設備沒法找到接地點,而電機在使用中卻有感應漏電的情況,遇到這種情況,我們提供兩種方案:

  方案1:將電機的接地端、機架外殼、變頻器的接地端接在一起

  電機、變頻器、機架三個電線連在一起之后,使他們處于同一電位,并經過變頻器內部的浪涌吸收、泄放,使感應電壓大大減小,這樣不至于讓人又觸電的感覺,也就是說沒有地線也沒有關系,只要就幾個的地連在一起就好了,這樣變頻器內部的浪涌濾波器才起作用到作用。

  方案2:一般情況下經過方案1的處理,不至于會有電人的現象,但由于特殊的原因,感應電壓還是比較高,還可以電人,那就在方案1的前提下再在變頻器的輸入電源端增加一個感應電浪涌濾波器。

  并將感應電浪涌濾波器的地與電動機的地、變頻器的地接在一起(如圖4中的紅色線所示)讓感應電浪涌濾波器再一次對電機的感應電進行吸收和泄放,進一步減小感應電壓,達到防止漏電電人的目前的。增加的感應電浪涌濾波器的電路原理與變頻器內部的浪涌濾波電路是一樣的,是由于體積太大,沒法設計安裝在變頻器內部電路里面,因此做成外接方式。

  我們曾經過大量的實驗證明,通過方案二這種接法的現場整改,在沒有接電源的地線的應用場合下,都能將電動機運轉產生的感應電壓減小到20V以下,確保現場操作人員的安全,不會再有被漏電電人的感覺。但是,方案二中如果接有電源線的地線,那么也就不用外接感應電浪涌濾波器都可以了。

  另外,如果現場是有多臺變頻器控制電動機運轉時,且不方便安裝多個感應電浪涌濾波器的,并不一定是要求每臺變頻器都配一下感應電浪涌濾波器,也可以只接一個或兩個感應電浪涌濾波器,并將濾波器的接地端與現場幾臺變頻器的接地端、現場電動機的接地端、設備機架接在一起,如圖5所示:由于每臺變頻器內部都有感應電浪涌濾波器電路,但如果電機的接地線沒有接回到變頻器的接地端子去的話,感應電浪涌濾波器也就不起作用了,所以現場應用中電動機的接地端一定要與變頻器的接地端接到一起。當然有些設備在某些場合電機不接地線也不會有漏電的感覺,這與本文前面所說的“大地雖然也是屬于導體,但大地畢竟是有阻值的,而且根據不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一”原理是一樣的。但是按照正確的用電安全規范,是要求電機良好接地的,但條件不允許(如沒有電源接地端)的,電動機的地、電柜外殼與變頻器的地總可以接在一起的。

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