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電機(jī)配變頻器出現(xiàn)漏電的原因解析

電機(jī)配變頻器出現(xiàn)漏電的原因解析

熟悉變頻器的人都知道，變頻器輸出是以PWM(脈寬調(diào)制，類似高速開關(guān))方式控制，因此會(huì)發(fā)生高頻率的漏電電流，若要在變頻器一次側(cè)加裝一般漏電斷路開關(guān)時(shí)，建議請以每臺(tái)變頻器選擇200mA以上的感度電流且動(dòng)作時(shí)間為0.1秒以上的漏電斷路關(guān)開使用，但不保證該漏電斷路關(guān)開一定不會(huì)跳脫，必須考慮下列各因素才能決定系統(tǒng)漏電電流之大小，并選定適當(dāng)?shù)穆╇姅嗦烽_關(guān)及必要措施來改善送電后漏電斷路器跳脫之現(xiàn)象。
 

首先，變頻器、前級(jí)供電變壓器、電動(dòng)機(jī)三個(gè)傳動(dòng)設(shè)備的PE點(diǎn)一定要連在一起后，再統(tǒng)一去接地。這是在相關(guān)規(guī)范中反復(fù)強(qiáng)調(diào)過的。

變頻器是高頻方波電壓輸出，由于在電機(jī)內(nèi)部線圈與電機(jī)外殼之間有等效電容存在，從而產(chǎn)生泄漏電流。如果不接地或接地不良，就會(huì)有漏電現(xiàn)象。

一般漏電斷路開關(guān)之額定電流選擇計(jì)算公式如下:

I△n ≧ 10*〔Ig1+Ign+3*(Ig2+Igm)〕

Ig1、Ig2：商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電纜線之漏電電流。

Ign：變頻器輸入側(cè)噪聲濾波器之漏電電流。

Igm：商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)馬達(dá)之漏電電流。

由上述公式之相關(guān)變動(dòng)參數(shù)得知，會(huì)影響漏電電流大小之因素有：

 (1)電纜線的漏電電流(有二部分)

•漏電斷路開關(guān)濾波器的電纜線長之漏電電流。

•變頻器馬達(dá)的電纜線長之漏電電流。

 (2)濾波器的漏電電流 (包含變頻器在內(nèi))。

 (3)馬達(dá)的漏電電流。

各部分漏電電流值(單位：mA)

(1)電纜線的漏電電流=A*(實(shí)際電纜線長/1000m);電纜廠商提供各線徑每1000m之漏電電流值A(chǔ)。

 (2)濾波器的漏電電流 (包含變頻器在內(nèi))——變頻器供應(yīng)廠商提供。

(3)馬達(dá)的漏電電流——馬達(dá)供應(yīng)廠商提供。

有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機(jī)，會(huì)出現(xiàn)漏電問題，漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等。針對這個(gè)問題，在這里特對此故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行理論的分析和說明如下。

根據(jù)變頻器控制電機(jī)運(yùn)行的功能框圖，三相電源經(jīng)過變頻器整流橋整流之后，經(jīng)電容濾波送到逆變橋(IGBT)，再經(jīng)過逆變橋輸出頻率、電壓可調(diào)的三 相交流電去控制電機(jī)的運(yùn)行。三相互差120度的交流電在電動(dòng)機(jī)的三相定子線圈繞組里流過，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來。
 

我們都知道，電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流之后產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，而根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，電動(dòng)機(jī)的外殼就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。此感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小和C*DV/DT(與IGBT的開關(guān)的速度有關(guān))；由于高性能的控制要求較高的開關(guān)頻率，其開關(guān)速度要求較快，則DV/DT 偏大。如果這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢較大，那么人觸摸到就會(huì)感覺被電擊一樣。

理論上IGBT的開關(guān)頻率越高，電機(jī)外殼的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值(即感應(yīng)電壓)就越高，而變頻器對電機(jī)的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)也就越高，人體觸摸之后被電的感覺就越大;反之，IGBT的開關(guān)頻率越低，電機(jī)外殼的感應(yīng)動(dòng)勢的有效值(感應(yīng)電壓)就越 低，而從體觸摸到之后被電的感覺就越小。

所以，某些國產(chǎn)低端的變頻器IGBT的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)得較低，控制電機(jī)運(yùn)行之后，電機(jī)外殼的感應(yīng)電壓較低，但其控制性能較差、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。我司變頻器的性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)都較好，因而我司變頻器IGBT的開關(guān)頻率和開關(guān)速度都較高，感應(yīng)電動(dòng)勢相對也就會(huì)大些。

由于異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)外殼都會(huì)有感應(yīng)電壓(即所謂的漏電)，所以，電機(jī)制造廠才會(huì)在電動(dòng)機(jī)出廠的時(shí)候，在其接線盒里面安上接地端子，方便用戶在應(yīng)用時(shí) 連接大地以消除其感應(yīng)電動(dòng)勢(即消除感應(yīng)漏電電壓)，以解決人體接觸電動(dòng)機(jī)時(shí)被電的感覺。

當(dāng)然，因?yàn)楣ゎl運(yùn)行電機(jī)時(shí)，工頻的開關(guān)頻率約為50HZ，很低， 所以一般情況下幾乎不會(huì)有漏電的感覺(除非電機(jī)絕緣很差)。而變頻器控制時(shí)，由于其開關(guān)頻率都比工頻頻率高得多，所以變頻器在控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)外殼就會(huì)有漏電的感覺。

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