一、漏电问题发生的原因
有的现场运用变频器操控电机,会呈现漏电问题,漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。针对这个问题,在这里特对此毛病发生的原因进行理论的剖析和阐明如下。
依据变频器操控电机作业的功用框图(图1),三相电源经过变频器整流桥整流之后,经%&&&&&%滤波送到逆变桥(IGBT),再经过逆变桥输出频率、电压可调的三 相交流电去操控电机的作业。三彼此差120度的交流电在电动机的三相定子线圈绕组里流过,发生旋转磁场,使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的效果下主动旋 转起来。
咱们都知道,电动机的三相定子绕组流过电流之后发生了旋转磁场,而依据电磁感应的原理,电动机的外壳就会发生感应电动势。此感应电动势的巨细,就取决于变 频器IGBT的开关频率的巨细和C*DV/DT(与IGBT的开关的速度有关);因为高功能的操控要求较高的开关频率,其开关速度要求较快,则DV/DT 偏大。假设这个感应电动势较大,那么人接触到就会感觉被电击相同。理论上IGBT的开关频率越高,电机外壳的感应电动势的有效值(即感应电压)就越高,而 变频器对电机的操控精度和动态呼应也就越高,人体接触之后被电的感觉就越大;反之,IGBT的开关频率越低,电机外壳的感应动势的有效值(感应电压)就越 低,而从体接触到之后被电的感觉就越小。所以,某些国产低端的变频器IGBT的开关频率规划得较低,操控电机作业之后,电机外壳的感应电压较低,但其操控 功能较差、动态呼应较慢。我司变频器的功能和动态呼应都较好,因而我司变频器IGBT的开关频率和开关速度都较高,感应电动势相对也就会大些。
因为异步电动机作业,电机外壳都会有感应电压(即所谓的漏电),所以,电机制造厂才会在电动机出厂的时分,在其接线盒里边安上接地端子,便利用户在使用时 衔接大地以消除其感应电动势(即消除感应漏电电压),以处理人体接触电动机时被电的感觉。当然,因为工频作业电机时,工频的开关频率约为50HZ,很低, 所以一般状况下简直不会有漏电的感觉(除非电机绝缘很差)。而变频器操控时,因为其开关频率都比工频频率高得多,所以变频器在操控电动机滚动时,电机外壳 就会有漏电的感觉。
二、漏电问题的处理计划
为了避免这个问题的发生,变频器硬件在规划的时分,就加入了感应电浪涌滤波器电路(其等效电路如图1所示),并将感应浪涌滤波器的接地端与变频器的外壳相 连,一同在变频器的配线阐明中,要求将电机的接地端与变频器的接地端子B相连、将输入电源的地(即大地)与变频器的接地端子A相连。
然后使得电动机作业发生的感应电流能够经过电机与变频器的接地线、变频器与电源之间的接地线构成回路,使得电动机的地、变频器的地与电源的地(即大地)都 处于平等的电位上,它们之间的电位差为0伏电压。这样,人体站在大地上面(也是电源的地)接触到旋转的电动的外壳、机械设备的机架(一般设备的机架是与大 地衔接在一同的)、变频器的外壳就都不会有被电的感觉了,因为它们之间的电位差(电压差)为0伏,人体也就无法感觉出来是否有电了。
当电动机的地线未能与变频器的接地端衔接在一同,而电源的地线也没有与变频器的地、机械设备的外壳或许电的接地端接在一同的时分,电机的外壳、变频器的外 壳、电源的地(即大地)就不是处于平等电位了。假设在这种状况下,电动机作业发生的感应电压为100V,电动机又与机械设备的某部分机架在一同,因为电源 的地线在配电房没有拉过来,而人体的电气等效模型理论上能够等同于一个约2K欧姆的电阻(假设人体出汗、湿润时电阻值更小,有时乃至只要几十欧姆),人体 站在大地上接触到与电动机相连的设备金属时,电动机的感应电(如100V)就能过人体向大地进行放电,那么人体就会有电流流过,就会有被电的感觉。尽管, 理论上电机外壳与机械设备的机架是衔接的,而设备的机架又是装在大地上的,按理说人站在大地上接触到设备机架应该是不会被感应电触电到的,可是,别忘了大 地尽管也是归于导体,但大地毕竟是有阻值的,并且依据不同的土地的土壤成份,阻值也巨细不一。不然,为什么国家供电局会要求每个变电站变压器的接地线、每 个公司配电房的接地电阻要求小于4欧姆?为什么假设变电站或许高压配电房的接地电阻不小于4欧姆就不给批阅,不允许用电?其实便是这个道理。人与设备有距 离就会有感应电压,人体接触到设备时就会有电流流过人体,就会有被电的感觉,仅仅感应电的巨细,决定人被电的感觉巨细也不相同。
可是,有些工厂内部为了配线便利,高压配电房里边的地线根本就没有拉到出产车间里边,乃至过错的以为大地便是地线了,为什么要拉地线呢?不是多此一举吗? 这种主意便是过错的了,咱们不防想想,假设大地能够当作地线,那么咱们日常日子中所有的电线又何必要拉N线和地线呢?发电站里边的N线其实与地线也是衔接 在一同的呀?咱们不必拉地线和N线不是能够节省很大电缆、电线了吗?为何要去做这种又糟蹋人力、又糟蹋物力、糟蹋时间、还糟蹋金钱的作业呢?
可是,实际中却确实有些工厂没有拉电源地线的,设备无法找到接地址,而电机在运用中却又有感应漏电的状况,遇到这种状况怎么办?在此,咱们提出两种计划如下:
计划一:将电机外壳的接地端、机械设备的机架与变频器接地端衔接在一同(如图3),
电机、变频器、机架三个的地线衔接在一同之后,使它们处于平等的电位,并且经过变频器内部的感应浪涌滤波器电路进行吸收、泄放,使感应电压大大减小,然后 电动机旋转发生的感应电相对于电源的地(即大地)的电压也大大的减小,然后,不至于使人接触之后会有被电的感觉。也便是说没有电源地线也没有联系,只要将 电机的地、变频器的地和机架衔接在一同就好了,这样变频器内部的感应电浪涌滤波器才会起到真实的效果。
计划二:一般状况下,经过计划一处理之后,电动机旋转发生的感应电压现已是很小了,现已不至于会漏电电人的,可是因为某些特别原因(如:电动机绝缘欠好、电器柜在装电器时悉数没有接地等),感应电压仍是较高,还会有漏电电人的感觉时,提出了计划二。
计划二是在计划一的前提下,再在变频器输入电源端添加一个感应电浪涌滤波器。
并将感应电浪涌滤波器的地与电动机的地、变频器的地接在一同(如图4中的赤色线所示),让感应电浪涌滤波器再一次对电机的感应电进行吸收和泄放,进一步减 小感应电压,到达避免漏电电人的现在的。添加的感应电浪涌滤波器的电路原理与变频器内部的浪涌滤波电路是相同的,是因为体积太大,无法规划装置在变频器内 部电路里边,因而做成外接方法。
咱们从前过很多的试验证明,经过计划二这种接法的现场整改,在没有接电源的地线的使用场合下,都能将电动机作业发生的感应电压减小到20V以下,保证现场 操作人员的安全,不会再有被漏电电人的感觉。可是,计划二中假设接有电源线的地线,那么也就不必外接感应电浪涌滤波器都能够了。
别的,假设现场是有多台变频器操控电动机作业时,且不便利装置多个感应电浪涌滤波器的,并不必定是要求每台变频器都配一下感应电浪涌滤波器,也能够只接一 个或两个感应电浪涌滤波器,并将滤波器的接地端与现场几台变频器的接地端、现场电动机的接地端、设备机架接在一同,如图5所示:
因为每台变频器内部都有感应电浪涌滤波器电路,但假设电机的接地线没有接回到变频器的接地端子去的话,感应电浪涌滤波器也就不起效果了,所以现场使用中电 动机的接地端必定要与变频器的接地端接到一同。当然有些设备在某些场合电机不接地线也不会有漏电的感觉,这与本文前面所说的“大地尽管也是归于导体,但大 地毕竟是有阻值的,并且依据不同的土地的土壤成份,阻值也巨细不一”原理是相同的。可是依照正确的用电安全标准,是要求电机杰出接地的,但条件不允许(如 没有电源接地端)的,电动机的地、电柜外壳与变频器的地总能够接在一同的。