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變頻器漏電的解決方法:有些人在使用變頻器控制電機,常常會出現(xiàn)漏電的情況,很多人不解為什么會漏電,因為我們知道漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等,稍有不慎就會威脅生命。所以針對此等問題,小編告訴你他為什么會漏電又該如何解決這個漏電的問題了。
一、漏電問題產(chǎn)生的原因根據(jù)變頻器控制電機運行的功能框圖(圖1),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、電壓可調的三 相交流電去控制電機的運行。三相互差120度的交流電在電動機的三相定子線圈繞組里流過,產(chǎn)生旋轉磁場,使電動機的轉子在定子繞組旋轉磁場的作用下自動旋 轉起來。
我們都知道,電動機的三相定子繞組流過電流之后產(chǎn)生了旋轉磁場,而根據(jù)電磁感應的原理,電動機的外殼就會產(chǎn)生感應電動勢。此感應電動勢的大小,就取決于變 頻器IGBT的開關頻率的大小和C*DV/DT(與IGBT的開關的速度有關);由于高性能的控制要求較高的開關頻率,其開關速度要求較快,則DV/DT 偏大。如果這個感應電動勢較大,那么人觸摸到就會感覺被電擊一樣。理論上IGBT的開關頻率越高,電機外殼的感應電動勢的有效值(即感應電壓)就越高,而 變頻器對電機的控制精度和動態(tài)響應也就越高,人體觸摸之后被電的感覺就越大;反之,IGBT的開關頻率越低,電機外殼的感應動勢的有效值(感應電壓)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的開關頻率設計得較低,控制電機運行之后,電機外殼的感應電壓較低,但其控制 性能較差、動態(tài)響應較慢。我司變頻器的性能和動態(tài)響應都較好,因而我司變頻器IGBT的開關頻率和開關速度都較高,感應電動勢相對也就會大些。
由于異步電動機運轉,電機外殼都會有感應電壓(即所謂的漏電),所以,電機制造廠才會在電動機出廠的時候,在其接線盒里面安上接地端子,方便用戶在應用時 連接大地以消除其感應電動勢(即消除感應漏電電壓),以解決人體接觸電動機時被電的感覺。當然,因為工頻運行電機時,工頻的開關頻率約為50HZ,很低, 所以一般情況下幾乎不會有漏電的感覺(除非電機絕緣很差)。而變頻器控制時,由于其開關頻率都比工頻頻率高得多,所以變頻器在控制電動機轉動時,電機外殼 就會有漏電的感覺。
二、漏電問題的解決方案為了避免這個問題的發(fā)生,變頻器硬件在設計的時候,就加入了感應電浪涌濾波器電路(其等效電路如圖1所示),并將感應浪涌濾波器的接地端與變頻器的外殼相 連,同時在變頻器的配線說明中,要求將電機的接地端與變頻器的接地端子B相連、將輸入電源的地(即大地)與變頻器的接地端子A相連。
從而使得電動機運轉產(chǎn)生的感應電流能夠通過電機與變頻器的接地線、變頻器與電源之間的接地線形成回路,使得電動機的地、變頻器的地與電源的地(即大地)都 處于同等的電位上,它們之間的電位差為0伏電壓。這樣,人體站在大地上面(也是電源的地)接觸到旋轉的電動的外殼、機械設備的機架(一般設備的機架是與大 地連接在一起的)、變頻器的外殼就都不會有被電的感覺了,因為它們之間的電位差(電壓差)為0伏,人體也就沒法感覺出來是否有電了。
當電動機的地線未能與變頻器的接地端連接在一起,而電源的地線也沒有與變頻器的地、機械設備的外殼或者電的接地端接在一起的時候,電機的外殼、變頻器的外 殼、電源的地(即大地)就不是處于同等電位了。假如在這種情況下,電動機運轉產(chǎn)生的感應電壓為100V,電動機又與機械設備的某部分機架在一起,因為電源 的地線在配電房沒有拉過來,而人體的電氣等效模型理論上可以等同于一個約2K歐姆的電阻(如果人體出汗、潮濕時電阻值更小,有時甚至只有幾十歐姆),人體 站在大地上觸摸到與電動機相連的設備金屬時,電動機的感應電(如100V)就能過人體向大地進行放電,那么人體就會有電流流過,就會有被電的感覺。雖然, 理論上電機外殼與機械設備的機架是連接的,而設備的機架又是裝在大地上的,按理說人站在大地上觸摸到設備機架應該是不會被感應電觸電到的,但是,別忘了大 地雖然也是屬于導體,但大地畢竟是有阻值的,而且根據(jù)不同的土地的土壤成份,阻值也大小不一。否則,為什么供電局會要求每個變電站變壓器的接地線、每 個公司配電房的接地電阻要求小于4歐姆?為什么如果變電站或者高壓配電房的接地電阻不小于4歐姆就不給審批,不允許用電?其實就是這個道理。人與設備有距 離就會有感應電壓,人體觸摸到設備時就會有電流流過人體,就會有被電的感覺,只是感應電的大小,決定人被電的感覺大小也不一樣。
但是,有些工廠內(nèi)部為了配線方便,高壓配電房里面的地線根本就沒有拉到生產(chǎn)車間里面,甚至錯誤的認為大地就是地線了,為什么要拉地線呢?不是多此一舉嗎? 這種想法就是錯誤的了,大家不防想想,如果大地可以當作地線,那么我們?nèi)粘I钪兴械碾娋€又何必要拉N線和地線呢?發(fā)電站里面的N線其實與地線也是連接 在一起的呀?我們不用拉地線和N線不是可以節(jié)約很大電纜、電線了嗎?為何要去做這種又浪費人力、又浪費物力、浪費時間、還浪費錢財?shù)墓ぷ髂兀?/span>
然而,現(xiàn)實中卻的確有些工廠沒有拉電源地線的,設備沒法找到接地點,而電機在使用中卻又有感應漏電的情況,遇到這種情況怎么辦?在此,我們提出兩種方案如下:
方案一:將電機外殼的接地端、機械設備的機架與變頻器接地端連接在一起(如圖3),
電機、變頻器、機架三個的地線連接在一起之后,使它們處于同等的電位,并且經(jīng)過變頻器內(nèi)部的感應浪涌濾波器電路進行吸收、泄放,使感應電壓大大減小,從而 電動機旋轉產(chǎn)生的感應電相對于電源的地(即大地)的電壓也大大的減小,從而,不至于使人觸摸之后會有被電的感覺。也就是說沒有電源地線也沒有關系,只要將 電機的地、變頻器的地和機架連接在一起就好了,這樣變頻器內(nèi)部的感應電浪涌濾波器才會起到真正的作用。
方案二:一般情況下,通過方案一處理之后,電動機旋轉產(chǎn)生的感應電壓已經(jīng)是很小了,已經(jīng)不至于會漏電電人的,但是由于某些特殊原因(如:電動機絕緣不好、電器柜在裝電器時全部沒有接地等),感應電壓還是較高,還會有漏電電人的感覺時,提出了方案二。
方案二是在方案一的前提下,再在變頻器輸入電源端增加一個感應電浪涌濾波器。