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漲知識(shí) | 變頻器出現(xiàn)漏電問題分析

更新時(shí)間:2023-05-09 點(diǎn)擊量:879

有的現(xiàn)場(chǎng)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200伏不等,在這里針對(duì)此故障的原因進(jìn)行理論的分析。我們都知道電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),根據(jù)磁電感應(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(shì),此電動(dòng)勢(shì)的大小就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小,由于高性能的控制要求高的開關(guān)頻率,其開關(guān)速度很快,則DV/DT偏大,同時(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就偏大,人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關(guān)速度越快,電機(jī)外殼上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越高,而變頻器對(duì)電機(jī)的控制精度和響應(yīng)就越高,人觸摸之后被電的感覺就越高,反之,IGBT的開關(guān)頻率慢,感應(yīng)電就小,人觸摸的感覺就小,所以國(guó)內(nèi)的低端變頻器設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率偏低,控制電機(jī)后感應(yīng)電小,人摸上沒啥感覺,但其控制性較差,動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。


有的現(xiàn)場(chǎng)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200伏不等,在這里針對(duì)此故障的原因進(jìn)行理論的分析。我們都知道電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),根據(jù)磁電感應(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(shì),此電動(dòng)勢(shì)的大小就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小,由于高性能的控制要求高的開關(guān)頻率,其開關(guān)速度很快,則DV/DT偏大,同時(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就偏大,人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關(guān)速度越快,電機(jī)外殼上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越高,而變頻器對(duì)電機(jī)的控制精度和響應(yīng)就越高,人觸摸之后被電的感覺就越高,反之,IGBT的開關(guān)頻率慢,感應(yīng)電就小,人觸摸的感覺就小,所以國(guó)內(nèi)的低端變頻器設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率偏低,控制電機(jī)后感應(yīng)電小,人摸上沒啥感覺,但其控制性較差,動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。

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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。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。

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。

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(zhǎng)之漏電電流。變頻器、馬達(dá)的電纜線長(zhǎng)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。

有的現(xiàn)場(chǎng)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(duì)這個(gè)問題,特對(duì)此種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析如下:

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(chǎng),使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來。

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(chǎng),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(shì)。此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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))。如果這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shì)的有效值(即感應(yīng)電壓)就越高,而變頻器對(duì)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(shì)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。

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(shì)(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。

工頻運(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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