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電機用了變頻器出現漏電是怎麽回事
發布時間:2018-07-21
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變頻器輸出是以PWM(脈寬調制,類似高速開關)方式控制,因此會發生高頻率的漏電電流,若要在變頻器一次側加裝一般漏電斷路開關時,建議請以每台變頻器選擇200mA以上的感度電流且動作時間爲0.1秒以上的漏電斷路關開使用,但不保證該漏電斷路關開一定不會跳脫。

必須考慮下列各因素才能決定系統漏電電流之大小,並選定適當的漏電斷路開關及必要措施來改善送電後漏電斷路器跳脫之現象。

首先,變頻器、前級供電變壓器、電動機三個傳動設備的PE點一定要連在一起後,再統一去接地。這是在相關規範中反複強調過的。

變頻器是高頻方波電壓輸出,由于在電機內部線圈與電機外殼之間有等效電容存在,從而産生泄漏電流。如果不接地或接地不良,就會有漏電現象。

一般漏電斷路開關之額定電流選擇計算公式如下:

I≧ 10*Ig1+Ign+3*(Ig2+Igm)

Ig1Ig2:商業運轉時電纜線之漏電電流。

Ign:變頻器輸入側噪聲濾波器之漏電電流。

Igm:商業運轉時馬達之漏電電流。

由上述公式之相關變動參數得知,會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 濾波器 的電纜線長之漏電電流。

變頻器 馬達 的電纜線長之漏電電流。

2)濾波器的漏电电流 (包含變頻器在内)

3)馬達的漏电电流。

各部分漏電電流值(單位:mA)

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

2)濾波器的漏电电流 (包含變頻器在内)——變頻器供应厂商提供。例如:台达VFD055B43B用濾波器为26TDT1W4B4其漏電電流最大值爲70mA

3)馬達的漏电电流——馬達供应厂商提供。

 

有的现场使用變頻器控制电机,会出现漏电问题,漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。针对这个问题,在这里特对此故障产生的原因进行理论的分析和说明如下。

根据變頻器控制电机运行的功能框图(图1),三相电源经过變頻器整流桥整流之后,经电容滤波送到逆变桥(IGBT),再经过逆变桥输出频率、电压可调的三 相交流电去控制电机的运行。

三相互差120度的交流電在電動機的三相定子線圈繞組裏流過,産生旋轉磁場,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後産生了旋轉磁場,而根據電磁感應的原理,電動機的外殼就會産生感應電動勢。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,那麽人觸摸到就會感覺被電擊一樣。理論上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 變頻器对电机的控制精度和动态响应也就越高,人体触摸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,而从体触摸到之后被电的感觉就越小。

所以,某些国产低端的變頻器IGBT的开关频率设计得较低,控制电机运行之后,电机外壳的感应电压较低,但其控制性能较差、动态响应较慢。我司變頻器的性能和动态响应都较好,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,在其接線盒裏面安上接地端子,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,因爲工頻運行電機時,工頻的開關頻率約爲50HZ,很低, 所以一般情况下几乎不会有漏电的感觉(除非电机绝缘很差)。而變頻器控制时,由于其开关频率都比工频频率高得多,所以變頻器在控制电动机转动时,电机外壳就会有漏电的感觉。

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