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一些使用變頻器控制電機(jī)的人經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏電的情況,很多人都不知道為什么會(huì)漏電,因?yàn)槲覀冎?漏電電壓從幾十伏到200伏不等,稍有不慎就會(huì)有生命危險(xiǎn)。那么針對(duì)這些問題,告訴大家變頻器為什么會(huì)漏電,如何解決變頻器控制電機(jī)漏電故障。
一、漏電問題的原因
根據(jù)變頻控制電機(jī)運(yùn)行的功能框圖(圖1),三相電源經(jīng)變頻整流橋整流后,經(jīng)電容濾波。送到逆變橋(IGBT),再通過逆變橋輸出頻率、電壓可調(diào)的三相交流電來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。差值為120度的三相交流電流過電機(jī)三相定子線圈的繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,定子繞組自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)變頻控制電機(jī)運(yùn)行的功能框圖(圖1),三相電源經(jīng)變頻整流橋整流后,經(jīng)電容濾波。送到逆變橋(IGBT),再通過逆變橋輸出頻率、電壓可調(diào)的三相交流電來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。差值為120度的三相交流電流過電機(jī)三相定子線圈的繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),然后傳送到逆變橋(IGBT)。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
眾所周知,電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組在電流流過時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),根據(jù)電磁感應(yīng)原理,電動(dòng)機(jī)的外殼產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率和C*DV/DT的大小(與IGBT(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)速度較快,所以DV/ DT偏大。如果這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大,那么人觸碰它就會(huì)有觸電的感覺。從理論上講,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,變頻器對(duì)電機(jī)的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)越高,人體觸摸后被電擊的感覺就越大;另一方面,IGBT是最好的。 感覺越小。因此,國(guó)內(nèi)一些低端變頻器IGBT的開關(guān)頻率設(shè)計(jì)得很低,控制電機(jī)運(yùn)行后,電機(jī)外殼 感應(yīng)電壓低,但其控制性能差,動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢。而我們的變頻器的性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較好,所以我們的變頻器IGBT的開關(guān)頻率和速度都比較高。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)相對(duì)高一些。
由于異步電動(dòng)機(jī)在工作時(shí),在所有的電機(jī)外殼中都有感應(yīng)電壓(即所謂的漏電),所以電機(jī)廠家在電機(jī)出廠時(shí),在接線盒內(nèi)安裝了一個(gè)接地端子,以方便用戶在應(yīng)用時(shí)與地連接,消除其感應(yīng)。電勢(shì)(即消除感應(yīng)漏電電壓),以解決人體接觸電機(jī)時(shí)觸電的感覺。當(dāng)然,由于電機(jī)以工頻運(yùn)行時(shí),開關(guān)頻率約為50HZ,頻率很低,所以一般不會(huì)有什么 漏電的感覺(除非電機(jī)的絕緣性能很差)。而當(dāng)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于其開關(guān)頻率都比市電的頻率高很多,所以電機(jī) 殼會(huì)有漏電的感覺。
二、漏電問題的解決方案
這樣就可以使電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過電機(jī)與變頻器之間的地線,以及變頻器與電源之間的地線。形成電路,使電機(jī)的地、變頻器的地、電源的地(即大地)都處于同一電位,它們之間的 電位差為0伏電壓。這樣,人體站在地面上(也是電源的地),就會(huì)接觸到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的外殼、機(jī)械設(shè)備的機(jī)架(一般設(shè)備)和電源的地。變頻器的機(jī)架與大地相連),由于它們之間存在電位差,所以變頻器的外殼不會(huì)有帶電的感覺。如果電壓差為0伏,人體就感覺不到是否有電。
當(dāng)電機(jī)的地線與變頻器的地線不相連,電源的地線與變頻器的地線或機(jī)械設(shè)備的地線不相連時(shí),人體將無(wú)法感覺到是否有電。電機(jī)的外殼、變頻器的外殼和電源的地(即大地)不一樣,當(dāng)電機(jī)的地線端子或電力的地線連接在一起時(shí),其。 處于同一電位。如果在這種情況下,電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的感應(yīng)電壓為100V,電機(jī)與機(jī)械設(shè)備的框架部分接觸,則電機(jī)處于同一電位。一起,因?yàn)榕潆娛业碾娫吹鼐沒有拉過來(lái),而人體的電氣等效模型理論上可以相當(dāng)于一個(gè)近似于2K電阻的歐姆(如果人體汗?jié)竦脑捑透×耍袝r(shí)只有幾十歐姆),人體站在地面上接觸地面 當(dāng)與電機(jī)相連的設(shè)備金屬被觸及時(shí),電機(jī)的感應(yīng)電壓(如100V)可以通過人體向大地放電。人體會(huì)有被流過的電流電擊的感覺。雖然從理論上講,電機(jī)外殼與機(jī)械設(shè)備的機(jī)架相連,而機(jī)械設(shè)備的機(jī)架是安裝在地面上的,按理說(shuō)人站在設(shè)備機(jī)架上觸摸大地應(yīng)該不足以被感應(yīng)電擊傷,但別忘了大地也是導(dǎo)體,雖然大地畢竟有電阻值,而且根據(jù)土地的土壤成分不同,電阻值的大小也不同。否則,為什么國(guó)家供電局會(huì)要求每個(gè)變電站變壓器的接地線和每個(gè)公司配電室的接地電阻都要小于4歐姆呢?為什么如果變電站或高壓配電室的接地電阻不小于4歐姆,就不批準(zhǔn)用電?其實(shí)這才是問題的關(guān)鍵。當(dāng)人與設(shè)備保持一定距離時(shí),就會(huì)有感應(yīng)電壓,當(dāng)人體接觸到設(shè)備時(shí),就會(huì)有電流流過人體,就會(huì)有觸電的感覺。只是感應(yīng)電的大小,和決定人被電擊的感覺大小也是不同的。
但是,在一些工廠里面,為了布線的方便,高壓配電室里面的地線根本就沒有拉到生產(chǎn)車間里面,甚至你誤以為大地就是地線,為什么要拉地線呢?這不是多此一舉嗎?如果大地可以作為地線,那么我們?nèi)粘I钪械乃须娋都會(huì)作為地線。那為什么還要拉N線和地線呢?電站里面的N線其實(shí)是和地線相連的?我們不用拉地線和N線,不是可以節(jié)省很多電纜和電線嗎?這種浪費(fèi)人力、物力、時(shí)間、金錢的工作為什么要做?
但現(xiàn)實(shí)中,有一些工廠沒有電源地線,所以無(wú)法找到設(shè)備的接地點(diǎn),電機(jī)無(wú)法工作。如果出現(xiàn)感應(yīng)器漏電的情況,該如何處理呢?在此,我們提出兩種方案,具體如下。
方案一:將電機(jī)外殼的接地端、機(jī)械設(shè)備的機(jī)架和變頻器的接地端連接在一起(圖3)。
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