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无PE之变频器漏电解决方案
变频器控制电机有漏电问题的分析及措施
以及对坏习惯客户的答对---布鲁托
一、 由来
近年来国家经济发展日益繁茂,浙江一带私企林立,家庭企业更是数不胜数。
操作机器的工人大多没有受过专业的技术培训,对电器只有最基本生产时的操作
认识。并没有对漏电安全产生足够的重视。
最典型的情况便是,接地 PE 基本处于悬空未接状态,或则达不到安规标明
的低阻抗数值。以至于保有一定触电事故的隐患。
配备的电工也存在所学片面,业务探究的不彻底,基本浮于事情表面现象。
对于更深层次的原因并不了解。古语云:做事,不怕不懂,就怕自以为都懂!害
人害已!
二、 漏电问题产生的原因
过去我们使用的感应电机,简单的通过电闸挂接电网,虽说存在启动大电流冲
击,零件易老化的坏处。但也有一定的优点:驱动电机为正弦电压,无 PWM
调制,EMI 问题少,更不会发生因高频感生电压造成的漏电流问题。
而近年日渐普及的变频器,通过对整流出来的直流电进行 PWM 调制逆变
以产生正玄电流驱动电机。因为存在大dv/dt 通过电机线圈与机壳间的寄生电
容,使电能传导至机壳表面。此时如果电机之固定机台没有良好的接地线钳位,
则会使我们的操作机台(金属)带有一定电压。如果此时操作工人触碰,便会
通过人体传导到脚下流回大地,这便是触电。有的现场使用变频器控制电机时
出现的漏电问题,漏电电压有几十伏到二百伏电压不等。不可忽视。
下图所示为良好接地的电机驱动主回路拓扑。
漏电发生的原因前面已经说完了。这里说说无 PE 情况。即上图中 A、B、
电机接地端三处,连接到一起,但并不接地,而是悬空。也就是说无 PE
引入的情况下如何避免使用了变频器的驱动系统之机台带电。
首先,我们要知道机台带电,电从那里来。变频器输出的高 dv/dt
电压通过电机内部的寄生电容感应而来。
其次,电能不会消失,可以变为热能、变为辐射电波等。这些方式太
复杂且成本过高不予考虑。
最后,从那里来便回那里去。只需要通过几颗安规电容,高 dv/dt
下容抗较小,把感应出来的电压再导回电网中去。
详细接法请参考下图。
此处 PE 并非接入大地,而是与机台金属以及变频器 PE 相连。
经过实测,3.7KW 电机运行时,C1,C2,C3,C4,C5,配置为 33nf 即
可消除机台带电。
下面一篇文章为互联网有哪些信誉好的足球投注网站到的,做为补充,供参考。
根据变频器控制电机运行的功能框图(图 1),三相电源经过变频器整流桥整流
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 度的交流电在电动机的三相定子
线圈绕组里流过,产生旋转磁场,使电动机的转子在定子绕组旋转磁场的作用下
自
动旋转起来。
我们都知道,电动机的三相定子绕组流过电流之后产生了旋转磁场,而根据电磁
感应的原理,电动机的外壳就会产生感应电动势。此感应电动势的大小,就取决
于变频器 IGBT 的开关频率的大小和 C*DV/DT(与 IGBT 的开关的速度有关);
由于高性能的控制要求较高的开关频率,其开关速度要求较快,则 DV/DT 偏大。
如果这个感应电动势较大,那么人触摸到就会感觉被电击一样。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,某些国产低端的变频器 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。我司变频器的性能和动态响应都较好,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。
由于异步电动机运转,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候,在其接线盒里面安上接地端子,方便用户在应
用时连接大地以消除其感应电动势(即消除感应漏电电压),以解决人体接触电
动机时被电的感觉。当然,因为工频运行电机时,工频的开关频率约为 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)。而变频器
控制时,由于其开关频率都比工频频率高得多,所以变频器在控制电动机转动时,
电机外壳就会有漏电的感觉。
二、漏电问题的解决方案
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