有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機,會出現(xiàn)漏電問題,漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等。針對這個問題,在這里特對此故障產(chǎn)生的原因進行理論的分析和說明。
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。