變頻器控制電機有漏電問題的解決方案

1、變頻器控制電機有漏電問題的解決方案、漏電問題產(chǎn)生的原因有的現(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如下。根據(jù)變頻器控制電機運行的功能框圖（圖1），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)相交流電去控制電機的運行。三相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(zhuǎn)磁場，使電動機的轉(zhuǎn)子在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下自動旋轉(zhuǎn)起來。我們都知道，電動機的相定子繞組流過電流之后產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)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

2、。此感應電動勢的大小，就取決于變器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)）；由于高性能的控制要求較高的開關(guān)頻率，其開關(guān)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樣。理論上IGBT的開關(guān)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(guān)頻率越低，電機外殼的感應動勢的有效值（感應電壓）就越低，乖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(guān)頻率設(shè)計得較低，控制電機運行之后，電機外殼的感應

3、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，器IGBT的開關(guān)頻率和開關(guān)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(zhuǎn)，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(guān)頻率約為50HZ，很低，所以一般情況F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(guān)頻率都比工頻頻率高得多，所以變頻器在控制電動機轉(zhuǎn)動時，電機外殼就會有漏電的感覺?！俊?/p>

4、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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)的電動的外殼、機械設(shè)備的機架（般設(shè)備的機架是與大地連接在一起的）、變頻器的外殼

5、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。當電動機的地線未能與變頻器的接地端連接在一起，而電源的地線也沒有與變頻器的地、機械設(shè)備的外殼或者電的接地端接在一起的時候，電機的外殼、變頻器的外殼、電源的地（即大地）就不是處于同等電位了。假如在這種情況下，電動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電壓為100V，電動機又與機械設(shè)備的某部分機架在一起，因為電源的地線在配電房沒有拉過來，而人體的電氣等效模型理論上可以等同于一個約2K歐姆的電阻（如果人體出汗、潮濕時電阻值更小，有時甚至只有幾十歐姆） 人體 站在大地上觸摸到與電動機相連的設(shè)備金屬時，電動機的感應電（如100V ）

6、就能過人體向大地進行放電，那么人體就會有電流流過，就會有被電的感覺。雖然，理論電機外殼與機械設(shè)備的機架是連接的，而設(shè)備的機架又是裝在大地上的，按理說人站在大地上觸摸到設(shè)備機架應該是不會被感應電觸電到的，但是，別忘了大地雖然也是屬于導體，但大地畢竟是有阻值的，而且根據(jù)不同的土地的土壤成 份，阻值也大小不一。否則，為什么國家供電局會要求每個變電站變壓器的接地線、每個公司配電房的接地電阻要求小于4歐姆？為什么如果變電站或者高壓配電房的接地電阻不小于4歐姆就不給審批，不允許用電？其實就是這個道理。從而電動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電相對于電源的地（即大地）人與設(shè)備有距離就會有感應電壓，人體觸摸到設(shè)備時就會 有電

7、流流過人體，就會有被電的感覺，只是感應電的大小， 決定人被電的感覺大小也不一樣。為了配線方便，高壓配電房里面的地線根本就沒有拉到生產(chǎn) 車間里面，甚至錯誤的認為大地就是地線了，為什么要拉地這種想法就是錯誤的了，大家不防想想，如果大地可以當作地線，那么我們?nèi)粘Ｉ钪兴械碾娋€又何必要拉 N線和地線呢？發(fā)電站里面的N線其實與地線也是連接在一起的呀？我們不用拉地線和N線不是可以節(jié)約很大電纜、電線了嗎？為何要去做這種又浪費人力、又浪費物力、浪費時間、還浪費錢財?shù)墓ぷ髂?然而，現(xiàn)實中卻的確有些工廠沒有拉電源地線的，設(shè)備沒法找到接地點，而電機在使用中卻又有感應漏電的情況，遇到這種況怎么辦？在此，我們提出兩種

8、方案如下:方案一：將電機外殼的接地端、機械設(shè)備的機架與變頻器接地端連接在起（如圖 3），電機、變頻器、機架三個的地線連接在起之后，使它們處于同等的電位，并且經(jīng)過變頻器內(nèi)部的感應浪涌濾波器電路進行吸收、泄放，使感應電壓大大減小，的電壓也大大的減小，從而，不至于使人觸摸之后會有被電的感覺。也就是說沒有電源地線也沒有關(guān)系，只要將電機的地、變頻器的地和機架連接在一起就好了，這樣變頻器內(nèi)部的感應電浪涌濾波器才會起到真正的作用。方案二:般情況下，通過方案一處理之后，電動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電壓已經(jīng)是很小了，已經(jīng)不至于會漏電電人的，但是于某些特殊原因（如：電動機絕緣不好、電器柜在裝電器時全部沒有接地等），感應電

9、壓還是較高，還會有漏電電人的感覺時，提出了方案二O方案二是在方案一的前提下，再在變頻器輸入電源端增加一個感應電浪涌濾波器。并將感應電浪涌濾波器的地與電動機的地、變頻器的地接在一起（如圖4中的紅色線所示），讓感應電浪涌濾波器再一次對電機的感應電進行吸收和泄放，進一步減小感應電壓，達到防止漏電電人的目前的。增加的感應電浪涌濾波器的電路原理與變頻器內(nèi)部的浪涌濾波電路是一樣的，是由于體積太大，沒法設(shè)計安裝在變頻器內(nèi)部電路里面，因此做成外接方式。我們曾經(jīng)過大量的實驗證明，通過方案二這種接法的現(xiàn)場整改，在沒有接電源的地線的應用場合下，都能將電動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應電壓減小到20V以下，確保現(xiàn)場操作人員的安全，不會再有被漏電電人的感覺。但是，方案 中如果接有電源線的地線，那么也就不用外接感應電浪涌濾動機運轉(zhuǎn)時，且不方便安裝多個感應電浪涌濾波器的，并不定是要求每臺變頻器都配一下感應電浪涌濾波器，也可以 只接一 個或兩個感應電浪涌濾波器，并將濾波器的接地端與現(xiàn)場幾臺變頻器的接地端、現(xiàn)場電動機的接地端、設(shè)備機架接在一起，如圖5所示:由于每臺變頻器內(nèi)部都有感應電浪涌濾波器電路，但如果電機的接地線沒有接回到變頻器的接地端子去的話，感應電浪涌濾波器也就不起作用了，所以現(xiàn)場應用中電動機的接地端一定要與變頻器的接地端接到一