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一文詳解變頻器控制電機漏電故障原因和維修方法(值得收藏)

點擊數:13202 更新時間:7/20/2020 3:06:37 PM Tag: 變頻器控制電機漏電故障 變頻器電機漏電維修

    一些使用變頻器控制電機的人經常會出現漏電的情況,很多人都不知道為什么會漏電,因為我們知道 漏電電壓從幾十伏到200伏不等,稍有不慎就會有生命危險。那么針對這些問題,告訴大家變頻器為什么會漏電,如何解決變頻器控制電機漏電故障

一、漏電問題的原因

    根據變頻控制電機運行的功能框圖(圖1),三相電源經變頻整流橋整流后,經電容濾波。送到逆變橋(IGBT),再通過逆變橋輸出頻率、電壓可調的三相交流電來控制電機的運行。差值為120度的三相交流電流過電機三相定子線圈的繞組,產生旋轉磁場,使電機轉子旋轉。在旋轉磁場的作用下,定子繞組自動旋轉。

    根據變頻控制電機運行的功能框圖(圖1),三相電源經變頻整流橋整流后,經電容濾波。送到逆變橋(IGBT),再通過逆變橋輸出頻率、電壓可調的三相交流電來控制電機的運行。差值為120度的三相交流電流過電機三相定子線圈的繞組,產生旋轉磁場,使電機的轉子旋轉,然后傳送到逆變橋(IGBT)。在定子繞組旋轉磁場的作用下自動旋轉。

    眾所周知,電動機的三相定子繞組在電流流過時產生旋轉磁場,根據電磁感應原理,電動機的外殼產生感應電動勢。這個感應電動勢的大小取決于變頻器IGBT的開關頻率和C*DV/DT的大小(與IGBT(開關的速度有關);由于高性能的控制要求較高的開關頻率,其開關速度較快,所以DV/ DT偏大。如果這個感應電動勢很大,那么人觸碰它就會有觸電的感覺。從理論上講,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,變頻器對電機的控制精度和動態響應越高,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,國內一些低端變頻器IGBT的開關頻率設計得很低,控制電機運行后,電機外殼 感應電壓低,但其控制性能差,動態響應慢。而我們的變頻器的性能和動態響應比較好,所以我們的變頻器IGBT的開關頻率和速度都比較高。感應電動勢也會相對高一些。
由于異步電動機在工作時,在所有的電機外殼中都有感應電壓(即所謂的漏電),所以電機廠家在電機出廠時,在接線盒內安裝了一個接地端子,以方便用戶在應用時與地連接,消除其感應。電勢(即消除感應漏電電壓),以解決人體接觸電機時觸電的感覺。當然,由于電機以工頻運行時,開關頻率約為50HZ,頻率很低,所以一般不會有什么 漏電的感覺(除非電機的絕緣性能很差)。而當變頻器控制電機轉動時,由于其開關頻率都比市電的頻率高很多,所以電機 殼會有漏電的感覺。

二、漏電問題的解決方案

    為了避免變頻器電機漏電維修這個問題,變頻器硬件設計中加入了電感浪涌濾波電路(其等效電路如圖1所示),并將電感浪涌濾波的地側連接到變頻器的外殼上,同時將變頻器的接線 說明書要求將電機的地線端子與變頻器的地線端子B連接,將輸入電源的地線(即大地)與變頻器的地線端子A連接。
 

    這樣就可以使電機運行時產生的感應電流通過電機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),就會接觸到旋轉電機的外殼、機械設備的機架(一般設備)和電源的地。變頻器的機架與大地相連),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。

    當電機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械設備的地線不相連時,人體將無法感覺到是否有電。電機的外殼、變頻器的外殼和電源的地(即大地)不一樣,當電機的地線端子或電力的地線連接在一起時,其。 處于同一電位。如果在這種情況下,電機運行產生的感應電壓為100V,電機與機械設備的框架部分接觸,則電機處于同一電位。一起,因為配電室的電源地線沒有拉過來,而人體的電氣等效模型理論上可以相當于一個近似于2K電阻的歐姆(如果人體汗濕的話就更小了,有時只有幾十歐姆),人體站在地面上接觸地面 當與電機相連的設備金屬被觸及時,電機的感應電壓(如100V)可以通過人體向大地放電。人體會有被流過的電流電擊的感覺。雖然從理論上講,電機外殼與機械設備的機架相連,而機械設備的機架是安裝在地面上的,按理說人站在設備機架上觸摸大地應該不足以被感應電擊傷,但別忘了大地也是導體,雖然大地畢竟有電阻值,而且根據土地的土壤成分不同,電阻值的大小也不同。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和每個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,就不批準用電?其實這才是問題的關鍵。當人與設備保持一定距離時,就會有感應電壓,當人體接觸到設備時,就會有電流流過人體,就會有觸電的感覺。只是感應電的大小,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,那么我們日常生活中的所有電線都會作為地線。那為什么還要拉N線和地線呢?電站里面的N線其實是和地線相連的?我們不用拉地線和N線,不是可以節省很多電纜和電線嗎?這種浪費人力、物力、時間、金錢的工作為什么要做?
但現實中,有一些工廠沒有電源地線,所以無法找到設備的接地點,電機無法工作。如果出現感應器漏電的情況,該如何處理呢?在此,我們提出兩種方案,具體如下。
方案一:將電機外殼的接地端、機械設備的機架和變頻器的接地端連接在一起(圖3)。

    電機、變頻器和機架的地線連接在一起,使其處于同一電位,地線通過變頻器連接。感應浪涌濾波電路對感應電壓進行吸收和放電,大大降低了感應電壓,使電機旋轉時產生的感應電流相對小于感應電壓。而電源地(即大地)的電壓也大大降低,所以觸摸后不會給人以觸電的感覺。換句話說,沒有電源地不要緊,只要電機地、變頻器地和機架連接在一起就可以了,這樣一來,變頻器內部的感應電涌濾波器才會真正發揮作用。

方案二:一般按情況一處理后,電機轉動產生的感應電壓很小,已經不至于漏電,但由于一些特殊原因(如電機絕緣不良、電氣安裝時電氣柜沒有 接地等),感應電壓還是很高的,就會有漏電的感覺,這時人們就提出方案二。
方案二是在方案一的前提下,再在變頻器輸入電源端加裝感應電涌濾波器。
    并將電感式電涌濾波器的地線與電機的地線和變頻器的地線相連(如圖4中的紅線所示),讓電感式電涌濾波器再次吸收和放電電機的感應電,進一步降低感應電壓,防止漏電。電工的電流。增加的電感式浪涌濾波器電路與變頻器內部的浪涌濾波電路原理相同,由于它的尺寸并沒有設計安裝在變頻器的內部電路中,所以以外部連接的方式連接。
    我們做了大量的實驗證明,采用方案二的這種連接方式,在電源沒有地線連接的應用中,可以將變頻器作為外接安裝。可以將電機運行時產生的感應電壓降低到20V以下,保證現場操作人員的安全。電工漏電的感覺。但是,如果方案2中的電源線與地相連,那么就不需要外接感應浪涌濾波器。
另外,如果現場有多臺變頻器控制電機運行,又不方便安裝多臺感應電涌濾波器。不一定每臺變頻器都要安裝電感浪涌濾波器,也可以只接一臺或兩臺電感浪涌濾波器.并將濾波器的接地端連接到多臺現場變頻器的接地端、現場電機的接地端和設備架上。如圖5所示。
由于每臺變頻器內部都有一個感應浪涌濾波電路,但如果電機的地線沒有接回變頻器的地線 因此,在現場應用中,電機的地線端子必須與變頻器相連。電機的地線端子與地面相連。當然,有些設備在某些情況下電機不接地就不會有漏電的感覺,這和本文前面所說的 "雖然大地也 是 它是電的導體,但大地是有電阻的,它根據土地的土壤成分而變化"。一樣的道理。但是,根據正確的電氣安全規范,要求電機必須有良好的接地,但條件不允許(如沒有電源接地端子)。電機的地、機柜外殼的地和變頻器的地可以一直連接在一起。
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