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变频器的电机“漏电”现象产生的原因
迈梓工控 / 2021-11-23

  在电机使用中,会发现电机有“漏电”现象产生,有的甚至会产生100V以上的静电电压,这样高的静电电压会让人有刺痛的感觉,以致让人会误认为电机“漏电”了,其实这只是感电。感电的感应电流通常比较小,不会产生严重的后果。


    1.原因

    现代变频器的控制原理绝大多数都采用了脉宽调制(PWM)控制方式,为了保证变频调速系统的负载响应性及运行平稳性,同时为了降低电机运行时发出的高频噪音,调制波的频率一般都达到了4K及以上,特别是中小功率的变频器,因输出电流较小,载波频率可达10K以上,因此,变频器输出的电压实际上是一系列宽度不同的脉冲。另外,在一些高性能的电流矢量变频器中,例如安川G系列变频器、优利康YD系列变频器、丹佛斯VLT5000系列变频器等等,在这些变频器中都接有直流滤波的大电容,使得输出脉冲的上升下降沿都比较陡。所以,由于电机线圈与电机外壳之间有一个等效电容存在,就在电机的外壳上感应出了一定的电压。随着频率的增加“漏电”越来越小,低速的时候“漏电“比较严重但是,感应电压与漏电电压是不同的,感应电压虽可能比较高,但感应电流通常比较小,不会产生特别严重的后果。而漏电是由于电机的绝缘受到了损坏,线圈与外壳间的绝缘电阻变得很小,输出电压直接通过这个变小的绝缘电阻,使电机外壳带电,并会危及人身安全。

    2.解决方法

    根据国家的电气安装安全规程,电动机必须安全可靠接地,在三相四线制供电系统中,零线(N)必须在车间接入点重复接地,接地电阻要小于4Ω。

    同样,在使用变频器的调速系统中,电机的接地是必要的。这不仅能使感应电压有释放回路,同时能保护因电机的绝缘故障引起的漏电事故,还能减少变频器对其它电气设备的干扰,使电气设备都能安全可靠地运行

   因此客户这样检测出来的是感电,而非漏电。
 

现实中却的确有些工厂没有拉电源地线的,设备没法找到接地点,而电机在使用中却又有感应漏电的情况,遇到这种情况怎么办?在此,我们提出两种方案如下:

方案一:将电机外壳的接地端、机械设备的机架与变频器接地端连接在一起,电机、变频器、机架三个的地线连接在一起之后,使它们处于同等的电位,并且经过变频器内部的感应浪涌滤波器电路进行吸收、泄放,使感应电压大大减小,从而电动机旋转产生的感应电相对于电源的地(即大地)的电压也大大的减小,从而,不至于使人触摸之后会有被电的感觉。也就是说没有电源地线也没有关系,只要将电机的地、变频器的地和机架连接在一起就好了,这样变频器内部的感应电浪涌滤波器才会起到真正的作用。

方案二:一般情况下,通过方案一处理之后,电动机旋转产生的感应电压已经是很小了,已经不至于会漏电电人的,但是由于某些特殊原因(如:电动机绝缘不好、电器柜在装电器时全部没有接地等),感应电压还是较高,还会有漏电电人的感觉时,提出了方案二。

方案二是在方案一的前提下,再在变频器输入电源端增加一个感应电浪涌滤波器。

并将感应电浪涌滤波器的地与电动机的地、变频器的地接在一起,让感应电浪涌滤波器再一次对电机的感应电进行吸收和泄放,进一步减小感应电压,达到防止漏电电人的目前的。增加的感应电浪涌滤波器的电路原理与变频器内部的浪涌滤波电路是一样的,是由于体积太大,没法设计安装在变频器内部电路里面,因此做成外接方式。

我们曾经过大量的实验证明,通过方案二这种接法的现场整改,在没有接电源的地线的应用场合下,都能将电动机运转产生的感应电压减小到20V以下,确保现场操作人员的安全,不会再有被漏电电人的感觉。但是,方案二中如果接有电源线的地线,那么也就不用外接感应电浪涌滤波器都可以了。


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