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一文详解变频器控制电机漏电故障原因和维修方法(值得收藏)

点击数:181 更新时间:2020-7-25 9:38:11 Tag: 变频器控制电机漏电故障 变频器电机漏电维修
    一些使用变频器控制电机的人经常会出现漏电的情况,很多人都不知道为什么会漏电,因为我们知道 漏电电压从几十伏到200伏不等,稍有不慎就会有生命危险。那么针对这些问题,告诉大家变频器为什么会漏电,如何解决变频器控制电机漏电故障

一、漏电问题的原因

    根据变频控制电机运行的功能框图(图1),三相电源经变频整流桥整流后,经电容滤波。送到逆变桥(IGBT),再通过逆变桥输出频率、电压可调的三相交流电来控制电机的运行。差值为120度的三相交流电流过电机三相定子线圈的绕组,产生旋转磁场,使电机转子旋转。在旋转磁场的作用下,定子绕组自动旋转。

    根据变频控制电机运行的功能框图(图1),三相电源经变频整流桥整流后,经电容滤波。送到逆变桥(IGBT),再通过逆变桥输出频率、电压可调的三相交流电来控制电机的运行。差值为120度的三相交流电流过电机三相定子线圈的绕组,产生旋转磁场,使电机的转子旋转,然后传送到逆变桥(IGBT)。在定子绕组旋转磁场的作用下自动旋转。

    众所周知,电动机的三相定子绕组在电流流过时产生旋转磁场,根据电磁感应原理,电动机的外壳产生感应电动势。这个感应电动势的大小取决于变频器IGBT的开关频率和C*DV/DT的大小(与IGBT(开关的速度有关);由于高性能的控制要求较高的开关频率,其开关速度较快,所以DV/ DT偏大。如果这个感应电动势很大,那么人触碰它就会有触电的感觉。从理论上讲,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,变频器对电机的控制精度和动态响应越高,人体触摸后被电击的感觉就越大;另一方面,IGBT是最好的。 感觉越小。因此,国内一些低端变频器IGBT的开关频率设计得很低,控制电机运行后,电机外壳 感应电压低,但其控制性能差,动态响应慢。而我们的变频器的性能和动态响应比较好,所以我们的变频器IGBT的开关频率和速度都比较高。感应电动势也会相对高一些。
由于异步电动机在工作时,在所有的电机外壳中都有感应电压(即所谓的漏电),所以电机厂家在电机出厂时,在接线盒内安装了一个接地端子,以方便用户在应用时与地连接,消除其感应。电势(即消除感应漏电电压),以解决人体接触电机时触电的感觉。当然,由于电机以工频运行时,开关频率约为50HZ,频率很低,所以一般不会有什么 漏电的感觉(除非电机的绝缘性能很差)。而当变频器控制电机转动时,由于其开关频率都比市电的频率高很多,所以电机 壳会有漏电的感觉。

二、漏电问题的解决方案

    为了避免变频器电机漏电维修这个问题,变频器硬件设计中加入了电感浪涌滤波电路(其等效电路如图1所示),并将电感浪涌滤波的地侧连接到变频器的外壳上,同时将变频器的接线 说明书要求将电机的地线端子与变频器的地线端子B连接,将输入电源的地线(即大地)与变频器的地线端子A连接。
 

    这样就可以使电机运行时产生的感应电流通过电机与变频器之间的地线,以及变频器与电源之间的地线。形成电路,使电机的地、变频器的地、电源的地(即大地)都处于同一电位,它们之间的 电位差为0伏电压。这样,人体站在地面上(也是电源的地),就会接触到旋转电机的外壳、机械设备的机架(一般设备)和电源的地。变频器的机架与大地相连),由于它们之间存在电位差,所以变频器的外壳不会有带电的感觉。如果电压差为0伏,人体就感觉不到是否有电。

    当电机的地线与变频器的地线不相连,电源的地线与变频器的地线或机械设备的地线不相连时,人体将无法感觉到是否有电。电机的外壳、变频器的外壳和电源的地(即大地)不一样,当电机的地线端子或电力的地线连接在一起时,其。 处于同一电位。如果在这种情况下,电机运行产生的感应电压为100V,电机与机械设备的框架部分接触,则电机处于同一电位。一起,因为配电室的电源地线没有拉过来,而人体的电气等效模型理论上可以相当于一个近似于2K电阻的欧姆(如果人体汗湿的话就更小了,有时只有几十欧姆),人体站在地面上接触地面 当与电机相连的设备金属被触及时,电机的感应电压(如100V)可以通过人体向大地放电。人体会有被流过的电流电击的感觉。虽然从理论上讲,电机外壳与机械设备的机架相连,而机械设备的机架是安装在地面上的,按理说人站在设备机架上触摸大地应该不足以被感应电击伤,但别忘了大地也是导体,虽然大地毕竟有电阻值,而且根据土地的土壤成分不同,电阻值的大小也不同。否则,为什么国家供电局会要求每个变电站变压器的接地线和每个公司配电室的接地电阻都要小于4欧姆呢?为什么如果变电站或高压配电室的接地电阻不小于4欧姆,就不批准用电?其实这才是问题的关键。当人与设备保持一定距离时,就会有感应电压,当人体接触到设备时,就会有电流流过人体,就会有触电的感觉。只是感应电的大小,和决定人被电击的感觉大小也是不同的。

但是,在一些工厂里面,为了布线的方便,高压配电室里面的地线根本就没有拉到生产车间里面,甚至你误以为大地就是地线,为什么要拉地线呢?这不是多此一举吗?如果大地可以作为地线,那么我们日常生活中的所有电线都会作为地线。那为什么还要拉N线和地线呢?电站里面的N线其实是和地线相连的?我们不用拉地线和N线,不是可以节省很多电缆和电线吗?这种浪费人力、物力、时间、金钱的工作为什么要做?
但现实中,有一些工厂没有电源地线,所以无法找到设备的接地点,电机无法工作。如果出现感应器漏电的情况,该如何处理呢?在此,我们提出两种方案,具体如下。
方案一:将电机外壳的接地端、机械设备的机架和变频器的接地端连接在一起(图3)。

    电机、变频器和机架的地线连接在一起,使其处于同一电位,地线通过变频器连接。感应浪涌滤波电路对感应电压进行吸收和放电,大大降低了感应电压,使电机旋转时产生的感应电流相对小于感应电压。而电源地(即大地)的电压也大大降低,所以触摸后不会给人以触电的感觉。换句话说,没有电源地不要紧,只要电机地、变频器地和机架连接在一起就可以了,这样一来,变频器内部的感应电涌滤波器才会真正发挥作用。

方案二:一般按情况一处理后,电机转动产生的感应电压很小,已经不至于漏电,但由于一些特殊原因(如电机绝缘不良、电气安装时电气柜没有 接地等),感应电压还是很高的,就会有漏电的感觉,这时人们就提出方案二。
方案二是在方案一的前提下,再在变频器输入电源端加装感应电涌滤波器。
    并将电感式电涌滤波器的地线与电机的地线和变频器的地线相连(如图4中的红线所示),让电感式电涌滤波器再次吸收和放电电机的感应电,进一步降低感应电压,防止漏电。电工的电流。增加的电感式浪涌滤波器电路与变频器内部的浪涌滤波电路原理相同,由于它的尺寸并没有设计安装在变频器的内部电路中,所以以外部连接的方式连接。
    我们做了大量的实验证明,采用方案二的这种连接方式,在电源没有地线连接的应用中,可以将变频器作为外接安装。可以将电机运行时产生的感应电压降低到20V以下,保证现场操作人员的安全。电工漏电的感觉。但是,如果方案2中的电源线与地相连,那么就不需要外接感应浪涌滤波器。
另外,如果现场有多台变频器控制电机运行,又不方便安装多台感应电涌滤波器。不一定每台变频器都要安装电感浪涌滤波器,也可以只接一台或两台电感浪涌滤波器.并将滤波器的接地端连接到多台现场变频器的接地端、现场电机的接地端和设备架上。如图5所示。
由于每台变频器内部都有一个感应浪涌滤波电路,但如果电机的地线没有接回变频器的地线 因此,在现场应用中,电机的地线端子必须与变频器相连。电机的地线端子与地面相连。当然,有些设备在某些情况下电机不接地就不会有漏电的感觉,这和本文前面所说的 "虽然大地也 是 它是电的导体,但大地是有电阻的,它根据土地的土壤成分而变化"。一样的道理。但是,根据正确的电气安全规范,要求电机必须有良好的接地,但条件不允许(如没有电源接地端子)。电机的地、机柜外壳的地和变频器的地可以一直连接在一起。
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