前 言
有用户反映,在变频器输入电路中配置漏电保护器的,但是送电后或运行变频时,漏电保护器经常会跳脱,原因又找不到,许多人都认为变频器的质量有问题,但这是有原因的。本文将根据变频器的设计原理对这一问题进行深入分析,并且提出相应的解决方案。
一、漏电保护开关的工作原理
漏电保护开关检测的是输入共模电流,也就是所说的对地漏电流,检测漏电流的电流互感器是同时穿过了R/S/T三根火线和零线,在没有漏电流的情况下,不论接三相负载还是接单相负载,R/S/T和N线这4根线中流过的电流之和总是为零。当负载侧有对地短路现象或者对地有较大的电容时,输出侧的电流就会通过大地返回电网,此时流过电流互感器的电流之和不为零,这个电流就称之为漏电流。当检测到的电流大到一定程度就会触发保护开关脱扣。
二、使用变频器对地漏电流的产生原因分析
在应用中为何会产生较大的漏电流
普通电机的绕组和机壳之间存在着较大的分布电容,在电网供电的情况下,电源线上只有50Hz的工频电压,由于频率很低,通过分布电容的漏电流很小。但在用变频器驱动电机时,由于变频器输出的是几kHz的PWM(高频脉宽调制)的电压波形,输出电压是在0V到530V之间快速跳变的脉动电压,该脉动电压产生谐波,这些谐波对于同样的电机同样的分布电容,漏电流会增大百倍以上,因此容易发生一运行变频,漏电开关就跳闸现象。
变频器输入端安规电容的作用
输入端安规电容的作用主要是减小变频器内部对外部电网的干扰影响,由于有几组的电容保护,变频器可以承受较大的来自电网的电压突波,比如雷击等,而不至于损坏;
由于变频器中安规电容取值很小(4700PF),对于工频的阻抗很大(1.4M),对漏电流的贡献很小(每相约0.15mA ,且三相平衡时基波漏电流之和为零)。
然而,如果电网中的电压谐波较高,电网漏入变频器的电流会明显增加,三相不会抵消。泄漏电流的值与电压谐波的频率和谐波电压的幅度成正比。因此,当漏电开关闭合时,很容易跳闸。
总结
上文所述的产生漏电流不仅仅大于50mA,而具体的数据根据实际情况,将与以下几个因素有关:
1、电机电缆线的长度;
2、电机电缆线是否有屏蔽;
3、变频器的调制频率;
4、在应用无线射频时是否干扰滤波器;
5、电机是否接地。
三、减小漏电流的方法
载波频率:因为漏电流的有效值与频率约为开方关系,所以载波频率越高,漏电流越大
输出频率:输出频率在较高的时候,漏电流和输出频率没有太大关系,基本上是接近与零频率的,由于变频器三相输出的漏电流是叠加关系,漏电流的有效值会变大。
“零地合一”接线方式对漏电流的影响
所谓零接地集成是指将电网的零线作为地线连接到变频器的PE端,因为变频器和负荷对机壳影响所产生的漏电流经由零线返回电网的,这部分漏电流没有办法通过漏电保护开关来检测,理论上,如果变频器和电机负载的外壳没有接地(主要是电机外壳),漏电流理论上能够接近为零,但事实上不可以保证,只有提升和减少漏电流。
输出电抗器的作用
通过在变频器的u/v/w输出端加入反应器,可以降低负载的高频阻抗和漏电流。