为什么会出现漏电的原因?
众所周知,旋转磁场是由流电机三相定子绕组的电流产生的。根据磁电感应原理,电机外壳会产生感应电位,这取决于变频器(Variable-frequency Drive,VFD)的开关率。由于高性能控制要求开关频率高、开关速度快、DV/DT过大、感应电位过大,人们一接触就会感到触电。理论上,IGBT的开关速度越快,电机外壳上的感应电位越高,VFD对电机的控制精度和响应越高,触摸后带电感觉越高。相反,IGBT的开关频率慢,感应电小,所以触摸感觉也小。因此,国内低端VFD开关频率电机后感应小,让人感觉不到。
如何解决漏电问题?
为了避免这个问题,在设计硬件的时候,加入了感应浪涌滤波器的电路,浪涌滤波器的接地端接在VFD的外壳上。同时,在VFD的接线说明中,要求将电机的接地端子与VFD的接地B相连,并将输入电源的地(地)与VFD的地(地)相连。因此电机的感应电与VFD的接地和VFD的接地与电源形成回路,使电机VFD的地与电源的地处于同一电位,两者之间的电位差为0伏,这样站在地上触摸电机外壳、设备机架和VFD的外壳的人就不会感到带电。
但有些工厂为了布线方便,在高压配电室不把地线拉进车间,甚至误以为是地线。这种想法是错误的。你不妨考虑一下。如果地线可以在本地布线,为什么我们在日常生活中还要在N箱里拉地线?电站里的N线也接地线吗?我们不用拉N盒地线,不是省了很多线吗?为什么要浪费人力物力时间?但是现实中有很多工厂不拉电源地线,设备找不到接地点。然而,当电机在使用时,会产生感应泄漏。在这种情况下,我们提供两种方案:
方案一:电机的三条线,VFD和机架连在一起后,处于同一个电位,在VFD中浪涌吸收放电后感应电压大大降低,人就不会再有触电的感觉,也就是说,没有接地线也没关系,只要把几根接地线连在一起,这样VFD内部
方案二:一般经过方案一的治疗,就不会触电了。但由于特殊原因,感应电压还是比较高,还是能电击人。然后在方案1的前提下,在VFD的输入电源处增加一个感应浪涌滤波器。
并将感应浪涌滤波器的地与电机的地和VFD(如图4红线所示)的地连接起来,使感应浪涌滤波器重新吸收和释放电机的感应电,进一步降低感应电压,达到防止漏电的电流目的。增加的电感浪涌滤波器的电路原理与VFD内部浪涌滤波器相同,但体积太大,无法设计安装在VFD内部电路中,所以做成外接。
我们做了大量的实验证明,通过对方案二连接方式的现场整改,在没有接地线连接电源的应用场合,可以将电机运行产生的感应电压降低到20V以下,保证现场操作人员的安全,不会再有漏电的感觉。然而,在第二种方案中,如果连接了电源线的地线,则不需要外部电感浪涌滤波器。
另外,如果现场有多台VFD控制电机,不方便安装多台感应浪涌滤波器,则不必为每台VFD配备一台感应浪涌滤波器,或者只连接一台或两台感应浪涌滤波器,将滤波器的接地端子与几台VFD的接地端子、现场电机的接地端子和设备机架连接。如图5所示:每个VFD都有感应浪涌滤波器电路,但如果电机的接地线没有接回VFD的接地端子,感应浪涌滤波器就不起作用,所以在现场应用中电机的接地端子必须与VFD的接地端子连接。
当然,在某些情况下,某些设备的电机在不接地的情况下是不会感觉到漏电的,这和本文前面提到的原理是一样的:“大地虽然是导体,但大地是有电阻值的,电阻值根据不同土地的土壤成分而不同。”但根据正确的用电安全规范,要求电机良好接地,但如果条件不允许(如无电源接地端子),电机的地线、机柜外壳和VFD的地线总是可以连在一起的。