有用户将漏电保护器安装在变频器输入电路中,但在运作变频中或者是在送电之后,漏电保护器老是跳闸,原因又找不到,许多人都认为质量有问题,但这是有原因的。本文将对此问题展开深入的分析,同时基于设计原理,,提出相应的解决方案。
输入共模电流是检测漏电流的电流传感器中的,即泄漏电流到地面,检测泄漏电流的电流互感器同时通过r/s/t三线和零线,在无泄漏电流的情况下,不论三相负荷或单相负荷,通过四条r/s/t线和n线的电流总是零。当负载侧有一个短路到达地面或有一个大电容到达地面时,输出侧的电流将通过地面返回电网,流过电流互感器的电流不是零。当检测到的电流达到一定水平时,将触发保护开关跳闸。
一、漏电保护器运作的基本原理
在线路上安装漏电保护器,初级线圈与电力网线路连接,次级线圈与漏电保护器的脱扣器连接。
电气设备正常运行时,线路中的电流处于平衡状态,变压器中的电流矢量之和为零(电流是一个方向矢量,如流出方向为“+”,返回方向为“-”,在变压器中来回流动的电流大小相等,方向相反,正负抵消)。由于初级线圈中没有剩余电流,次级线圈将不会被感应,并且漏电保护器的开关装置在闭合状态下操作。
设备机壳发生漏电,人接触时,在故障点发生分流,该漏电电流经人体―大地―动作接地返回到电压互感器中性点(不通过电流互感器),电压互感器流入、流出的电流变得不平衡(电流矢量之和不为零),初级线圈发生剩余电流。 因此,感应出次级线圈,若该电流值达到漏电保护器规定的生物电流值,开关将自动断开,电源将被切断。
二、变频器漏电流产生的原因分析
大量的漏电流如何在设备使用过程中产生
普通电机绕组与套管之间存在较大的分布电容时,在进行供电条件下,电源线上只有50hz的工频电压。然而,当电机由变频器驱动时,输出电压是在0V和530V之间快速跳变的脉冲电压,并且脉冲电压产生谐波,对于同一电机的相同分布电容,该谐波将使泄漏电流增加100倍以上,因此当运行变频时,就容易导致漏电开关跳闸。
输入端安规电容的作用
为了减少对外部电网的内部干扰,在主要输入端应用了安全电容。为了保护多组电容器,变频设备能够承受来自电力网的大电压突发波动,例如在发生闪电击中时、设备无明显损伤
由于变频设备中电容较小(4700pf),工频阻抗很大(1.4m),对漏电流的贡献很小(每相约0.15ma,三相平衡时基波漏电流的总和为零)。
然而,当电网中的电压谐波值较高时,会明显增加电网的漏电流,而且三相并不会相互抵消。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。所以在漏电开关运行时大概率会跳闸。
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、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:
设备中的载波频率越高,产生漏电流就越大,这是因为漏电流的有效值与频率约为开放关系
输出频率:
当输出频率较高时,漏电流与输出频率关系不大,但基本接近零频率。但是当变频设备+出现叠加三相输出的漏电流时,会增大漏电流的有效值。
“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PE端,当机壳受变频设备+和负荷影响产生的漏电流通过零线导向返回了电网中,而且漏电保护器开关是无法检测这部分漏电流的,根据相关理论来说,当变频器和电机负载的外壳没有接地时(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:
通过在变换器的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。