變頻器漏電的原因及解決方法

變頻器漏電的解決方法：有些人在使用變頻器控制電機，常常會(huì )出現漏電的情況，很多人不解為什么會(huì )漏電，因為我們知道漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等，稍有不慎就會(huì )威脅生命。所以針對此等問(wèn)題，小編告訴你他為什么會(huì )漏電又該如何解決這個(gè)漏電的問(wèn)題了。

　一、漏電問(wèn)題產(chǎn)生的原因根據變頻器控制電機運行的功能框圖（圖1），三相電源經(jīng)過(guò)變頻器整流橋整流之后，經(jīng)電容濾波送到逆變橋（IGBT），再經(jīng)過(guò)逆變橋輸出頻率、電壓可調的三 相交流電去控制電機的運行。三相互差120度的交流電在電動(dòng)機的三相定子線(xiàn)圈繞組里流過(guò)，產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，使電動(dòng)機的轉子在定子繞組旋轉磁場(chǎng)的作用下自動(dòng)旋 轉起來(lái)。

我們都知道，電動(dòng)機的三相定子繞組流過(guò)電流之后產(chǎn)生了旋轉磁場(chǎng)，而根據電磁感應的原理，電動(dòng)機的外殼就會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。此感應電動(dòng)勢的大小，就取決于變 頻器IGBT的開(kāi)關(guān)頻率的大小和C*DV/DT（與IGBT的開(kāi)關(guān)的速度有關(guān)）；由于高性能的控制要求較高的開(kāi)關(guān)頻率，其開(kāi)關(guān)速度要求較快，則DV/DT 偏大。如果這個(gè)感應電動(dòng)勢較大，那么人觸摸到就會(huì )感覺(jué)被電擊一樣。理論上IGBT的開(kāi)關(guān)頻率越高，電機外殼的感應電動(dòng)勢的有效值（即感應電壓）就越高，而 變頻器對電機的控制精度和動(dòng)態(tài)響應也就越高，人體觸摸之后被電的感覺(jué)就越大；反之，IGBT的開(kāi)關(guān)頻率越低，電機外殼的感應動(dòng)勢的有效值（感應電壓）就越 低，而從體觸摸到之后被電的感覺(jué)就越小。所以，某些國產(chǎn)低端的變頻器IGBT的開(kāi)關(guān)頻率設計得較低，控制電機運行之后，電機外殼的感應電壓較低，但其控制 性能較差、動(dòng)態(tài)響應較慢。我司變頻器的性能和動(dòng)態(tài)響應都較好，因而我司變頻器IGBT的開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)速度都較高，感應電動(dòng)勢相對也就會(huì )大些。

由于異步電動(dòng)機運轉，電機外殼都會(huì )有感應電壓（即所謂的漏電），所以，電機制造廠(chǎng)才會(huì )在電動(dòng)機出廠(chǎng)的時(shí)候，在其接線(xiàn)盒里面安上接地端子，方便用戶(hù)在應用時(shí) 連接大地以消除其感應電動(dòng)勢（即消除感應漏電電壓），以解決人體接觸電動(dòng)機時(shí)被電的感覺(jué)。當然，因為工頻運行電機時(shí)，工頻的開(kāi)關(guān)頻率約為50HZ，很低， 所以一般情況下幾乎不會(huì )有漏電的感覺(jué)（除非電機絕緣很差）。而變頻器控制時(shí)，由于其開(kāi)關(guān)頻率都比工頻頻率高得多，所以變頻器在控制電動(dòng)機轉動(dòng)時(shí)，電機外殼 就會(huì )有漏電的感覺(jué)。

　二、漏電問(wèn)題的解決方案為了避免這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，變頻器硬件在設計的時(shí)候，就加入了感應電浪涌濾波器電路（其等效電路如圖1所示），并將感應浪涌濾波器的接地端與變頻器的外殼相 連，同時(shí)在變頻器的配線(xiàn)說(shuō)明中，要求將電機的接地端與變頻器的接地端子B相連、將輸入電源的地（即大地）與變頻器的接地端子A相連。

從而使得電動(dòng)機運轉產(chǎn)生的感應電流能夠通過(guò)電機與變頻器的接地線(xiàn)、變頻器與電源之間的接地線(xiàn)形成回路，使得電動(dòng)機的地、變頻器的地與電源的地（即大地）都 處于同等的電位上，它們之間的電位差為0伏電壓。這樣，人體站在大地上面（也是電源的地）接觸到旋轉的電動(dòng)的外殼、機械設備的機架（一般設備的機架是與大 地連接在一起的）、變頻器的外殼就都不會(huì )有被電的感覺(jué)了，因為它們之間的電位差（電壓差）為0伏，人體也就沒(méi)法感覺(jué)出來(lái)是否有電了。

當電動(dòng)機的地線(xiàn)未能與變頻器的接地端連接在一起，而電源的地線(xiàn)也沒(méi)有與變頻器的地、機械設備的外殼或者電的接地端接在一起的時(shí)候，電機的外殼、變頻器的外 殼、電源的地（即大地）就不是處于同等電位了。假如在這種情況下，電動(dòng)機運轉產(chǎn)生的感應電壓為100V，電動(dòng)機又與機械設備的某部分機架在一起，因為電源 的地線(xiàn)在配電房沒(méi)有拉過(guò)來(lái)，而人體的電氣等效模型理論上可以等同于一個(gè)約2K歐姆的電阻（如果人體出汗、潮濕時(shí)電阻值更小，有時(shí)甚至只有幾十歐姆），人體 站在大地上觸摸到與電動(dòng)機相連的設備金屬時(shí)，電動(dòng)機的感應電（如100V）就能過(guò)人體向大地進(jìn)行放電，那么人體就會(huì )有電流流過(guò)，就會(huì )有被電的感覺(jué)。雖然， 理論上電機外殼與機械設備的機架是連接的，而設備的機架又是裝在大地上的，按理說(shuō)人站在大地上觸摸到設備機架應該是不會(huì )被感應電觸電到的，但是，別忘了大 地雖然也是屬于導體，但大地畢竟是有阻值的，而且根據不同的土地的土壤成份，阻值也大小不一。否則，為什么供電局會(huì )要求每個(gè)變電站變壓器的接地線(xiàn)、每 個(gè)公司配電房的接地電阻要求小于4歐姆？為什么如果變電站或者高壓配電房的接地電阻不小于4歐姆就不給審批，不允許用電？其實(shí)就是這個(gè)道理。人與設備有距 離就會(huì )有感應電壓，人體觸摸到設備時(shí)就會(huì )有電流流過(guò)人體，就會(huì )有被電的感覺(jué)，只是感應電的大小，決定人被電的感覺(jué)大小也不一樣。

但是，有些工廠(chǎng)內部為了配線(xiàn)方便，高壓配電房里面的地線(xiàn)根本就沒(méi)有拉到生產(chǎn)車(chē)間里面，甚至錯誤的認為大地就是地線(xiàn)了，為什么要拉地線(xiàn)呢？不是多此一舉嗎？ 這種想法就是錯誤的了，大家不防想想，如果大地可以當作地線(xiàn)，那么我們日常生活中所有的電線(xiàn)又何必要拉N線(xiàn)和地線(xiàn)呢？發(fā)電站里面的N線(xiàn)其實(shí)與地線(xiàn)也是連接 在一起的呀？我們不用拉地線(xiàn)和N線(xiàn)不是可以節約很大電纜、電線(xiàn)了嗎？為何要去做這種又浪費人力、又浪費物力、浪費時(shí)間、還浪費錢(qián)財的工作呢？

然而，現實(shí)中卻的確有些工廠(chǎng)沒(méi)有拉電源地線(xiàn)的，設備沒(méi)法找到接地點(diǎn)，而電機在使用中卻又有感應漏電的情況，遇到這種情況怎么辦？在此，我們提出兩種方案如下：

方案一：將電機外殼的接地端、機械設備的機架與變頻器接地端連接在一起（如圖3），

電機、變頻器、機架三個(gè)的地線(xiàn)連接在一起之后，使它們處于同等的電位，并且經(jīng)過(guò)變頻器內部的感應浪涌濾波器電路進(jìn)行吸收、泄放，使感應電壓大大減小，從而 電動(dòng)機旋轉產(chǎn)生的感應電相對于電源的地（即大地）的電壓也大大的減小，從而，不至于使人觸摸之后會(huì )有被電的感覺(jué)。也就是說(shuō)沒(méi)有電源地線(xiàn)也沒(méi)有關(guān)系，只要將 電機的地、變頻器的地和機架連接在一起就好了，這樣變頻器內部的感應電浪涌濾波器才會(huì )起到真正的作用。

方案二：一般情況下，通過(guò)方案一處理之后，電動(dòng)機旋轉產(chǎn)生的感應電壓已經(jīng)是很小了，已經(jīng)不至于會(huì )漏電電人的，但是由于某些特殊原因（如：電動(dòng)機絕緣不好、電器柜在裝電器時(shí)全部沒(méi)有接地等），感應電壓還是較高，還會(huì )有漏電電人的感覺(jué)時(shí)，提出了方案二。

方案二是在方案一的前提下，再在變頻器輸入電源端增加一個(gè)感應電浪涌濾波器。