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電機配變頻器出現漏電的原因解析
電機配變頻器出現漏電的原因解析
熟悉變頻器的人都知道，變頻器輸出是以PWM(脈寬調制，類似高速開關)方式控制，因此會發(fā)生高頻率的漏電電流，若要在變頻器一次側加裝一般漏電斷路開關時，建議請以每臺變頻器選擇200mA以上的感度電流且動作時間為0.1秒以上的漏電斷路關開使用，但不保證該漏電斷路關開一定不會跳脫，必須考慮下列各因素才能決定系統(tǒng)漏電電流之大小，并選定適當的漏電斷路開關及必要措施來改善送電后漏電斷路器跳脫之現象。
首先，變頻器、前級供電變壓器、電動機三個傳動設備的PE點一定要連在一起后，再統(tǒng)一去接地。這是在相關規(guī)范中反復強調過的。
變頻器是高頻方波電壓輸出，由于在電機內部線圈與電機外殼之間有等效電容存在，從而產生泄漏電流。如果不接地或接地不良，就會有漏電現象。
一般漏電斷路開關之額定電流選擇計算公式如下:
I△n ≧ 10*〔Ig1+Ign+3*(Ig2+Igm)〕
Ig1、Ig2：商業(yè)運轉時電纜線之漏電電流。
Ign：變頻器輸入側噪聲濾波器之漏電電流。
Igm：商業(yè)運轉時馬達之漏電電流。
由上述公式之相關變動參數得知，會影響漏電電流大小之因素有：
(1)電纜線的漏電電流(有二部分)
•漏電斷路開關濾波器的電纜線長之漏電電流。
•變頻器馬達的電纜線長之漏電電流。
(2)濾波器的漏電電流 (包含變頻器在內)。
(3)馬達的漏電電流。
各部分漏電電流值(單位：mA)
(1)電纜線的漏電電流=A*(實際電纜線長/1000m);電纜廠商提供各線徑每1000m之漏電電流值A。
(2)濾波器的漏電電流 (包含變頻器在內)——變頻器供應廠商提供。
(3)馬達的漏電電流——馬達供應廠商提供。
有的現場使用變頻器控制電機，會出現漏電問題，漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等。針對這個問題，在這里特對此故障產生的原因進行理論的分析和說明如下。
根據變頻器控制電機運行的功能框圖，三相電源經過變頻器整流橋整流之后，經電容濾波送到逆變橋(IGBT)，再經過逆變橋輸出頻率、電壓可調的三 相交流電去控制電機的運行。三相互差120度的交流電在電動機的三相定子線圈繞組里流過，產生旋轉磁場，使電動機的轉子在定子繞組旋轉磁場的作用下自動旋轉起來。
我們都知道，電動機的三相定子繞組流過電流之后產生了旋轉磁場，而根據電磁感應的原理，電動機的外殼就會產生感應電動勢。此感應電動勢的大小，就取決于變頻器IGBT的開關頻率的大小和C*DV/DT(與IGBT的開關的速度有關)；由于高性能的控制要求較高的開關頻率，其開關速度要求較快，則DV/DT 偏大。如果這個感應電動勢較大，那么人觸摸到就會感覺被電擊一樣。
理論上IGBT的開關頻率越高，電機外殼的感應電動勢的有效值(即感應電壓)就越高，而變頻器對電機的控制精度和動態(tài)響應也就越高，人體觸摸之后被電的感覺就越大;反之，IGBT的開關頻率越低，電機外殼的感應動勢的有效值(感應電壓)就越 低，而從體觸摸到之后被電的感覺就越小。
所以，某些國產低端的變頻器IGBT的開關頻率設計得較低，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、動態(tài)響應較慢。我司變頻器的性能和動態(tài)響應都較好，因而我司變頻器IGBT的開關頻率和開關速度都較高，感應電動勢相對也就會大些。
由于異步電動機運轉，電機外殼都會有感應電壓(即所謂的漏電)，所以，電機制造廠才會在電動機出廠的時候，在其接線盒里面安上接地端子，方便用戶在應用時 連接大地以消除其感應電動勢(即消除感應漏電電壓)，以解決人體接觸電動機時被電的感覺。
當然，因為工頻運行電機時，工頻的開關頻率約為50HZ，很低， 所以一般情況下幾乎不會有漏電的感覺(除非電機絕緣很差)。而變頻器控制時，由于其開關頻率都比工頻頻率高得多，所以變頻器在控制電動機轉動時，電機外殼就會有漏電的感覺。
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