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变频器一上电就跳闸 都是漏电保护惹的祸

      最近在一个旧的厂房里安装设备,现场变频器一关闭维修开关,配电箱里的塑壳就跳闸。老厂房120A的塑壳,自带100ma的漏电保护,也是比较烦人,只能通过进线端引电。


      在生活与生产中,经常要用到漏电开关。但变频器有些时候用的不多。大部分厂家在车间安装开关时,经常采用漏电开关做为总开关。当采用变频控制时,问题就出来了,漏电开关用一点时间后,总是跳闸。
      在安装有变频器的机器的时候,要去掉漏电或着另外单独采用塑壳式断路器,免得开关跳闸。引起误动作!
      使用变频器不能选用漏电电流是30MA的漏电开关,漏电开关不能作为保护人身安全作用,主要原因就是变频器存在漏电流,会导致变频器误动作。如果一定要安装漏电开关,选用漏电电流100MA防止线路绝缘损坏发生火灾的。
      使用变频器时,决不能使用漏电保护器。这是变频器使用的一大原则。
      有些客户在使用变频器时,为变频器选了相应的漏电保护器。最后的结果是:变频器一起动,漏电保护器就动作,系统根本无法运行。
      漏电保护器的原理是,零序电流为零。使用变频器时,零序电流不可能为零。
变频器输出侧为PWM波,电机电缆与大地之间有长电缆的电容效应,使用带屏蔽层的电缆时,电容效应更加明显。在变频器工作时,电容在充放电,有电流通过电容流入大地,并从进线侧的接地线再流回变频器,形成电流回路。如果在进线侧使用了漏电保护器,那么它会动作,切断系统运行。
      所以,不要为你的变频器配漏电保护器了。如果要保证安全,做好设备接地就行了。
一、漏电保护开关的工作原理
      如图所示,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
1、变频器应用中为什么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。
2、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。2200P),对于工频的阻抗很大(1.4M),对漏电流的贡献很。肯嘣0.15mA ,且三相平衡时基波漏电流之和为零)。
但如果电网中的电压谐波很高时,电网灌入变频器的漏电流就会明显加大,且三相不会抵消,漏电流的值与电压谐波的频率成正比,与谐波电压的幅值成正比。因此容易发生漏电开关一合闸就会跳闸现象。
3、总结
      上述漏电流可能会远远大于50mA,而实际的具体数据,将与以下几个因素有关:   
3.1、电机电缆线的长度;   
3.2、电机电缆线是否有屏蔽;   
3.3、变频器的调制频率;   
3.4、是否使用无线电射频干扰(RFI)滤波器;   
3.5、电机是否接地。
三、减小漏电流的方法
1、载波频率:
载波频率越高,漏电流越大,漏电流的有效值与频率约为开方关系。
2、输出频率:
在较高输出频率的情况下,漏电流与输出频率关系不大,但在零频附近时,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。
3、“零地合一”接线方式对漏电流的影响:
所谓零地合一指的是将电网的零线当作地线接到变频器的PE端子,由于变频器及负载对机壳的漏电流是通过零线返回电网的,而漏电保护开关检测不到这部分漏电流,理论上讲如果变频器和电机负载的机壳均不接大地(主要是电机机壳),则漏电流可以为零,但实际上无法做到,只能改善减小漏电流。
4、输出电抗器的作用:
      在变频器U/V/W输出端加电抗器,提高了负载的高频阻抗,可以减小漏电流。
四、变频器漏电保护的解决方案:
      变频器一般情况不会使用漏电断路器,一般采用接地、等电位等措施来解决漏电问题。
但是,为了符合EN50178安全标准,必须保证变频器可靠接地,接地线的导线截面积要为普通接地线的2倍或至少10mm2以上,以免造成人身伤害。
      对于必须要加装漏电保护要求的场合,建议采用符合IEC60755,或VDE0664-100标准所规定的B型漏电保护开关。该漏电保护开关充分考虑到了电磁兼容性变频器的特点,很好地解决了具有三相整流装置的电气设备的漏电保护问题。
      建议请采用完全电磁式,额定漏电动作电流值为200mA以上,动作延时0.4-1秒左右的漏电保护开关作变频器的漏电保护。但不保证该漏电保护开关一定不会跳闸,如跳闸则调整变频器载最低波频率和延长漏电动作时间。
      变频器操作输出侧的漏电流大约为工频操作时的3倍多,外加电动机等漏电流,选择漏电保护器的动作电流应该大于工频时漏电流的10倍。必须考虑下列各因素才能决定系统漏电电流之大小,并选定适当的漏电保护开关及必要措施来改善送电后漏电保护开关跳脱之现象。
1、一般漏电断路开关之额定电流选择计算公式如下:  
I△n ≧ 10×〔Ig1+Ign+3×(Ig2+Igm)〕注:
Ig1、Ig2:实际运转时电缆线之漏电电流。        
Ign:变频器输入侧噪声滤波器之漏电电流。        
Igm:实际运转时电机之漏电电流。
      由上述公式之相关变动参数得知,会影响漏电电流大小之因素有:
1.1 电缆线的漏电电流(有二部分)
      漏电断路开关滤波器的电缆线长之漏电电流。
      变频器、电机的电缆线长之漏电电流。
1.2 滤波器的漏电电流(包含变频器在内)。
1.3 马达的漏电电流
2、各部分漏电电流值(单位:mA)
2.1 电缆线的漏电电流=A×(实际电缆线长/1000m);电缆厂商提供各线径每1000m之漏电电流值A。
 2.2 滤波器的漏电电流(包含变频器在内)一由供应厂商提供。有的滤波器其漏电电流最大值为75mA。
2.3 电机的漏电电流一电机供应厂商提供。
3、设计举例
      使用变频器的数控车床系统中,前端使用了漏电保护,但是经常跳脱,分析如下:变频器功率5.5KW,漏电断路器漏电电流75mA。以过去经验来评估时,在一切正常的情况下其中因电缆线长及电机本体的漏电电流影响不大,主要影响因素有滤波器的漏电电流(含变频器在内)及负载侧是否依第3种接地施工,
故建议如下:
若电源侧一定要装漏电断路开关,建议选择200mA以上的感度电流且动作时间为 0.1秒以上之漏电断路关开,但不保证该漏电断路关开一定不会跳脱,必须符合在它对象(电缆线长及电机)是正常的漏电流范围内及负载侧是依第3种接地施工下才有效。
 

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