Yokogawa橫河 DX208-2漏電問題產(chǎn)生的原因
在有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機(jī)會(huì)出現(xiàn)漏電問題，漏電電壓有幾十伏到200伏不等，在這里針對此故障的原因進(jìn)行理論的分析和說明如下。
根據(jù)變頻器控制電機(jī)運(yùn)行的功能圖（圖1）三相電經(jīng)過整流經(jīng)濾波電容供電給逆變橋（IGBT），再經(jīng)逆變器輸出頻率、電壓可調(diào)的三相電去控制電機(jī)的運(yùn)行。
我們都知道電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)磁電感應(yīng)的原理，電動(dòng)機(jī)的外殼就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢的大小就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小，由于高性能的控制要求高的開關(guān)頻率，其開關(guān)速度很快，則DV/DT偏大，同時(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢就偏大，人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關(guān)速度越快，電機(jī)外殼上的感應(yīng)電動(dòng)勢就越高，而變頻器對電機(jī)的控制精度和響應(yīng)就越高，人觸摸之后被電的感覺就越高，反之，IGBT的開關(guān)頻率慢，感應(yīng)電就小，人觸摸的感覺就小，所以國內(nèi)的低端變頻器設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率偏低，控制電機(jī)后感應(yīng)電小，人摸上沒啥感覺，但其控制性較差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。我司的變頻器性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)都較好，因而我司的IGBT的開關(guān)頻率和速度都較高，感應(yīng)電動(dòng)勢相應(yīng)會(huì)大些。因?yàn)楣ゎl運(yùn)行電機(jī)是的頻率只有50HZ，所以一邊情況下不會(huì)有漏電的感覺，而變頻控制時(shí)，開關(guān)頻率很高，電機(jī)外殼就會(huì)有漏電的感覺。
2、漏電問題的解決方案
為了避免這個(gè)問題的發(fā)生，在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，就加入了感應(yīng)電浪涌濾波器電路（其等效電路如圖1所示），并將浪涌濾波器的接地端于變頻器的外殼相連，同時(shí)在變頻器的配線說明中，要求將電機(jī)的接地端同變頻器的接地B相連，將輸入電源的地（大地）同變頻器的接地A相連，從而使電機(jī)的感應(yīng)電通過電機(jī)與變頻器的接地和變頻器與電源的接地線形成回路，使電機(jī)的地變頻器的地和電源的地在同一電位上，他們之間的電位差是為0伏電壓，這樣人站在大地上面接觸到電機(jī)的外殼、設(shè)備的機(jī)架、變頻器的外殼就不會(huì)有被電的感覺了。
但是有些工廠內(nèi)為了配線方便，高壓配電房內(nèi)沒有把地線拉入車間，甚至錯(cuò)誤的認(rèn)為大地就是地線，這種想法是錯(cuò)誤的，大家Yokogawa橫河 DX208-2不妨想一想，如果大地可以當(dāng)?shù)鼐€，那我們?nèi)粘Ｉ钪泻伪乩璑線盒地線呢？發(fā)電站里的N線也是和地線連在一起的??？我們不用拉N線盒地線不是省很多電線嗎？為啥浪費(fèi)人力、物力、時(shí)間呢？然而現(xiàn)實(shí)中有很多工廠沒有拉電源地線的，設(shè)備沒法找到接地點(diǎn)，而電機(jī)在使用中卻有感應(yīng)漏電的情況，遇到這種情況，我們提供兩種方案：
方案1：將電機(jī)的接地端、機(jī)架外殼、變頻器的接地端接在一起
電機(jī)、變頻器、機(jī)架三個(gè)電線連在一起之后，使他們處于同一電位，并經(jīng)過變頻器內(nèi)部的浪涌吸收、泄放，使感應(yīng)電壓大大減小，這樣不至于讓人又觸電的感覺，也就是說沒有地線也沒有關(guān)系，只要就幾個(gè)的地連在一起就好了，這樣變頻器內(nèi)部的浪涌濾波器才起作用到作用。
方案2：一般情況下經(jīng)過方案1的處理，不至于會(huì)有電人的現(xiàn)象，但由于特殊的原因，感應(yīng)電壓還是比較高，還可以電人，那就在方案1的前提下再在變頻器的輸入電源端增加一個(gè)感應(yīng)電浪涌濾波器。
并將感應(yīng)電浪涌濾波器的地與電動(dòng)機(jī)的地、變頻器的地接在一起（如圖4中的紅色線所示）讓感應(yīng)電浪涌濾波器再一次對電機(jī)的感應(yīng)電進(jìn)行吸收和泄放，進(jìn)一步減小感應(yīng)電壓，達(dá)到防止漏電電人的目前的。增加的感應(yīng)電浪涌濾波器的電路原理與變頻器內(nèi)部的浪涌濾波電路是一樣的，是由于體積太大，沒法設(shè)計(jì)安裝在變頻器內(nèi)部電路里面，因此做成外接方式。
我們曾經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明，通過方案二這種接法的現(xiàn)場整改，在沒有接電源的地線的應(yīng)用場合下，都能將電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓減小到20V以下，確?，F(xiàn)場操作人員的安全，不會(huì)再有被漏電電人的感覺。但是，方案二中如果接有電源線的地線，那么也就不用外接感應(yīng)電浪涌濾波器都可以了。
另外，如果現(xiàn)場是有多臺變頻器控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，且不方便安裝多個(gè)感應(yīng)電浪涌濾波器的，并不一定是要求每臺變頻器都配一下感應(yīng)電浪涌濾波器，也可以只接一個(gè)或兩個(gè)感應(yīng)電浪涌濾波器，并將濾波器的接地端與現(xiàn)場幾臺變頻器的接地端、現(xiàn)場電動(dòng)機(jī)的接地端、設(shè)備機(jī)架接在一起，如圖5所示：由于每臺變頻器內(nèi)部都有感應(yīng)電浪涌濾波器電路，但如果電機(jī)的接地線沒有接回到變頻器的接地端子去的話，感應(yīng)電浪涌濾波器也就不起作用了，所以現(xiàn)場應(yīng)用中電動(dòng)機(jī)的接地端一定要與變頻器的接地端接到一起。當(dāng)然有些設(shè)備在某些場合電機(jī)不接地線也不會(huì)有漏電的感覺，這與本文前面所說的“大地雖然也是屬于導(dǎo)體，但大地畢竟是有阻值的，而且根據(jù)不同的土地的土壤成份，阻值也大小不一”原理是一樣的。但是按照正確的用電安全規(guī)范，是要求電機(jī)良好接地的，但條件不允許（如沒有電源接地端）的，電動(dòng)機(jī)的地、電柜外殼與變頻器的地總可以接在一起的。
變頻器與主軸電動(dòng)機(jī)連接好后，即可通電調(diào)試，首先數(shù)控系統(tǒng)控制信號和模擬量不與變頻器連接，單獨(dú)調(diào)試變頻器和主軸電動(dòng)機(jī)，根據(jù)變頻器使用手冊輸人相關(guān)參數(shù)并使變頻器與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化，試運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)-相關(guān)參數(shù)設(shè)置：剎參數(shù)定義適用電機(jī)，選擇恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)0一5/0一10、選擇。選擇O一10、，極日可逆有效電動(dòng)機(jī)容量，先進(jìn)磁通矢量控制電動(dòng)機(jī)極數(shù)，先進(jìn)磁通矢量控制機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)變頻器對伺服模塊有干擾，有時(shí)萬軸，有時(shí)z軸驅(qū)動(dòng)模塊的數(shù)碼顯示不正常，須通過系統(tǒng)操作lfij板的復(fù)位鍵消除，為此，我們采取以下措施：使用原來的電抗器接人變頻器電源的輸人端（見變頻器控制電路），限制電源的皆波，減少變頻器的傳導(dǎo)和輻射于擾。控制線采用屏蔽線，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線與變頻器的連接采用愷裝電纜，并目屏蔽層在兩端接地，同時(shí)使用短粗線進(jìn)行地線連接。
數(shù)控系統(tǒng)與變頻器的連接盡可能隔離，檢查電器箱中接觸器的火弧功能，“自動(dòng)調(diào)整設(shè)定/狀態(tài)”的調(diào)整，讓變頻器自動(dòng)測量電動(dòng)機(jī)，使變頻器與電動(dòng)機(jī)匹配更好。變頻器與主軸電動(dòng)機(jī)調(diào)試結(jié)束后，將數(shù)控系統(tǒng)的使能信號以模擬量接人變頻器，試運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)，適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)使主軸轉(zhuǎn)速線性最佳即可。注意事項(xiàng)：整個(gè)改造過程，最為關(guān)鍵的是變頻器對數(shù)控系統(tǒng)的干擾，包括對伺服軸的干擾。
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