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電機的漏電、軸電壓與軸承電流問題

發布時間:2017/02/16

  變頻器驅動感應電機的電機模型,Csf為定子與機殼之間的等效電容,Csr為定子與轉子之間的等效電容,Crf為轉子與機殼之間的等效電容,Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗。
  高頻PWM脈衝輸入下,電機內分布電容的電壓耦合作用構成係統共模回路,從而引起對地漏電流、軸電壓與軸承電流問題。
  漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時不平衡電壓與大地之間通過Csf產生。其大小與PWM的dv/dt大小與開關頻率大小有關,其直接結果將導致帶有漏電保護裝置動作。另外,對於舊式電機,由於其絕緣材料差,又經過長期運行老化,有些在經過變頻改造後造成絕緣損壞。因此,建議在改造前,必須進行絕緣的測試。對於新的變頻電機的絕緣,要求要比標準電機高出一個等級。
  軸承電流主要以三種方式存在:dv/dt電流、EDM(Electric Discharge Machining)電流和環路電流。軸電壓的大小不僅與電機內各部分耦合電容參數有關,且與脈衝電壓上升時間和幅值有關。dv/dt電流主要與PWM的上升時間tr有關,tr越小,dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高,軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現存在一定的偶然性,隻有當軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內部發生接觸時,存儲在電子轉子對地電容Crf上的電荷(1/2Crf×Urf)通過軸承等效回路Rb、Cb和Zb對地進行火花式放電,造成軸承光潔度下降,降低使用壽命,嚴重地造成直接損壞。損壞程度主要取決於軸電壓和存儲在電子轉子對地電容Crf的大小。
  環路電流發生在電網變壓器地線、變頻器地線、電機地線及電機負載與大地地線之間的回路(如水泵類負載)中。環路電流主要造成傳導幹擾和地線幹擾,對變頻器和電機影響不大。避免或者減小環流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗。由於變頻器接地線(PE變頻器)一般與電機接地線(PE電機1)連接在一個點,因此,必須盡可能加粗電機接地電纜線徑,減小兩者之間的電阻,同時變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜,保證良好接地。對於潛水深井泵這樣的負載,接地阻抗ZE電機2可能小於ZE變壓器與ZE變頻器之和,容易形成地環流,建議斷開ZE變頻器,抗幹擾效果好。
  在變頻器輸出端串由電感、RC組成的正弦波濾波器是抑製軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標準濾波器。

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