前 言
有部分客戶反饋到，將漏電保護(hù)器配置于變頻器（Variable-frequency Drive、以下簡(jiǎn)稱VFD）的輸入電路中時(shí)，會(huì)在啟動(dòng)或運(yùn)行VFD時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)跳閘，客戶在多次檢查后均為找到故障成因，因此很多人就認(rèn)為是VFD有問題，但事實(shí)上，這并不是問題的關(guān)鍵所在，為此本文將根據(jù)源試驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則分析此問題，并提出相應(yīng)的解決方案。
一、漏電保護(hù)開關(guān)的工作原理
漏電保護(hù)開關(guān)檢測(cè)到輸入共模電流，即對(duì)地漏電流，由漏電流檢測(cè)到的電流互感器同時(shí)通過R / S / T三重火線和零線，無論多個(gè)三相負(fù)載如何 或單相載荷。 在R / S / T和N導(dǎo)線的4行中流動(dòng)的電流之和始終為零。 當(dāng)負(fù)載側(cè)具有短路現(xiàn)象或在地面上有大電容時(shí)，輸出側(cè)的電流將通過地球返回到網(wǎng)格。 此時(shí)，電流變壓器的總和不為零，稱為漏電流。 當(dāng)檢測(cè)到的電流在一定程度上過大時(shí)，就會(huì)觸發(fā)保護(hù)開關(guān)跳閘。
二、使用VFD對(duì)地漏電流的產(chǎn)生原因分析
在應(yīng)用中為何會(huì)產(chǎn)生較大的漏電流
普通電機(jī)的繞組和機(jī)殼之間存在著較大的分布電容，在電網(wǎng)供電的情況下，電源線上只有50Hz的工頻電壓，由于頻率很低，通過分布電容的漏電流很小。但在用VFD驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，由于VFD輸出的是幾kHz的PWM(高頻脈寬調(diào)制）的電壓波形，輸出電壓是在0V到530V之間快速跳變的脈動(dòng)電壓，該脈動(dòng)電壓產(chǎn)生諧波，這些諧波對(duì)于同樣的電機(jī)同樣的分布電容，漏電流會(huì)增大百倍以上，因此容易發(fā)生一運(yùn)行變頻，漏電開關(guān)就跳閘現(xiàn)象。
VFD輸入端安規(guī)電容的作用
輸入端安規(guī)電容的作用主要是減小VFD內(nèi)部對(duì)外部電網(wǎng)的干擾影響，由于有幾組的電容保護(hù)，VFD可以承受較大的來自電網(wǎng)的電壓突波，比如雷擊等，而不至于損壞；
由于VFD中安規(guī)電容取值很?。?700PF），對(duì)于工頻的阻抗很大（1.4M），對(duì)漏電流的貢獻(xiàn)很?。肯嗉s0.15mA ,且三相平衡時(shí)基波漏電流之和為零）。
但如果電網(wǎng)中的電壓諧波很高時(shí)，電網(wǎng)灌入VFD的漏電流就會(huì)明顯加大，且三相不會(huì)抵消，漏電流的值與電壓諧波的頻率成正比，與諧波電壓的幅值成正比。因此容易發(fā)生漏電開關(guān)一合閘就會(huì)跳閘現(xiàn)象。
總結(jié)
上述漏電流可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于50mA，而實(shí)際的具體數(shù)據(jù)，將與以下幾個(gè)因素有關(guān)：
1、電機(jī)電纜線的長(zhǎng)度；
2、電機(jī)電纜線是否有屏蔽；
3、VFD的調(diào)制頻率；
4、是否使用無線電射頻干擾（RFI）濾波器；
5、電機(jī)是否接地。
三、減小漏電流的方法
載波頻率：載波頻率越高，漏電流越大，漏電流的有效值與頻率約為開方關(guān)系。
輸出頻率：當(dāng)輸出頻率很高時(shí)，漏電流不大，但是當(dāng)零頻率相鄰時(shí)，VFD三相輸出的漏電流是疊加關(guān)系，并且漏電流的有效值變大。
“零地合一”接線方式對(duì)漏電流的影響
所謂的零是指網(wǎng)格的PE端子作為VFD，由于殼體的漏電流通過零線返回到網(wǎng)格，但漏電保護(hù)開關(guān)理論上沒有檢測(cè)到這種部分漏電流，理論上，如果VFD和 電動(dòng)機(jī)負(fù)載殼體未連接（主要是電機(jī)外殼），漏電流是可以為零的，但這只是理論上的，從現(xiàn)實(shí)角度來分析的話漏電流是無法達(dá)到零的。
輸出電抗器的作用：在VFDU/V/W輸出端加電抗器,提高了負(fù)載的高頻阻抗，可以減小漏電流。
四、三科VFD漏電保護(hù)的解決方案
VFD通常不使用泄漏，通常使用諸如接地，等電位等的措施來解決泄漏問題。 然而，為了滿足EN50178安全標(biāo)準(zhǔn)，有必要確保VFD可靠地接地，地線的電線橫截面積為2或高于正常地，以避免人身傷害。
對(duì)于必須應(yīng)用于泄漏保護(hù)要求的情況，建議使用符合IEC60755或DINVDE0664-100標(biāo)準(zhǔn)的B型漏電保護(hù)開關(guān)。 漏電保護(hù)開關(guān)充分考慮了電磁兼容性VFD的特點(diǎn)，這是良好解決了三相整流器電氣設(shè)備的漏電保護(hù)問題。
建議使用總電磁，額定漏電流值200 mA，漏電保護(hù)開關(guān)的作用約為0.4-1秒是VFD的漏電保護(hù)。 然而，漏電保護(hù)開關(guān)不跳閘，例如跳閘，調(diào)整VFD最小波浪并延長(zhǎng)泄漏動(dòng)作時(shí)間。
VFD操作輸出上的漏電流大于3次，并且存在漏電流，如外部電機(jī)，當(dāng)功率頻率時(shí)，漏電保護(hù)裝置的選擇應(yīng)大于漏電流的10倍。 必須考慮以下因素來確定系統(tǒng)漏電流的尺寸，并選擇適當(dāng)?shù)穆╇姳Ｗo(hù)開關(guān)，并改善電力傳輸后泄漏保護(hù)現(xiàn)象。
一般漏電斷路開關(guān)之額定電流選擇計(jì)算公式
I△n ≧ 10×〔Ig1+Ign+3×(Ig2+Igm)〕
注：Ig1、Ig2：實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電纜線之漏電電流；
Ign：VFD輸入側(cè)噪聲濾波器之漏電電流；
Igm：實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)之漏電電流。
由上述公式之相關(guān)變動(dòng)參數(shù)得知，會(huì)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(guān)濾波器的電纜線長(zhǎng)之漏電電流。
& VFD、電機(jī)的電纜線長(zhǎng)之漏電電流。
2、濾波器的漏電電流(包含VFD在內(nèi))。
3、電機(jī)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(shí)際電纜線長(zhǎng)/1000m);電纜廠商提供各線徑每1000m之漏電電流值A(chǔ)。
2、濾波器的漏電電流(包含VFD在內(nèi))一由供應(yīng)廠商提供。有的濾波器其漏電電流最大值為75mA。
3、電機(jī)的漏電電流數(shù)值一電機(jī)供應(yīng)廠商提供。
設(shè)計(jì)舉例
使用VFD的數(shù)控車床系統(tǒng)中，前端使用了漏電保護(hù)，但是經(jīng)常跳脫，分析如下：一臺(tái)VFD的功率5.5KW，漏電斷路器漏電電流75mA。以過去經(jīng)驗(yàn)來評(píng)估時(shí)，在一切正常的情況下其中因電纜線長(zhǎng)及電機(jī)本體的漏電電流影響不大，主要影響因素有濾波器的漏電電流(含VFD在內(nèi))及負(fù)載側(cè)是否依第3種接地(10Q以下)施工，故建議如下：
如果必須在變頻器的電源側(cè)安裝漏電保護(hù)開關(guān)，建議選擇200 mA或更高，操作時(shí)間為0.1秒或更長(zhǎng)，但不保證漏電電路已關(guān)閉，必須跳轉(zhuǎn)，并且必須打開 它（電纜長(zhǎng)度和電動(dòng)機(jī)））在正常漏電流范圍內(nèi)是正常的，并且負(fù)載側(cè)在第三種地面（10Q或更?。┑慕Y(jié)構(gòu)中有效。
