RSS

在采用变频器控制系统中接地问题的研究

来源: 作者:刘宏鑫 时间:2007-10-23 Tag: 点击:
3.3模拟信号屏蔽层接地
实践证明,双绞线或双绞屏蔽线对磁场的屏蔽效果明显优于单芯屏蔽线,对于采用标准4~20mA/0~10V/1~5V模拟信号控制变频器频率/转速的系统,一定要采用双绞线或屏蔽电缆。由于模拟信号频带较窄,原则上在接地的控制器或变频器一侧实施接地。控制装置之间的信号电缆应在线路对地分布电容大的一端接地,这样能够减少信号电缆对地分布电容的影响。实际系统中,一般在信号电缆数量多的控制装置一侧接地。另外,对于抗干扰要求非常高的场合,可采用双重静电屏蔽的电缆,此时,外屏蔽层接至屏蔽地线,内屏蔽层接至系统地线。系统地线可以是变频器外部控制隔离地、模拟控制地,或者是系统独立的接地线。对于共模干扰严重的场合,可通过添加共模电感来消除共模干扰,如图5(a)所示;对于多点地电位浮动频繁的场合,可采用DC/DC隔离模块来实现电气隔离,如图5(b)所示,彻底杜绝干扰。
4、其他变频器附件接地问题
交直交电压型变频器(如图6所示)输入采用三相不可控整流电路,谐波大,功率因数低,对于电网的污染严重。因此,可针对不同的要求,采取相应措施。比如,要求输入具有较高的功率因数时,必须加装直流电抗器L2或交流输入电抗器L1;要求减少变频器输出与电机的连接导线的无线电辐射干扰和延长变频器与电机之间连线时,必须在变频器输出侧加装交流电抗器L3;要求减少变频器的使用对周围设备的干扰时,必须在变频器输入侧加装EMI滤波器,以减少传导干扰,提高周边设备如PLC控制设备及自动化仪表的可靠性。由于每个选件都有相应的屏蔽层,为了充分发挥性能,接地点的连线非常重要。对于在同一控制柜中的中小功率变频调速系统,建议采用公共母排接地方式,如图7所示;对于不在同一控制单元,较为分散的系统,推荐不同单元之间采用独立接地方式,如图8所示;尽量不要采用图9所示的公共接地。
5测试中的接地问题
在变频器产品的维修过程中,由于采用三相逆变桥控制,在输出功率模块损坏时,需采用示波器观察三相驱动与输出电压、电流波形。一般对于小功率变频器,T1、T3、T5采用三组独立的驱动电源,T4、T6、T2采用一组驱动电源,四组电源间及与大地之间绝缘电压要求达到2000VDC以上;而对于大功率变频器,为了减少彼此之间干扰,T1~T6采用六组独立电源。因此,在采用示波器测量PWM驱动波形时,最好不要直接测量,建议采用高压探头进行测量。如无隔离措施,建议将示波器电源接地端子拔掉,以确保示波器机壳带电部分与其他电源或线路绝缘,特别是将示波器放置于导电的防静电实验台上时,要注意其外露金属壳体部分不与导电桌布接触,然后采用带衰减的示波器探头直接测量。另外要特别提醒的是:尽管大多数电源插座未接地线,但插在同一插座上的设备地线也可能形成了地回路,如使用不当,有时会造成多台设备损坏的局面。测试设备的电源最好全部采用隔离电源。即使采取这些措施,也有可能造成测试设备的损坏,如图10所示。
10中转矩仪内部通过7805将GND与机壳相连,当三脚插头接地脚没有被剪掉时,由于示波器探头负极与机壳相连,通过转矩仪的7805和RS232通讯口的GND与所关联设备的GND相连,当探头加到调速器时,GND点的电位升高到被测点(100V左右),因此串连在此回路中的元器件无一幸免损坏。剪除接地极之后,示波器与转矩仪/计算机之间没有电路联系,故没有出现问题。但是由于GND与保护地仍然相连,干扰通过GND-232引入到计算机/仿真器系统,导致仿真器频繁死机。剪除所有电源线插头的接地极,同时将转矩测试仪表的7805芯片与机箱之间垫入绝缘导热材料,使GND与机壳之间绝缘。经过实验,仿真器的干扰现象也消失。
6、几个值得商榷的问题
6.1在三相四线制式中用电设备不宜采用独立接地体
我国绝大部分低压供电系统为三相四线制,按照国外特别是欧洲电气公司的要求,用电设备的PE线要采用独立接地体的三相五线制式,笔者认为,在三相五线制未实施的现场如果采用PE独立接地,能提高系统的抗干扰能力,但不能避免触电事故。
在图11中,当电气设备R、S、T输入相线与机壳相碰时,将有接地电流I0流过对地保护电阻R0、R1,由于独立地线埋设条件一般比变压器零线情况稍差,现假设R1=R0(R1一般大于R0),在上述情况下,设备外壳将达110V。一般接地电阻标准为小于10Ω,如果按照5Ω来计算,短路故障电流I0=220/(5+5)=22A。为了使保护设备可靠工作,接地短路电流一般不小于快速熔断器额定电流的3倍或自动空气开关整定电流的1.25倍,据此可以计算出,对于电气设备中快速熔断器电流大于7.3A或自动空气整定电流大于17.6A的电气设备,保护设备将不能有效动作。
6.2控制系统PE线中漏电流超标
前面已经讲过,在变频器的输入回路一般均安装电源浪涌抑制器或EMI滤波器等电路,在直流侧加装直流电抗器,在输出侧安装电抗器等附件,附件屏蔽层对地线之间产生很大的漏电流。经过测试,目前许多变频器PE端子接入系统地线时漏电流达到了300mA以上,而我国消防有关规定,要求PE地线中漏电流应小于210mA,这样许多变频器是不符合防火要求的。因此对于火警危险的工作场所,在使用变频器等产品时一定要确认地线对地漏电流是否符合标准,以防止由于绝缘故障引起的火灾。等效原理图如图12所示,如果变频器与电机的连线比较短,而且电机与变频器同时采用ES一点接地,分布参数C1、C2、C3比较小,则iE12可以忽略不计,iA、iB、iC之和等于iE,在数值上亦较小,一般均符合要求;如果变频器与电机的连线较长,分布参数C1、C2、C3比较大,iE12分量将增大,致使控制系统PE线中漏电流iE12与iE1之和超标。
上一页 1 23 下一页
Google
最新评论共有 0 位网友发表了评论
发表评论
评论内容:不能超过250字,需审核,请自觉遵守互联网相关政策法规。
用户名: 密码:
匿名?
注册