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漏电断路器、变频器、数字钳形表、电表、断路器等技术

2021-05-17 15:58:30

相线和中线穿过一环形磁芯,作为电流互感器的一次线组,而二次侧则连接脱扣装置。当电路正常运行时,相线的电流和中线相等,电流的矢量和等于零。但如果电路出现故障,电流接地,此相线和中线的电流无法平衡,电流矢量总和不等于零。电流互感器的二次线组感应出此情况,经过电子放大线路后使漏电断路器脱扣,切断通往负荷的电路。当剩余电流在额定脱扣电流的50%-100%时,漏电断路器脱扣。

漏电断路器的拒动与误动作:

1.漏电断路器的拒动作的原因

1)在TN-C-S系统中,如果检测电路在TN-C段PEN线与L线之间,而在TN-S段的PE线上漏电,则漏电断路器会拒动作;

2)在TN-S系统中,由于电路的安装人员把N线接入接入开关,如果在N线上断路,则在L线出现漏电时,由于检测电路不会检测的漏电信号,漏电断路器会拒动作;

3)在TN-C=S系统中,由于电路安装人员把N线和PE线接在一起(解释一下,应该是指在该漏电断路器电源进线处或者之前,相当于PE线也进入一次绕组的环形磁芯内了),如果发生漏电,漏电断路器会拒动作;

4)在安装使用时,由于漏电断路器灵敏度选择过低,而实际产生的漏电值没有达到规定值,也将拒动作。

2.漏电断路器误动作的原因

1)在TN-C-S系统中,由于安装人员将PF线与N线接反,将引起误动作;

2)在照明与动力合用的三相四线电路中,错误的选用了三极漏电保护器,负载的零线直接接在保护器的电源侧而引起误动作;

3)漏电保护器附近有大功率电器,当电器开合时产生的电磁干扰会引起误动作;

4)相线与零线绝缘电阻太低,部分电流径处泄露大地,使电路正常时通过零序电流互感器的电流矢量和不为零而引起误动作。(线路漏电)

5)用电设备外壳的接地线与工作零线相连时,引起误动作;

6)经过三相漏电保护器的三相电源线未按照同一方向通过电流互感器。引起误动作;

7)在安装使用时,由于漏电断路器灵敏度选择过高,也将引起误动作。

电气百科:变频器防外部电磁干扰的措施

变频器以其节电、节能、可靠、高效的特性广泛应用于造纸、印刷、空调、电梯、机床等电动设备上,保证了调节精度,减轻了劳动强度,提高了经济效益,但随之也带来了一些干扰问题。严重的干扰可能导致其控制电路损坏、微处理器的失控等故障,从而造成设备和生产事故。因此,在变频系统的设计和安装过程中,提高系统的抗干扰能力,是变频控制系统能否稳定可靠运行的关键。工程技术人员应该熟悉变频器干扰的种类、原因及应对措施,才能保证设备的正常运转。

一、变频器干扰的来源

首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备,非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变,从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理,电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落 (3)尖峰电压脉冲 (4)射频干扰。

1、晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时,由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通,容易使网络电压出现凹口,波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害,从而导致输入回路击穿而烧毁。

2、电力补偿电容对变频器的干扰

电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求,为此,许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中,网络电压有可能出现很高的峰值,其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。

其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术,当工作于开关模式且作高速切换时,产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

变频器的输入和输出电流中,都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外,还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。

(1)输入电流的波形 变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时,整流桥中才有充电电流。因此,充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近,呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明,输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的,分别是50HZ基波的80%和70%。

(2)输出电压与电流的波形 绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式,其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波;由于电动机定子绕组的电感性质,定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。

二、干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波,由于功率较大,对系统其它设备干扰性较强,其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的,主要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声,使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源,通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合,感应出干扰电压或电流。同样,系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。

(1)电路耦合方式 即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波,当变频器的容量较大时,将使网络电压产生畸变,影响其他设备工工作,同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加,影响了电机的运转特性。显然,这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。

(2)感应耦合方式 当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时,变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种:

a、电磁感应方式,这是电流干扰信号的主要方式;

b、静电感应方式,这是电压干扰信号的主要方式。

(3)空中幅射方式 即以电磁波方式向空中幅射,这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

三、变频调速系统的抗干扰对策

根据电磁性的基本原理,形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰,可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中,硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施,一般从抗和防两方面入手来抑制干扰,其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

1、所谓干扰的隔离,是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来,使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中,通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰,电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

2、在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗,在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰,可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备,可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中,除了上述较低的谐波成分外,还有许多频率很高的谐波电流 ,它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同,可分为:

(1) 输入滤波器通常又有两种:

a、线路滤波器 主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。

b、辐射滤波器 主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。

(2) 输出滤波器 也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用,且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。对于变频器输出端的抗干扰措施,必须注意以下方面:

a、频器的输出端不允许接入电容器,以免在逆变管导通(关断)瞬间,产生峰值很大的充电(或放电)电流,损害逆变管;

b、输出滤波器由LC电路构成时,滤波器内接入电容器的一侧,必须与电动机侧相接。

3、屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽,不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽,特别是以外部信号控制变频器时,要求信号线尽可能短(一般为20m以内),且信号线采用双芯屏蔽,并与主电路线(AC380V)及控制线(AC220V)完全分离,决不能放于同一配管或线槽内,周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效,屏蔽罩必须可靠接地。

4、正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰,又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用系统中,由于系统电源零线(中线)、地线(保护接地、系统接地)不分、控制系统屏蔽地(控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的混乱连接,大大降低了系统的稳定性和可靠性。

对于变频器,主回路端子PE(E、G)的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段,因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2,长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开,不能共地。

5、采用电抗器在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所)所占的比重是很高的,它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外,还因为它们消耗了大量的无功功率,使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。根据接线位置的不同,主要有以下两种:

(1)电抗器 串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有:

a、通过抑制谐波电流,将功率因数提高至(0.75-0.85);

b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击;

c、削弱电源电压不平衡的影响。

(2)直流电抗器 串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一,就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效,可达0.95,并具有结构简单、体积小等优点。

6、合理布线

对于通过感应方式传播的干扰信号,可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有:

(1)设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线;

(2)其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行;

四、结论

通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析,提出了解决这些问题的实际对策,随着新技术和新理论不断在变频器上的应用,重视变频器的EMC要求,已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题,也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。

电气百科:数字钳形表的选择要点

数字钳形表选择的要点:

1、检测对象

根据不同的检测对象,交流电流,直流电流,还是漏电电流来选择机种;

2、可检测的最大导体规格

配合检测场所,有从21mm直径到53mm直径不同规格。

3、真效值检测是否必要

使用平均值方式的钳形电流表不能正确检测电机等非正弦波的电路和变压器的电路。检测这种电路应该使用真有效值方式的钳形电流表。

4、其他功能

不仅能检测电流,还有检测功能与记录输出于一体的机种。

电气百科:电表的精确度等级

电表的等级是用来表示电表的精确度的。

我国规定电表分为七个等级:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级。

等级数值越小,电表的精确度越高。通常所用电表的等级都在电表的度盘上标出。

电表的等级能反映电表的准确度是因为电表的等级是由电表的测量误差决定的。

用电表进行测量时,电表的指示值X与被测量的实际值X0之间的差值ΔX,称为电表测量的绝对误差。

绝对误差值与电表的是程Xn之比,以百分数表示出来的值称为电表的引用误差En,即En=(ΔX/Xn)×100%

用电表进行测量时,将所得到的最大引用误差Enm。去掉%号,就定为该电表的等级。

如果所得结果,在两个规定的等级数值之间,则此时电表的等级定为低精确度的一级。

例如,某一电表测量所得最大引用误差值为0.7%,该表的等级就定为1.0级,而不能定为0.5级。

测量时,知道所用电表的等级及电表的量程,就可算出被测量的最大绝对误差,从而估计出测量的准确程度。

常用有功电能表有0.5、1.0、2.0三个准确度等级。0.5级电能表允许误差在±0.5%以内;1.0级电能表允许误差在±1%以内;2.0级电能表允许误差在±2%以内。

一般居民客户为Ⅴ类电能计量装置,使用的有功电能表的准确度等级不低于2.0级;而月平均用电量在100万kW·h及以上的大电力客户为Ⅰ类电能计量装置,使用的有功电能表的准确度等级不低于0.5级。

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电气百科:变频器的选择要点

在应用变频器的时候,要根据设备要求选择与之匹配的变频器。在选择变频器时,首先,应当根据设备对转速(最高、最低)和转矩(启动、连续及过载)的要求,确定设备要求的最大输入功率(即电动机的额定功率最小值)。

参考公式:

式中,

P-机械要求的输入功率(kW)

n-机械转速( r/min)

T-机械的最大转矩(N·m)

其次,根据变频器输出功率(变频器容量)和额定电流稍大于电动机的功率,以及额定电流的原则来确定需要选用的变频器的参数与型号。

需要注意的是,选择变频器的容量是指它适用4极交流异步电动机的功率。相同额定功率的电动机,因其极数不同,电动机额定电流不同,一般电动机极数增多,其额定电流增大。因此,不能单纯以负载电动机的容量为依据选配变频器。

一般,对于鼠笼式电动机,变频调速器的容量选择应以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则,这样可以最大限度地节约资金;

对于重载启动、高温环境、绕线式电动机、同步电动机等条件下,变频调速器的容量应适当加大。

电气百科:断路器分闸合闸的正确方法

1、合闸顺序:先合电源侧开关的二次保险,再合电源侧开关,检查无误后,再合负荷测开关二次保险,再合负荷侧开关,确认无误后,合闸操作结束。

2、分闸操作:先拉开负荷开关,再拉开负荷侧开关的二次保险,确认无误后,再拉开电源侧开关,然后拉开电源侧开关的二次保险,检查无误后操作结束。

在这里面有几点需要注意:

1、不管是合闸还是分闸,操作时都应该侧身。不要正面面对设备,以免发生意外时伤害人身。

2、送电前,应检查送电的回路中有无短路或接地,否则不能送电。

3、如果回路中有刀闸,送电时应先合刀闸,后合开关。分闸时应先分开关。后分刀闸。

4、这些操作应有监护人在场。操作人员应戴好手套。

5、合闸后和分闸后。都应验电,必要时合闸应验明是否缺相。

以上就是停送电的最基本要求。

分闸时,应按照顺序,依次做出以下动作:

检查二次装置及保护装置情况,如有主回路与二次回路并联的情况,应先断开主回路的电源,再断开二次回路的电源。

检查分闸位置。旋钮型开关,分闸位置一般在中间,但也有不同。不论任何开关,在分闸前,都必须检查清楚分闸应该打到什么位置上。

断开负载,在分断上一级电闸时,应将各支路电闸断开。分断支路电闸时,也应该将回路内大功率用电器停止。

合闸时,应按照顺序,依次做出以下动作:

检测电路故障,搞清分闸原因。如果是断路器自动跳闸,一定要向维修工人确认,电路故障已经排除。如果是手动断开,一定要搞清楚分闸的原因,切不可私自合闸,以免对正在对电路进行维修的人员造成伤害。

确定二次装置与保护装置的供电情况。合闸时,应首先给二次回路及保护装置回路供电。

分级合闸,合闸使,应先合上上级断路器,减少合闸时所带负载。再逐级向下合闸。


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