6 façons de réduire efficacement le courant de fuite des variateurs de vitesse
Analyse de cas : Comprendre le courant de fuite de l'EFV dans des applications réelles
Bonjour à tous, je souhaite aujourd'hui vous faire part d'un cas réel sur le terrain qui préoccupe de nombreux ingénieurs. Il s'agit d'une Courant de fuite du VFD dans les moteurs, atteignant parfois plusieurs ampères, voire plus de dix ampères. Cette situation soulève deux questions courantes :
- Est-ce qu'un tel courant de fuite du moteur nuisible au moteur ou à la Entraînements VFD?
- Comment la réduire efficacement ?
Contexte du cas : Courant de fuite élevé dans un grand système de moteur
Voici la situation spécifique :
Un utilisateur exécute un 160 kW VFD avec un moteur de 132 kW, en utilisant une longueur de câble de 96 mètres. La résistance de mise à la terre du moteur est de 2 ohms, et l'entraînement à fréquence variable et le moteur sont correctement mis à la terre. Mesuré à l'aide d'une pince de mesure, le fil de protection de la mise à la terre affiche un courant de 15A. La préoccupation de l'utilisateur était la suivante : “Comment pouvons-nous éliminer ce courant de fuite ? Si nous continuons à fonctionner ainsi, cela endommagera-t-il le moteur ou le variateur de vitesse ?”
Analyse initiale : Le courant de fuite de l'EFV est un phénomène normal
Tout d'abord, cette Courant de fuite du VFD est un phénomène normal et non un défaut inhabituel ou dangereux. Tant qu'il ne forme pas de tension ou de courant d'arbre, il n'est pas dangereux pour le moteur ou le variateur. Le principal problème est d'ordre psychologique : lorsque les utilisateurs remarquent que 10 à 15 A circulent sur la ligne de terre, ils se sentent souvent mal à l'aise, même si, techniquement, ce phénomène ne met pas directement en danger l'équipement.
La raison en est que chaque fois qu'un entraînement à fréquence variable fonctionne, la commutation de l'IGBT génère des harmoniques à haute fréquence. Ces harmoniques se déplacent le long des câbles du moteur et une partie de l'énergie est couplée à la terre, formant un courant de fuite. Il s'agit d'une caractéristique inhérente aux variateurs de vitesse et aux moteurs à courant alternatif. Câblage du moteur VFD, Il ne s'agit pas d'un dysfonctionnement.
Mauvaise utilisation des dispositifs à courant différentiel résiduel (DDR) avec les variateurs de vitesse
De nombreux instituts de conception ou utilisateurs finaux, qui ne comprennent pas parfaitement les caractéristiques des variateurs de vitesse, installent des dispositifs conventionnels de protection contre les défauts à la terre (RCD ou GFCI) du côté de l'alimentation d'entrée. Une fois installés, les grands Courant de terre du VFD causes fréquentes Déclenchement du VFD en cas de défaut à la terre, ce qui entraîne des temps d'arrêt inutiles.
En réalité, l'installation d'un dispositif normal de protection contre les fuites sur l'entrée d'un VFD n'a aucun sens. Pourquoi ? Parce que :
- Le VFD est déjà mis à la terre.
- Le moteur est mis à la terre.
- Même les blindages des câbles sont mis à la terre.
L'ajout d'un dispositif de protection contre les fuites ne fait que provoquer des déclenchements intempestifs et interrompre la production. C'est pourquoi les instituts de conception professionnels ne recommandent généralement pas l'utilisation de disjoncteurs conventionnels pour les variateurs de vitesse.
Développement de protecteurs contre les fuites compatibles avec l'EFV
Ces dernières années, en raison de la demande des utilisateurs, certains fabricants ont mis au point des systèmes de contrôle de la qualité. DDFT compatible avec le VFD Ces dispositifs fonctionnent différemment : ils ne détectent que les fuites de courant inférieures à 100 Hz. Ces dispositifs fonctionnent différemment : ils ne détectent que les courants de fuite inférieurs à 100 Hz, tout en ignorant les fuites à plus haute fréquence causées par les harmoniques. Étant donné que la plupart des Courant de mode commun du VFD et Longueur du câble du VFD Courant de fuite sont de l'ordre du kHz, ces dispositifs évitent les déclenchements intempestifs fréquents.
Cependant, même avec ces protections spéciales, des déclenchements occasionnels ne peuvent être évités. De plus, le seuil de déclenchement doit être réglé beaucoup plus haut (300-500 mA). S'il est réglé sur le seuil conventionnel de 25-30 mA, l'entraînement à fréquence variable se déclenchera immédiatement au démarrage. Ces dispositifs de protection sont donc moins utiles dans le cadre d'une utilisation industrielle réelle.
La meilleure pratique consiste donc à ne pas installer de protections conventionnelles contre les fuites sur les entrées des variateurs de vitesse.
Mesures pratiques pour réduire le courant de fuite de l'EFV
Bien que le courant de fuite ne puisse être éliminé, il peut être réduit grâce à plusieurs mesures :
1. réduire la fréquence de la porteuse (réduction de la fréquence de la porteuse de l'EFV)
L'abaissement de la fréquence de commutation réduit le nombre d'impulsions harmoniques générées par les IGBT, diminuant ainsi le courant harmonique et le courant de fuite. Il convient de faire attention : si la charge du moteur est rigide (entraînement par engrenage ou par chaîne), un abaissement trop important de la fréquence porteuse peut provoquer des vibrations. Pour les Pompes VFD ou Ventilateurs VFD, Cette adaptation est généralement sans danger.
2. raccourcir la longueur du câble du moteur
Plus le câble est long, plus le couplage capacitif et le courant de fuite sont élevés. Le dimensionnement correct du câble de sortie de l'EFV est crucial pour réduire les fuites.
3. éviter les câbles blindés dans la mesure du possible
Bien que les câbles blindés aident à lutter contre les interférences électromagnétiques, la conception des câbles d'entraînement blindés ou non blindés affecte de manière significative le courant de fuite. Les câbles blindés augmentent les fuites en raison d'un couplage capacitif plus élevé. Pour les applications sensibles aux fuites, utilisez des câbles non blindés à trois fils.
4.Installer des réacteurs ou des filtres de sortie
L'ajout d'une réactance de sortie de l'EFV pour les câbles longs ou d'un filtre du/dt supprime les harmoniques, les pics de tension et réduit les courants de fuite. Attention lors de l'utilisation de filtres LC : le côté condensateur doit être connecté au moteur, tandis que le côté inducteur est connecté au VFD. Leur inversion peut endommager le variateur.
5. éviter les câbles enterrés ou les câbles en acier
Il est préférable d'utiliser des chemins de câbles aériens avec ventilation. Les conduits en acier augmentent la capacité parasite et aggravent le courant de fuite de l'EFV.
6. utiliser des câbles moteurs symétriques à trois conducteurs
Un câble non blindé à trois fils réduit le déséquilibre par rapport aux câbles triphasés à quatre fils, en atténuant les courants de circulation et les fuites.
Conclusion : Le courant de fuite est inhérent aux systèmes d'entraînement à fréquence variable.
En résumé : Courant de fuite du VFD est un sous-produit inhérent à la commutation à haute fréquence et aux harmoniques. Il ne peut être totalement éliminé, mais seulement atténué. Tant qu'elle ne conduit pas à un courant d'arbre ou à une rupture d'isolation, elle ne pose pas de problème direct. L'installation de protections contre les fuites conventionnelles sur les entrées des variateurs de vitesse ne fait qu'entraîner des déclenchements et des temps d'arrêt inutiles.
Le bon état d'esprit des ingénieurs n'est pas de craindre la fuite elle-même, mais d'en comprendre l'origine et de la gérer de manière appropriée. Sélection du câble du moteur VFD, La mise en place d'un système de contrôle de la qualité, la suppression des harmoniques et des pratiques raisonnables de mise à la terre.
