VFD 누설 전류를 효과적으로 줄이는 6가지 방법

사례 분석: 실제 애플리케이션에서의 VFD 누설 전류 이해

안녕하세요, 오늘은 많은 엔지니어들이 고민하고 있는 실제 현장 사례를 공유하고자 합니다. 이 문제는 중요한 VFD 누설 전류 모터에서 수 암페어 또는 10 암페어 이상에 이르는 경우도 있습니다. 이 경우 두 가지 일반적인 질문이 제기됩니다:

• 그런 모터 누설 전류 모터에 유해하거나 VFD 드라이브?
• 어떻게 하면 효과적으로 줄일 수 있을까요?

사례 배경: 대형 모터 시스템의 높은 누설 전류

구체적인 상황은 다음과 같습니다:

사용자가 160 kW VFD 케이블 길이가 96미터인 132kW 모터를 사용합니다. 모터 접지 저항은 2옴이며 VFD와 모터 모두 제대로 접지되어 있습니다. 클램프 미터로 측정한 결과, 보호 접지선은 15A의 전류를 보였습니다. 사용자의 우려는 “이 누설 전류를 어떻게 제거할 수 있을까요? 이 상태로 계속 작동하면 모터나 VFD가 손상되지 않을까요?”

초기 분석: VFD 누설 전류는 정상적인 현상입니다.

우선, 이 VFD 누설 전류 는 비정상적이거나 위험한 결함이 아닌 정상적인 현상입니다. 샤프트 전압이나 샤프트 전류를 형성하지 않는 한 모터나 VFD에 해롭지 않습니다. 주된 문제는 심리적 문제입니다. 기술적으로 장비를 직접 위험에 빠뜨리지는 않더라도 사용자가 접지선에 10~15A가 흐르는 것을 발견하면 불안감을 느끼는 경우가 많습니다.

그 이유는 가변 주파수 드라이브 가 작동하면 IGBT 스위칭이 고주파 고조파를 생성합니다. 이러한 고조파는 모터 케이블을 따라 이동하고 에너지의 일부가 접지와 결합하여 누설 전류를 형성합니다. 이는 VFD의 고유한 특성이며 VFD 모터 배선, 오작동이 아닙니다.

VFD를 사용한 잔류 전류 장치(RCD)의 오용

많은 설계 기관이나 최종 사용자가 VFD 특성을 완전히 이해하지 못한 채 입력 전원 측에 기존의 접지 오류 보호 장치(RCD 또는 GFCI)를 설치합니다. 일단 설치되면 VFD 접지 전류 빈번한 접지 오류 시 VFD 트립, 불필요한 다운타임으로 이어집니다.

실제로 VFD 입력에 일반 누설 방지 장치를 설치하는 것은 의미가 없습니다. 왜 그럴까요? 왜냐하면:

• VFD는 이미 접지되어 있습니다.
• 모터가 접지되어 있습니다.
• 케이블 쉴드도 접지되어 있습니다.

누설 보호기를 추가하면 성가신 트립이 발생하고 생산이 중단될 뿐입니다. 이러한 이유로 전문 설계 기관에서는 일반적으로 VFD에 기존 RCD를 권장하지 않습니다.

VFD 호환 누설 보호기 개발

최근 몇 년 동안 사용자 요구로 인해 일부 제조업체는 다음을 개발했습니다. VFD 호환 GFCI 장치. 이러한 장치는 고조파로 인한 고주파 누설은 무시하고 100Hz 미만의 누설 전류만 감지하는 등 작동 방식이 다릅니다. 대부분의 VFD 공통 모드 전류 그리고 VFD 케이블 길이 누설 전류 가 kHz 범위에 있으면 이러한 장치는 잦은 오트립을 방지합니다.

그러나 이러한 특수 보호 장치를 사용하더라도 가끔 트립을 피할 수는 없습니다. 또한 트립 임계값을 훨씬 더 높게 설정해야 합니다(300-500mA). 기존의 25~30mA로 설정하면 시작 즉시 VFD가 트립됩니다. 따라서 실제 산업 현장에서 이러한 보호 장치는 의미가 떨어집니다.

따라서 가장 좋은 방법은 기존 누설 보호기를 VFD 입력에 전혀 설치하지 않는 것입니다.

VFD 누설 전류를 줄이기 위한 실질적인 조치

누설 전류는 제거할 수는 없지만 몇 가지 조치를 통해 줄일 수 있습니다:

1. 반송파 주파수 감소(VFD 반송파 주파수 감소)

스위칭 주파수를 낮추면 IGBT에서 생성되는 고조파 펄스의 수가 줄어들어 고조파 전류와 누설 전류가 모두 감소합니다. 주의해야 할 점은 모터 부하가 경직된 경우(기어 구동 또는 체인 구동) 캐리어 주파수를 너무 낮추면 진동이 발생할 수 있다는 점입니다. 용 VFD 펌프 또는 VFD 팬, 로 조정하는 것이 일반적으로 안전합니다.

2. 모터 케이블 길이 단축

케이블이 길수록 용량성 커플링과 누설 전류가 높아집니다. 누출을 줄이려면 적절한 VFD 출력 케이블 사이징이 중요합니다.

3. 가능하면 차폐 케이블을 피하세요.

차폐 케이블은 EMI에 도움이 되지만, 차폐와 비차폐 VFD 케이블 설계는 누설 전류에 상당한 영향을 미칩니다. 차폐 케이블은 더 높은 정전 용량 커플링으로 인해 누설이 증가합니다. 누설에 민감한 애플리케이션의 경우 3심 비차폐 케이블을 사용하십시오.

4. 출력 리액터 또는 필터 설치

긴 케이블용 VFD 출력 리액터 또는 du/dt 필터를 추가하면 고조파, 피크 전압을 억제하고 누설 전류를 줄일 수 있습니다. LC 필터 사용 시 주의할 점은 커패시터 쪽은 모터에 연결하고 인덕터 쪽은 VFD에 연결해야 한다는 점입니다. 반대로 연결하면 인버터가 손상될 수 있습니다.

5. 매설 또는 강철 도관 케이블을 피하십시오.

환기가 가능한 지상 케이블 트레이를 사용하는 것이 좋습니다. 강철 도관은 기생 커패시턴스를 증가시키고 VFD 누설 전류를 악화시킵니다.

6. 대칭형 3코어 모터 케이블 사용

3심 비차폐 케이블은 3상 4선 케이블에 비해 불균형을 줄여 순환 전류와 누출을 완화합니다.

결론 누설 전류는 VFD 시스템에 내재되어 있습니다.

요약하면 다음과 같습니다: VFD 누설 전류 는 고주파 스위칭 및 고조파의 고유한 부산물입니다. 완전히 제거할 수는 없고 완화할 수만 있습니다. 샤프트 전류 또는 절연 파괴로 이어지지 않는 한 직접적인 해를 끼치지는 않습니다. 기존 누설 보호기를 VFD 입력에 설치하면 불필요한 트립과 다운타임만 발생합니다.

올바른 엔지니어링 사고방식은 유출 자체를 두려워하는 것이 아니라 유출의 원인을 이해하고 적절한 방법으로 관리하는 것입니다. VFD 모터 케이블 선택, 고조파 억제, 합리적인 접지 방법 등을 소개합니다.