定频空调压缩机外壳“带电”现象分析

2018-06-28刘贤义凌益斌

机电信息 2018年18期

关键词：分布电容万用表外壳

刘贤义凌益斌罗文

（珠海凌达压缩机有限公司，广东珠海519070）

0 引言

家用定频空调压缩机电机一般使用单相异步电动机，目前依然占有较大市场份额。近期我司卖出家用定频压缩机用于装配某外厂空调器，销售到市场上后，客户投诉说，压缩机有漏电现象。

经详细了解，压缩机测试耐压、绝缘合格，该现象是客户空调器装配部分压缩机外壳忘记接地线造成的。通电运行后，测量压缩机外壳与地之间电压很高，有100 V以上，但人体触摸压缩机外壳不会有触电反应，需要解释该现象会不会存在安全隐患。

1 理论分析

通过资料查找和分析，认为这种现象不仅是单相异步电机压缩机，也是家用电器外壳不接地存在的正常现象，是由分布电容产生的感应电压引起的。

1.1 分布电容的概念

简单的电容是由两块平行金属板中间加绝缘材料而形成的，两个金属板就是电容的两个极，容量的大小与两金属板的距离成反比，与两金属板面积成正比。理解了这个就好理解分布电容了。例如两根平行的直导线就可以形成电容，电容就是由两个存在压差而又相互绝缘的导体所构成。所以在任何电路中，任何两个存在压差的绝缘导体之间都会形成分布电容，只是大小问题。

1.2 外壳感应电压

压缩机电机绕组与定子铁芯是有绝缘材料隔开的，可以认为存在分布电容，绕组与定子铁芯相当于电容的2极，当电机绕组上存在交变电势时，将使分布电容周期性地充放电，并形成电容电流，定子铁芯上感应出交变电荷，从而形成压缩机外壳上的交变电压，我们试验验证过压缩机绕组通直流电压外壳是不会有感应电压的。三相电机通电运行时一般由于三相绕组合成电势为0或者说三相电容电流合成为0，外壳上不存在交变电荷，不会产生电压；但三相电机只接单相电不运行、缺相运行、三相不对称运行时外壳一样存在感应电压。

1.3 外壳感应电荷（以电机绕组与外壳绝缘良好为前提）

Q=CU（Q为电荷，C为分布电容大小，U为外壳电压），电机绕组与外壳分布电容C是很小的，产生的感应电荷也很有限，但U=Q/C还是可以比较大的，可以解释压缩机外壳不接地时感应电压很大的现象。

I=Q/T（I为电流，Q为电荷，T为时间），外壳单位时间内感应出的电荷是很有限的，所以外壳接地或人用手接触外壳时电流很小。外壳接地或者人用手去接触外壳，测试压缩机外壳电压立即下降到0或者存在很小的电压，说明感应电荷很快泄漏掉了。类似的还有静电，比如说，你触碰到某个带有静电的导体，会有触电的感觉，但是，你再次触碰的时候就不会有这种感觉了，因为电荷已经在第一次触碰时消失了。压缩机外壳情况稍有不同，就是感应电是持续产生的，因此接地后可能一直有电流，只是电流很小。

外壳接地，我们采用示波器、万用表电流最小档（mA档）测试外壳电流，检测不到电流信号，相关报告中已经验证采用万用表的微安档测量外壳对地电流仅0.2 μA，远远小于人体的安全电流值，所以外壳不接地时用手接触外壳没有任何感觉。试电笔可以很敏感地测试到，而我们采用示波器、万用表电流最小档（mA档）测试外壳电流，检测不到电流信号，是因为我们的最小量程（mA档）太大了。所以在压缩机绝缘良好的前提下，压缩机外壳不接地，虽然外壳有很高的感应电压，但是对于人体还是安全的。

1.4 安全电压的概念

压缩机外壳电压超出36 V安全电压为什么我们还是安全的呢？是否安全主要还是看通过人体电流的大小？人体对电流的反应如表1所示。安全电压是这么计算的：人体电阻大约在2 kΩ～20 MΩ范围内；皮肤出汗时人体电阻可按1 000～1 500 Ω考虑；皮肤有伤口时，约为800 Ω。最低可按800 Ω计，人体允许通过的工频极限电流约为50 mA，故此可依据欧姆定律计算，U=IR≈0.05×800=40 V，得知人体所允许的最大工频电压约为40 V，所以我国的安全电压规定为36 V。

表1 人体对电流的反应

2 试验验证

2.1 外壳不接地，压缩机接电运行，测量电压

如图1所示，外壳与地电压测试为156 V，但人体接触外壳是没有任何感觉的。

2.2 压缩机外壳连接不同电阻接地，采用万用表测量外壳电压

如表2所示，外壳通过人体接地，测量外壳与地电压仅为3 V，说明压缩机外壳的电荷基本都泄漏掉了，但外壳上剩下的电荷还可以产生3 V的交变电压；外壳通过20 MΩ电阻接地，外壳电压还是很高，说明20 MΩ电阻相当于完全绝缘的。

图1 万用表测量电压

表2 外壳接不同电阻测量外壳电压

2.3 电视机信号线电压测量

很多家用电器外壳不接地时都会存在该电压现象，例如：电视机采用的供电插头基本都是两相的（没有地线），但电视机出来的有线信号线要插到墙上的信号接口上，相当于接地。如果把这根信号线从墙上的接口上拔出来，然后给电视机通电，采用试电笔测试电视机出来的信号线的金属部分是会发亮的，采用万用表交流电压档测量对地有110 V电压，但人用手去摸没有异常感觉。