定頻空調壓縮機外殼“帶電”現象分析

劉賢義 凌益斌 羅 文

（珠海凌達壓縮機有限公司，廣東珠海519070）

0 引言

家用定頻空調壓縮機電機一般使用單相異步電動機，目前依然占有較大市場份額。近期我司賣出家用定頻壓縮機用于裝配某外廠空調器，銷售到市場上后，客戶投訴說，壓縮機有漏電現象。

經詳細了解，壓縮機測試耐壓、絕緣合格，該現象是客戶空調器裝配部分壓縮機外殼忘記接地線造成的。通電運行后，測量壓縮機外殼與地之間電壓很高，有100 V以上，但人體觸摸壓縮機外殼不會有觸電反應，需要解釋該現象會不會存在安全隱患。

1 理論分析

通過資料查找和分析，認為這種現象不僅是單相異步電機壓縮機，也是家用電器外殼不接地存在的正常現象，是由分布電容產生的感應電壓引起的。

1.1 分布電容的概念

簡單的電容是由兩塊平行金屬板中間加絕緣材料而形成的，兩個金屬板就是電容的兩個極，容量的大小與兩金屬板的距離成反比，與兩金屬板面積成正比。理解了這個就好理解分布電容了。例如兩根平行的直導線就可以形成電容，電容就是由兩個存在壓差而又相互絕緣的導體所構成。所以在任何電路中，任何兩個存在壓差的絕緣導體之間都會形成分布電容，只是大小問題。

1.2 外殼感應電壓

壓縮機電機繞組與定子鐵芯是有絕緣材料隔開的，可以認為存在分布電容，繞組與定子鐵芯相當于電容的2極，當電機繞組上存在交變電勢時，將使分布電容周期性地充放電，并形成電容電流，定子鐵芯上感應出交變電荷，從而形成壓縮機外殼上的交變電壓，我們試驗驗證過壓縮機繞組通直流電壓外殼是不會有感應電壓的。三相電機通電運行時一般由于三相繞組合成電勢為0或者說三相電容電流合成為0，外殼上不存在交變電荷，不會產生電壓；但三相電機只接單相電不運行、缺相運行、三相不對稱運行時外殼一樣存在感應電壓。

1.3 外殼感應電荷（以電機繞組與外殼絕緣良好為前提）

Q=CU（Q為電荷，C為分布電容大小，U為外殼電壓），電機繞組與外殼分布電容C是很小的，產生的感應電荷也很有限，但U=Q/C還是可以比較大的，可以解釋壓縮機外殼不接地時感應電壓很大的現象。

I=Q/T（I為電流，Q為電荷，T為時間），外殼單位時間內感應出的電荷是很有限的，所以外殼接地或人用手接觸外殼時電流很小。外殼接地或者人用手去接觸外殼，測試壓縮機外殼電壓立即下降到0或者存在很小的電壓，說明感應電荷很快泄漏掉了。類似的還有靜電，比如說，你觸碰到某個帶有靜電的導體，會有觸電的感覺，但是，你再次觸碰的時候就不會有這種感覺了，因為電荷已經在第一次觸碰時消失了。壓縮機外殼情況稍有不同，就是感應電是持續產生的，因此接地后可能一直有電流，只是電流很小。

外殼接地，我們采用示波器、萬用表電流最小檔（mA檔）測試外殼電流，檢測不到電流信號，相關報告中已經驗證采用萬用表的微安檔測量外殼對地電流僅0.2 μA，遠遠小于人體的安全電流值，所以外殼不接地時用手接觸外殼沒有任何感覺。試電筆可以很敏感地測試到，而我們采用示波器、萬用表電流最小檔（mA檔）測試外殼電流，檢測不到電流信號，是因為我們的最小量程（mA檔）太大了。所以在壓縮機絕緣良好的前提下，壓縮機外殼不接地，雖然外殼有很高的感應電壓，但是對于人體還是安全的。

1.4 安全電壓的概念

壓縮機外殼電壓超出36 V安全電壓為什么我們還是安全的呢？是否安全主要還是看通過人體電流的大小？人體對電流的反應如表1所示。安全電壓是這么計算的：人體電阻大約在2 kΩ～20 MΩ范圍內；皮膚出汗時人體電阻可按1 000～1 500 Ω考慮；皮膚有傷口時，約為800 Ω。最低可按800 Ω計，人體允許通過的工頻極限電流約為50 mA，故此可依據歐姆定律計算，U=IR≈0.05×800=40 V，得知人體所允許的最大工頻電壓約為40 V，所以我國的安全電壓規定為36 V。

表1 人體對電流的反應

2 試驗驗證

2.1 外殼不接地，壓縮機接電運行，測量電壓

如圖1所示，外殼與地電壓測試為156 V，但人體接觸外殼是沒有任何感覺的。

2.2 壓縮機外殼連接不同電阻接地，采用萬用表測量外殼電壓

如表2所示，外殼通過人體接地，測量外殼與地電壓僅為3 V，說明壓縮機外殼的電荷基本都泄漏掉了，但外殼上剩下的電荷還可以產生3 V的交變電壓；外殼通過20 MΩ電阻接地，外殼電壓還是很高，說明20 MΩ電阻相當于完全絕緣的。

圖1 萬用表測量電壓

表2 外殼接不同電阻測量外殼電壓

2.3 電視機信號線電壓測量

很多家用電器外殼不接地時都會存在該電壓現象，例如：電視機采用的供電插頭基本都是兩相的（沒有地線），但電視機出來的有線信號線要插到墻上的信號接口上，相當于接地。如果把這根信號線從墻上的接口上拔出來，然后給電視機通電，采用試電筆測試電視機出來的信號線的金屬部分是會發亮的，采用萬用表交流電壓檔測量對地有110 V電壓，但人用手去摸沒有異常感覺。

3 結語

定頻單相壓縮機電機繞組與外殼絕緣合格的前提下，外殼不接地，通電運行，外殼存在一定的感應電壓是正常現象，是由分布電容引起的。但是如果壓縮機絕緣在使用過程中出現問題，而外殼不接地，壓縮機通電后人體接觸外殼會有很大的電流通過，將造成安全事故。因此，為了確保用電安全，家用空調用壓縮機外殼應保證始終接地。

[1]陳新祥，張春鎬.家用電器中單相電機機殼“帶電”現象的分析[J].中小型電機，1986（2）：23-26.

[2]沈善圭.對單相電機機殼帶電現象分析一文的補充意見[J].中小型電機，1987（5）：35.