JP2003156547A - 電気機器の異常及び劣化診断装置 - Google Patents

電気機器の異常及び劣化診断装置

Info

Publication number
JP2003156547A
JP2003156547A JP2001358718A JP2001358718A JP2003156547A JP 2003156547 A JP2003156547 A JP 2003156547A JP 2001358718 A JP2001358718 A JP 2001358718A JP 2001358718 A JP2001358718 A JP 2001358718A JP 2003156547 A JP2003156547 A JP 2003156547A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
deterioration
abnormality
equipment
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001358718A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3671369B2 (ja
Inventor
Hiroshi Ko
博 高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
KO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=19169851&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2003156547(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by KO GIJUTSU KENKYUSHO KK filed Critical KO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority to JP2001358718A priority Critical patent/JP3671369B2/ja
Publication of JP2003156547A publication Critical patent/JP2003156547A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3671369B2 publication Critical patent/JP3671369B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導電動機並びにインバ−タを対象とした電
気機器の異常及び劣化診断を、前記電気機器を停止もし
くは休止分解することなく、運転状態のままで、誰にで
も簡単かつ安全に、前記電気機器の異常及び劣化の程度
や、その原因並びに場所の特定を非接触で行える安価な
診断装置を得る。 【解決手段】 電気機器に流れる機器電流を測定する電
流検出部、及び前記機器電流によって発生する磁束を検
出する磁界検出部の少なくとも一方の検出部を設け、該
検出部よりの出力を入力処理する信号処理手段と、該信
号処理手段により得られた信号を演算する演算処理手段
とで、前記機器電流に含まれる高調波含有率及び前記機
器電流の不平衡率の少なくとも前記高調波含有率を演算
して得られる数値より、前記電気機器の異常及び劣化診
断を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、設備診断に係る技
術分野に属し、誘導電動機(以下電動機と記す)並びに
インバ−タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の電気機器設備は生産を連続化した
り、集約して高生産性を追求し、さらに高性能で広範囲
の自動化システムと共に、インバ−タ等の省エネ機器も
導入し、信頼性の高い設備、装置にするマスプロ化があ
らゆる産業界に求められている。このようなマスプロ設
備は一般的に連続操業を原則にしており、電気機器設備
の故障(休止)はプロセス全体の休止につながることが
多く。ひとたび故障が発生すると、生産障害に加え、需
要家からの信頼低下や場合によっては災害の発生等、休
止損失は計り知れないものとなり、致命的な問題になる
ことが推測される。
【0003】また、新品の設備機器(機械)を企業が購
入し検収する場合にあっては、検収基準もしくは規格に
統一されたものがなく、現状では設備機器(機械)が仕
様通り動作することをもって検収上げとしている。しか
し、最近の自動機器(機械)類は、多くの装置をインタ
−フェ−スケ−ブルにより接続した組合せシステム構成
としているため、各装置間の整合性(マッチング)が取
れていない場合もあり、後になってトラブルが何度も発
生し、火災事故に至ったケ−スもあり問題になってい
る。
【0004】更に、人の乗る運搬、輸送設備として、例
えば鉄道車両やエレベ−タ等は法令で定期点検が義務づ
けられているが、電動機設備やインバ−タについては、
温度上昇や異音の発生有無を確認する程度で安全面で問
題を残している。
【0005】ここで、電気機器設備の異常及び劣化診断
の目的を述べると次のようになる。 (1)コスト削減 a.設備停止時間の減少による操業率の向上 b.材料費、人件費等保全費の削減 c.取替周期延長 d.点検整備削減 (2)トラブル事前防止 (3)安全性向上 (4)信頼性向上 (5)生産性向上 (6)品質向上
【0006】以上が電気機器設備の異常・劣化診断に関
する必要性の背景と目的であるが、ここでは先ず本発明
に係る電動機並びにインバ−タの異常・劣化診断の従来
技術について、以下1〜2の各項でそれぞれ簡単に述べ
る。
【0007】1.電動機の異常・劣化診断について 電動機の異常・劣化診断法としては、(1)振動法、
(2)音響法、(3)温度法、(4)トルク(ひずみ)
法、(5)電流法、(6)波形法、などがあるが、これ
らの中で最もよく利用されポピュラ−な方法が振動法で
あるため、ここでは振動法について述べる。その他の診
断法については、既に発明者が出願した特許(特願20
00−386603、特願2001−265949)に
て述べているので記述を省略する。
【0008】(1)振動法 振動法は電動機もしくは電動機を含めた負荷設備の回転
機械振動を、動電型や圧電型又は変位型の振動ピックア
ップをできる限り振動の発生源近くに取り付け、振動の
オ−バ−オ−ル値により異常判定する簡易診断と、振動
の周波数分析により異常・劣化の原因、場所を特定する
精密診断とがあるが、これらの診断はいずれも軸受けや
回転軸等の機械要素部に限られる。
【0009】・簡易診断 振動のオ−バ−オ−ル値による異常か正常かの判定基準
としては、過去のデ−タの蓄積と経験により自社で独自
に定めているところもあるが、一般的にはISO規格、
JIS規格、VDI規格(ドイツ技術者協会の規格)な
どを参考にしている場合がほとんどである。しかし、こ
れらの規格は平均的な評価を与えたものであり、すべて
の回転機械にあてはまるものではない。いま、参考例と
してISO規格(ISO−2372)を表1に示す。
【0010】
【表1】
【0011】表1において、class・〜・はそれぞ
れ次のような機械である。 class・:15KWまでの電動機またはそれに相当
する小型機械 class・:15〜75KWの電動機または強固な基
礎上の300KWまでの中型機械 class・:強固な基礎上の大型機械 class・:柔軟な基礎上の大型機械
【0012】・精密診断 前述の簡易診断により異常があると判断した場合、その
原因、場所などを特定するためには精密診断が必要とな
る。一般に回転機械類から発生する振動信号は複雑であ
り、単純な振動はほとんどない。その中から有意義な情
報を得て異常の有無を精密に判断するには、周波数分析
法が最も広く用いられている。振動信号を周波数分析す
ることにより、異常の原因、場所の特定が可能となる。
【0013】いま、定速回転を行っている電動機等の回
転機について、異常原因と発生振動数の関係の一例を表
2に示す。これらの関係は、長期間にわたる過去のデ−
タの蓄積により得られているものである。
【0014】
【表2】
【0015】表2において、f0 :ロ−タ(回転軸)の
回転数:Z:ベアリングの玉の数、d:ベアリングの玉
の直径、D:ベアリングのピッチ円径、a:ベアリング
の接触角、n:整数、Z’:損傷歯数、である。
【0016】2.インバ−タの異常・劣化診断について インバ−タは、省エネ化や生産性の向上、操作性の向上
など多くの特長があり、各種産業機械のハイテク化に大
きく貢献している。今やインバ−タは動力設備機械には
必須機器となっており、その生産量も年々増加し、19
99年度の日本国内における産業用インバ−タの生産量
は、通産省(現経済産業省)の生産動態統計によると1
80万台を超えている(金額換算:約1000億円)。
【0017】ところでインバ−タは、IC、抵抗、コン
デンサ、トランジスタなどの電子部品や冷却ファン、リ
レ−など多数の部品によって構成されている。これらの
部品は永久的に使用できるものではなく、その耐用年数
や寿命は使用環境によって大きく左右され、ほとんどの
電子部品はその寿命がアルレニウスの法則(10℃二倍
則:周囲温度を10℃低下させるごとに寿命が2倍に延
びる)に従うので、インバ−タの定期点検が必要とな
る。
【0018】すなわち、インバ−タの異常・劣化診断と
しては、トラブルの未然防止のため、JEMA(日本電
機工業会)では「汎用インバ−タ定期点検のすすめ」の
ガイドブックで、表3に示すような定期点検をすすめて
いる。
【0019】
【表3】
【0020】しかし、インバ−タの異常・劣化診断にお
いては、異常・劣化の原因や場所の特定がインバ−タを
停止もしくは休止分解して専門技術者による特殊な測定
器を用いなけらばならず、現実にはインバ−タが故障す
るまで使用し続ける場合が多い。その間はインバ−タ機
能の低下、例えば省エネ機能、保護機能や出力特性等の
異常、また他の機器への悪影響、例えばロボット等の誤
動作や電動機トラブルの発生がしばしば見られた。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】電動機及びインバ−タ
の異常・劣化診断は、電動機については振動法が最も広
く用いられているが、ピックアップの取付けが精度に関
係するため、これを振動発生源の近くに固定する必要が
ある。また異常・劣化個所の診断が軸受や回転軸等の機
械要素部に限られ、測定にも時間がかかり測定装置を含
め診断費用も高くつくので、この診断法は重要度の高い
比較的大型機がメインとなる。
【0022】電動機についてのその他の診断法について
は記述を省略したが、いずれも振動法のように異常・劣
化原因や場所の特定ができず、異常負荷の診断のみを行
うオンライン監視システムに至っては極めて高価なもの
である。
【0023】また、インバ−タの異常・劣化診断につい
ては、前述したように異常・劣化原因や場所の特定を行
うにはインバ−タを停止もしくは休止分解して、専門技
術者が測定器を使用して行わねばならず甚だ面倒で時間
もかかり診断に要するコストも高くつく。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動機並び
にインバ−タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断
装置は、上記の課題を解決するため、次のようにしてい
る。
【0025】この電気機器の診断装置は、電気機器に流
れる機器電流に含まれる各次数の高調波含有率の大きさ
により電気機器の異常及び劣化の程度や、その異常・劣
化原因や場所の特定を行うが、次のように精密形と簡易
形の二つに分類できるので、これらについて以下に記
す。
【0026】1,精密形 電気機器に流れる機器電流を測定する電流検出部と、前
記機器電流によって発生する磁束を検出する磁界検出部
と、該磁界検出部と前記電流検出部とを切換選択する切
換器とを設け、該切換器よりの出力を入力処理する信号
処理手段と、該信号処理手段により得られた信号を演算
処理する演算処理手段とで、前記機器電流の各相に流れ
る電流値より演算される電流不平衡率と、前記機器電流
に含まれる高調波成分を演算して得られる各次数の高調
波含有率とより、前記電気機器の異常及び劣化の程度
や、該異常及び劣化の原因並びに場所の特定を行う。
【0027】2.簡易形 電気機器に流れる機器電流によって発生する磁束を検出
する磁界検出部を設け、該磁界検出部よりの出力を入力
処理する信号処理手段と、該信号処理手段により得られ
た信号を演算処理する演算処理手段とで、前記機器電流
に含まれる高調波成分を演算して得られる各次数の高調
波含有率とより、前記電気機器の異常及び劣化の程度
や、該異常及び劣化の原因並びに場所の特定を行う。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【0029】図1は、本発明の一実施例に係る電気機器
の異常及び劣化診断装置の構成を示すブロック図であ
る。
【0030】1は電流検出部、2は磁界検出部である。
電流検出部1による電流測定にはクランプ式が非接触で
行えるので好ましいが、それ以外の方法でもよい。ま
た、磁界検出部2はサ−チコイルセンサまたはホ−ル素
子センサや磁気抵抗センサ等を用いて磁束を測定すれば
よいが、電流検出部1によって測定される電流と該電流
によって発生する磁束は比例するので、この電流を測定
磁束に代用すれば、磁界検出部2による測定が省けるの
で好ましい。
【0031】電流検出部1と磁界検出部2の選択は切換
器Sにて行う。10は信号処理手段であり、演算処理手
段20へは20aなるデ−タ信号で通信する。24aは
操作手段30で演算処理手段20へ入力する条件設定デ
−タを示す入力信号、25aは演算結果を表示手段31
に取り出す出力信号である。
【0032】ここで、先ず信号処理手段10の構成につ
いて述べると次の通りである。
【0033】切換器Sを経由した信号は、選択増幅回路
11にて、電流検出部1もしくは磁界検出部2にて測定
された信号レベルに応じて選択的に増幅され、その出力
はA/D変換器12に入力される。
【0034】A/D変換器12は、選択増幅回路11に
よって出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換
するものである。13は出力回路で演算処理手段20へ
20aなるデ−タ信号として転送する。14はシフトレ
ジスタ(図示しない)を中心に構成された順序制御回
路、15は波形アドレス選択回路である。
【0035】次に、演算処理手段20の構成を述べると
次の通りである。
【0036】21は中央処理装置(以下CPUと記
す)、22は主記憶回路で、波形記憶回路28の内容が
CPU21の制御によって演算デ−タとして記憶され
る。23は補助記憶回路、24及び25はそれぞれ入力
ポ−ト及び出力ポ−トである。補助記憶回路43は、後
述する電気機器の運転デ−タ、例えば機器定数や電圧係
数、高調波対策係数などを記憶させておいたり、電気機
器の定格値や運転値の条件設定をも行う回路で、この時
の設定値の入力は入力ポ−ト24を介して行う。ここで
入力信号24aはプッシュボタンやスイッチ、タッチボ
タン等の操作手段30の操作によって生じるものであ
る。また出力ポ−ト25はCPU21の演算結果を外部
に出力するもので、その出力信号25aによって、LC
D(液晶表示器)やプリンタ−等を動作さす表示手段3
1を有している。29はバスラインである。
【0037】また、演算処理手段20には、アドレス発
生用カウンタ26、プログラム記憶回路27及び波形記
憶回路28を設けている。これらの動作について次に説
明する。
【0038】アドレス発生用カウンタ26は、例えば8
ビットのアップダウンカウンタを2個使用し、上位8ビ
ット、下位8ビットで合計16ビットのアドレスをつく
る。このアドレス発生用カウンタ26は次の三つの役割
をもつ。
【0039】(1)測定波形の入力 電流検出部1もしくは磁界検出部2によって測定された
電流もしくは磁束波形信号のA/D変換したサンプリン
グデ−タを、測定波形と1対1に対応した波形記憶回路
28内の番地(領域)に取り込まなけらばならない。そ
のためアドレス発生用カウンタ26は、測定波形と対応
したアドレスとして測定波形の横座標を下位8ビットで
表し、縦座標を上位8ビットで表す。
【0040】(2)測定波形の出力 波形記憶回路28内に取り込まれた波形デ−タをバスラ
イン29を通してCPU21に転送する。この時、アド
レス発生用カウンタ26は16ビットのアップカウンタ
として動作し0000〜FFFF(16進表示)までカ
ウントしていく。
【0041】(3)プログラムの転送 プログラム記憶回路27には、高速フ−リエ変換(FF
T:Fast Fourier Transform)
プログラムが記憶されている。この高速フ−リエ変換に
よる演算については、発明者が既に出願した「電気機器
の劣化診断法」(特願2001−265949)にても
説明しているので、ここでは記述を省略する。
【0042】このプログラム記憶回路27からバスライ
ン29を通してCPU21に高速フ−リエ変換(FF
T)プログラムを転送する。この時もアドレス発生用カ
ウンタ26から見れば前述の測定波形の出力の場合と同
様である。カウンタ動作の終了はCPU21の指令によ
る。
【0043】次に、プログラム記憶回路27から、シス
テムの起動時にFFTプログラムがCPU21に全て転
送されると、スタ−ト指令を信号処理手段10の直列通
信回路(図示しない)に送信する。このスタ−ト指令を
受けて順序制御回路が動作し、波形デ−タの波形記憶回
路28への取り込み、アドレス発生用カウンタ26のリ
セット、そして波形記憶回路28内の波形デ−タをCP
U21へ送信するというプロセスを繰り返し行う。ま
た、波形アドレス選択回路15はアドレス発生用カウン
タ26の動作により、波形アドレスの領域を選択するも
のである。
【0044】以上が、本発明に係る診断装置の構成を示
すブロック図の説明であるが、次に電気機器の入力及び
出力電流に関して、本発明者が既に完成させた出願特許
(特願2001−265949)を基に一部補足し図面
を参照して説明すると以下の通りとなる。
【0045】図2は、インバ−タに係るブロック図であ
る。51は三相交流電源、53は電動機52を制御する
インバ−タであって、コンバ−タ部54と平滑コンデン
サ55、及びインバ−タ部56を制御するコントロ−ル
部57で構成されている。コントロ−ル部57はIC、
抵抗、コンデンサ、トランジスタなどの電子部品を搭載
したコントロ−ル基板である。また、In1及びIn2はそ
れぞれインバ−タ53の入力電流及び出力電流(電動機
電流)であって、インバ−タ53が、例えば現在主流と
なっている正弦波PWMインバ−タの場合のIn1及びI
n2は、図2にて示したような電流波形となる。
【0046】ところで、図2で示したようなコンバ−タ
部54を有するインバ−タ53の入力側における高調波
電流In1は、三相交流電源51の電圧がバランスし、そ
の電源インピ−ダンスや電動機52の負荷率等を無視し
た理想値として考えると、周知のように次式のようにな
る。
【0047】
【数1】 ただし、I11は基本波電流である。
【0048】しかし、(1)式は前述した仮定条件以外
に、図2のインバ−タ部56を構成する電力素子デバイ
スのデッドタイムや、インバ−タ53の運転周波数に関
係する制御角、及び高調波対策が施されているか否か、
更には三相交流電源51の出力に他の負荷機器(インバ
−タ等も含む)の接続有無や、電流高調波の検出が電流
によるか磁界によるかといった測定方式等の諸要素は全
く考慮されていない。
【0049】だが、上述した諸要素を全て考慮した高調
波電流を理論的に算出することは困難なため、本発明者
は長年にわたるデ−タの分析と実験的解析手法により、
高調波電流In1が次式に従うことを見い出した。
【0050】
【数2】
【0051】(2)式においてLf は電源負荷係数で、
図2で示した三相交流電源51の出力母線に電動機52
とは別に負荷(インバ−タ等も含む)が接続されている
場合は、それらの接続負荷を合計した等価容量によって
f は次のような値をとる。
【0052】 (1)等価容量が15KWまでの負荷:Lf =2.0 (2)等価容量が15〜55KWの負荷:Lf =1.8 (3)等価容量が55〜110KWの負荷:Lf =1.
5 (4)等価容量が110〜300KWの負荷:Lf
1.2 (5)等価容量が300KW以上の負荷:Lf =1.0
【0053】尚、接続負荷が無い場合はLf =1.0を
採用すればよい。しかし負荷が分からない場合や簡略計
算でもよい場合はLf =1.0として考えればよいが、
出来る限り接続負荷容量を把握しておくことが好まし
い。
【0054】また、(2)式のDf は検出器係数で、機
器電流に含まれる高調波成分を、クランプ式電流測定に
よるか、もしくは機器電流によって発生する磁束をサ−
チコイル等の磁界測定によるかで異なる。即ち、磁界測
定によって得られた数値は、電流測定による数値より、
磁束の空間伝搬減衰分だけ低い値を示す。本発明者は、
前記両方式の測定値を統計的に比較分析した結果、Df
として次の値を採用するに至った。但し、電流変動が激
しい場合は測定を何度か繰返し平均をとる。 (1)クランプ式電流測定による場合:Df =1.6 (2)サ−チコイル等の磁界測定による場合:Df
1.0
【0055】更に、(2)式においてMa 、Mb 及びM
c は電動機単独運転かインバ−タ運転かによって定まる
機器定数で、それぞれ次のような値となる。 (1)電動機単独運転の場合 Ma =0.02、Mb =0.01、Mc =0 (2)インバ−タ運転の場合 Ma =0.2、Mb =0.1、Mc =1.0
【0056】そして、(2)式中のKV は次の(6)式
で示される電圧係数で、(6)式中Xの数値は電動機も
しくはインバ−タの入力電圧が200V系の場合は20
0、400V系及び3000V系の場合は、それぞれ4
00及び3000となる。
【0057】
【数3】
【0058】また、(2)式でのKh はインバ−タ運転
時の高調波対策係数で、下記に示すような値をとる。 (1)高調波対策が無い場合はKh =1 (2)高調波対策が有る場合は、その対策部品により異
なるが、平均的には次のようになる。但し、数値は第5
次及び第7次高調波に対するものであり、第11次以上
及びこれら以外の各次数高調波の場合は( )内の数値
となる。 a.ラインフィルタ設置時はKh =0.90(0.9
5) b.ACリアクトル設置時はKh =0.60(0.8
5) c.DCリアクトル設置時はKh =0.55(0.9
5) d.AC+DCリアクトル併用設置時はKh =0.40
(0.90) e.EMIフィルタ設置時はKh =0.60(0.8
0)
【0059】なお、(2)式のKS は電源インピ−ダン
スZ(%)を、KW は負荷率(%)であり、計算時に用
いる数値としてはそれぞれ100で除した値となる。
【0060】ところで、インバ−タ運転において(2)
式では表されないが考慮すべきは特に第6次高調波成分
である。この第6次高調波成分はインバ−タの運転周波
数が電源周波数の1/2、即ち商用電源周波数が60H
z地区では30Hz運転とした時、電動機の回転軸に少
しでもベアリングやカップリング等に起因するアンバラ
ンスがあると第6次高調波含有率は1/n(nは高調波
次数)、即ち約16%にも達する場合がある。この場合
は他の次数高調波含有率も高くなる傾向にあるため、イ
ンバ−タ運転をする時は次式を満足させるよう注意する
必要がある。 インバ−タの運転周波数≠(商用電源周波数)/m(整
数)
【0061】以上で入力側の高調波電流が求まり、各次
数の高調波含有率が算出できる。ここで電気機器として
電動機及びインバ−タの異常・劣化診断の観点のみから
言えば、前記電気機器の入力側高調波次数は第10次迄
考慮すれば充分であるが、これについては後述する。
【0062】次に、図2にもどりインバ−タ53の出力
電流、即ち電動機52に流れる電動機電流In2は、本発
明者が多くのデ−タを蓄積し、確立統計解析を行った結
果次式で表せることを見い出した。
【0063】
【数4】 ここで、I12:電動機電流の基本波電流、n:高調波次
数 h:高調波係数、Km :電動機定数
【0064】(7)式中のKm は次のような数値とな
る。 (1)Km =0.05(ただし、n=2) (2)Km =0.15(ただし、n=3) (3)Km =1.0(ただし、n=2、3以外) 上記(1)、(2)のみKm が異なっているのは、元々
三相交流電源によって供給される電圧及び電流波形は、
いづれも対称波であるためn=2とその整数倍の高調波
は発生せずKm =0となる。更に三相交流電源の電圧、
電流が平衡していて不平衡率がゼロの場合はn=3とそ
の整数倍の高調波も生じなくKm =0となる。しかし、
現実的には他の電気機器(例えばインバ−タ)や誘導電
磁界の影響によりKm ≠0となるのである。
【0065】また、(7)式中の高調波係数hは、次の
ような三つの高調波次数(n)領域により異なった値に
なる。 (1)5>nの場合はh=2 (2)11>n≧5の場合はh=1 (3)n≧11の場合はh=1.6
【0066】以上のようにインバ−タ出力側の高調波電
流が求まる。ここで、インバ−タが正弦波PWM制御方
式のような電圧形インバ−タの場合は出力インピ−ダン
スが小さく、負荷である電動機に対しては電圧源として
作用するため、出力側電流に含まれる高調波含有率は小
さい。尚、(7)式中のKV 、KS 及びKW は(2)式
にて表したものと同じ意味のものであるが、インバ−タ
が電圧源と考えた場合はKS =0と考えてよい。しか
し、電流形インバ−タの場合はKS =1と見なし、
(7)式にインバ−タ係数CS (記述しない)を乗ずれ
ばよい。この時CS =2として計算すればほぼ実状に即
した結果となることを本発明者は確認している。
【0067】また、電圧係数KV は(6)式で示される
から、(6)式中のXは運転周波数に比例した電圧と考
えても差しつかえない。従って、例えば商用電源周波数
が60Hz地域の200V系で、30Hz運転の場合は
出力電圧が100Vとなり、電圧係数KV は約1.4と
なる。
【0068】以上、本発明に係る機器電流に流れる各次
数の高調波電流の演算法について述べたが、その演算結
果に基づく電気機器の異常・劣化判定値については後述
の実施例にて述べる。
【0069】ところで、前述したように電気機器の異常
及び劣化の程度や、その異常・劣化原因や場所の特定を
精密に行うには、前記電気機器の各相(R相、S相、T
相)電流の実効値を測定する。この電流の測定にはクラ
ンプ式電流計が非接触で行えるので好ましい。測定から
得られた各相電流より、電流不平衡率は次式で求める。 電流不平衡率={(Imax −Imin )/Imin }×100(%) (8) ここで、Imax 及びImin は、それぞれ各相電流の最大
値及び最小値である。
【0070】
【実施例】本発明の実施例として、電動機及びインバ−
タの異常・劣化判定値と、この判定値に基づき「正
常」、「要注意」及び「不良」に区分し、異常・劣化原
因や場所の特定に関して説明すれば次の通りである。
尚、本発明の異常・劣化判定値の「正常」、「要注意」
及び「不良」についての高調波含有率の数値は実施例に
限定されることはない。
【0071】また、判定値区分において、「正常」はA
レベル、「要注意」はBレベル、「不良」はCレベルと
記すが、その中で「要注意」のBレベルは、機器の劣化
度に応じ軽度な劣化(約1年は運転に支障がない劣化)
をB1(ランク・)、中度な劣化(約6ヵ月は運転には
支障がないが傾向管理が必要な劣化)をB2(ランク
・)、重度な劣化(約3ヵ月程度の運転は可能である
が、機器のトラブル発生が懸念されるため部品交換や修
理の準備が必要な劣化)をB3(ランク・)の3ランク
に分けている。
【0072】表4に電気機器の異常・劣化判定基準表を
示す。表中の電動機入力における高調波診断時の計算値
は(2)式もしくは(7)式により求めた値であるが、
電動機単独運転の場合は(7)式により求めるのが簡単
で便利である。また、インバ−タ使用時の高調波診断の
入力及び出力における計算値は、それぞれ(2)式及び
(7)式により求める。また、本発明に係る装置が精密
形の場合は表4のように電流診断も行う必要があるが、
簡易形の場合は高調波診断のみでよい。
【0073】
【表4】
【0074】表5は表4の判定基準に基づいて算出した
電動機の診断判定表である。表5において高調波診断に
用いた「正常」判定の基準となる計算値は、(7)式中
で電源負荷係数Lf =1.0、検出器係数Df =1.0
(サ−チコイルによる非接触磁界検出器を使用)として
求めた数値によった。また、電流診断にはクランプ式セ
ンサを用いた。
【0075】
【表5】
【0076】表6は電動機の劣化原因・場所の特定表で
ある。本表は高調波次数と電動機の劣化原因・場所の関
係を表したもので、本発明者の長年に亘デ−タの蓄積に
よる統計分析と実験デ−タによる確率解析により始めて
明らかになったものである。特に、第2次〜第5次高調
波は電動機に、第7〜第10次高調波は負荷に起因する
劣化であることが明確になったことは本発明の大きな成
果の一つである。
【0077】
【表6】
【0078】表7は電動機、インバ−タの劣化原因・場
所の特定表である。本表はインバ−タ制御による電動機
運転時の高調波次数と電動機、インバ−タの劣化原因・
場所の関係を表したもので、表6と同様に技術ノウハウ
を実験的解析手法により体系化したものである。
【0079】
【表7】
【0080】
【発明の効果】本発明の電気機器の異常及び劣化診断装
置は、電動機並びにインバ−タを対象としたもので次の
ような効果を奏する。
【0081】(1)本発明の非接触測定器は回路構成が
シンプルで簡便かつ安価なため、電動機並びにインバ−
タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断が、専門技
術者を必要とすることなく誰にでも安全に行える。 (2)対象とする電気機器の劣化診断用以外に、動力設
備機械の検収用、鉄道車輛やエレベ−タ等のような法令
で定められた運輸、輸送設備の定期点検用にも用途があ
る。 (3)長年に亘った電気機器の異常及び劣化デ−タの蓄
積による統計解析と、実験デ−タによる確率解析に基づ
き実験理論式が導出でき、本発明装置が多くの機器で実
証確認されたので、ISO規格やJIS規格にすること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気機器の異常及び劣化診断装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】インバ−タに係るブロック図である。
【符号の説明】
1 電流検出部 2 磁界検出部 10 信号処理手段 20 演算処理手段 21 中央処理装置(CPU) 22 主記憶回路 23 補助記憶回路 24 入力ポ−ト 25 出力ポ−ト 30 操作手段 31 表示手段 51 三相交流電源 52 電動機 53 インバ−タ 54 コンバ−タ部 55 平滑コンデンサ 56 インバ−タ部 57 コントロ−ル部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G016 BA00 BA03 BB02 BB04 BC00 BD03 BD06 BD09 BD11 BD13 BD16 2G036 AA24 AA28 BA02 BA36 BA46 BB09 CA12 5H007 AA05 AA06 AA12 BB06 CA01 CB02 CC01 CC23 DC01 DC02 FA00 FA13 FA14 5H576 BB06 BB07 CC05 DD02 DD04 HA02 HB02 JJ03 JJ12 JJ17 KK06 LL22 LL32 LL55 LL56 MM10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機器に流れる機器電流を測定する電
    流検出部と、前記機器電流によって発生する磁束を検出
    する磁界検出部と、該磁界検出部と前記電流検出部とを
    切換選択する切換器とを設け、該切換器よりの出力を入
    力処理する信号処理手段と、該信号処理手段により得ら
    れた信号を演算処理する演算処理手段とで、前記機器電
    流の各相に流れる電流値より演算される電流不平衡率
    と、前記機器電流に含まれる高調波成分を演算して得ら
    れる各次数の高調波含有率とより、前記電気機器の異常
    及び劣化の程度や、該異常及び劣化の原因並びに場所の
    特定を行って外部に表示する表示手段と、外部より該表
    示手段により表示された内容項目の変更や条件設定を行
    わしめる操作手段とを備えたことを特徴とする電気機器
    の異常及び劣化診断装置。
  2. 【請求項2】 電気機器に流れる機器電流によって発生
    する磁束を検出する磁界検出部を設け、該磁界検出部よ
    りの出力を入力処理する信号処理手段と、該信号処理手
    段により得られた信号を演算処理する演算処理手段と
    で、前記機器電流に含まれる高調波成分を演算して得ら
    れる各次数の高調波含有率とより、前記電気機器の異常
    及び劣化の程度や、該異常及び劣化の原因並びに場所の
    特定を行って外部に表示する表示手段と、外部より該表
    示手段により表示された内容項目の変更や条件設定を行
    わしめる操作手段とを備えたことを特徴とする電気機器
    の異常及び劣化診断装置。
  3. 【請求項3】 電気機器が、誘導電動機及びインバ−タ
    の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の電気機器の異常及び劣化診断装置。
  4. 【請求項4】 外部に表示する表示手段が、LCD表示
    及びプリンタ−印刷の少なくとも一方であることを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の電気機器の異常及
    び劣化診断装置。
JP2001358718A 2001-11-26 2001-11-26 電気機器の異常及び劣化診断装置 Expired - Fee Related JP3671369B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001358718A JP3671369B2 (ja) 2001-11-26 2001-11-26 電気機器の異常及び劣化診断装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001358718A JP3671369B2 (ja) 2001-11-26 2001-11-26 電気機器の異常及び劣化診断装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003156547A true JP2003156547A (ja) 2003-05-30
JP3671369B2 JP3671369B2 (ja) 2005-07-13

Family

ID=19169851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001358718A Expired - Fee Related JP3671369B2 (ja) 2001-11-26 2001-11-26 電気機器の異常及び劣化診断装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3671369B2 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100542893B1 (ko) * 2003-12-22 2006-01-11 재단법인 포항산업과학연구원 유도 전동기 이상 상태 진단장치
JP2010074876A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Mitsubishi Electric Corp 交流直流変換装置、圧縮機駆動装置、空気調和機及び異常検知装置
CN101915895A (zh) * 2010-07-13 2010-12-15 杭州电子科技大学 直流电机的动态电势检测电路
CN105467213A (zh) * 2015-12-23 2016-04-06 合肥工业大学 基于连续与离散小波分析的谐波检测方法
CN108139229A (zh) * 2015-04-02 2018-06-08 株式会社明电舍 电动机控制装置的转子位置检测器异常判定装置
WO2018159169A1 (ja) 2017-03-03 2018-09-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 劣化診断システム追加学習方法
JP2020527017A (ja) * 2017-07-13 2020-08-31 アイティーティー マニュファクチャーリング エンタープライジズ エルエルシー モーター漏洩磁束の異常を検出する技術
CN111856170A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 中矿龙科能源科技(北京)股份有限公司 基于谐波法的变压器故障诊断系统
CN111856171A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 中矿龙科能源科技(北京)股份有限公司 基于谐波法的变频器和电力电容器故障诊断系统
CN112327228A (zh) * 2020-10-22 2021-02-05 西安中车永电捷力风能有限公司 一种利用电流对永磁体失磁状态进行检测的方法和装置
CN113808374A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 深圳市智联云控科技有限公司 一种用于智能终端的温度异常监视装置
CN114675177A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 富士电机株式会社 电力转换、电力传输、信息处理装置及劣化异常诊断方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112018005613T5 (de) * 2018-03-29 2020-07-09 Hitachi, Ltd. Diagnosevorrichtung und diagnoseverfahren

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100542893B1 (ko) * 2003-12-22 2006-01-11 재단법인 포항산업과학연구원 유도 전동기 이상 상태 진단장치
JP2010074876A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Mitsubishi Electric Corp 交流直流変換装置、圧縮機駆動装置、空気調和機及び異常検知装置
CN101915895A (zh) * 2010-07-13 2010-12-15 杭州电子科技大学 直流电机的动态电势检测电路
CN108139229A (zh) * 2015-04-02 2018-06-08 株式会社明电舍 电动机控制装置的转子位置检测器异常判定装置
CN105467213A (zh) * 2015-12-23 2016-04-06 合肥工业大学 基于连续与离散小波分析的谐波检测方法
US11544554B2 (en) 2017-03-03 2023-01-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Additional learning method for deterioration diagnosis system
WO2018159169A1 (ja) 2017-03-03 2018-09-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 劣化診断システム追加学習方法
JP2020527017A (ja) * 2017-07-13 2020-08-31 アイティーティー マニュファクチャーリング エンタープライジズ エルエルシー モーター漏洩磁束の異常を検出する技術
CN111856171A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 中矿龙科能源科技(北京)股份有限公司 基于谐波法的变频器和电力电容器故障诊断系统
CN111856170A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 中矿龙科能源科技(北京)股份有限公司 基于谐波法的变压器故障诊断系统
CN112327228A (zh) * 2020-10-22 2021-02-05 西安中车永电捷力风能有限公司 一种利用电流对永磁体失磁状态进行检测的方法和装置
CN114675177A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 富士电机株式会社 电力转换、电力传输、信息处理装置及劣化异常诊断方法
CN113808374A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 深圳市智联云控科技有限公司 一种用于智能终端的温度异常监视装置
CN113808374B (zh) * 2021-09-17 2022-11-29 深圳市智联云控科技有限公司 一种用于智能终端的温度异常监视装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3671369B2 (ja) 2005-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3561882B2 (ja) 電気機器の劣化診断法
JP3661155B2 (ja) 電気設備の高調波診断方法
US7480124B2 (en) Detection of an AC input phase-loss on a multi-phase AC servo drive
US8643383B2 (en) Drive failure protection
JP2003156547A (ja) 電気機器の異常及び劣化診断装置
JP4381612B2 (ja) 軸電圧および電流のモニタシステム
CN100487475C (zh) 用于检测感应电机中电动机内部故障的方法和装置
JP2002189064A (ja) 電気機器設備の異常診断方法
WO2016092871A1 (ja) 電動機の診断装置
EP2366112B1 (en) Method and apparatus for off-line testing of multi-phase alternating current machines
US7034706B1 (en) Early warning and problem detection in rotating machinery by monitoring shaft voltage and/or grounding current
JPWO2020208743A1 (ja) 電動機設備の異常診断装置、電動機設備の異常診断方法、および電動機設備の異常診断システム
EP2290776A1 (en) Thermal overload relay with voltage-based protection features
WO2019102545A1 (ja) 設備の劣化診断装置
KR100810979B1 (ko) 유도전동기의 결함 검출 방법
JP5782237B2 (ja) 複数のdcファンの回転状態を監視する方法
WO2022107100A1 (en) Method and system for auto-detecting induction motor fault
CN100443907C (zh) 用于电气设备的谐波诊断方法
EP3885720A1 (en) Rotating machinery diagnosis and monitoring device and method
KR101950385B1 (ko) 유도 전동기 및 부하의 진단 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체
JPH03233340A (ja) 回転電機のモニタリング装置
JP7213211B2 (ja) インバータの劣化監視診断方法
KR20240070590A (ko) 전동기의 진단 장치, 전동기의 진단 방법 및 전동기의 이상 징조 추론 장치
RO125933A2 (ro) Sistem şi metodă de monitorizare şi diagnosticare a sistemelor de izolaţie ale maşinilor electrice de medie şi mare putere

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20030911

A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20040107

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20040326

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20040427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040708

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050407

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3671369

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120428

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130428

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees