JP2006078332A - 開閉機器の異常診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電動機11を動力源として開閉動作させる断路器の異常診断方法であって、前記断路器が正常に動作しているときの電動機11の動作時の入力電流の時間的変化を第1の電流波形として予め操作電流検出手段61で測定して記録部62で記録し、前記断路器の動作の異常の有無を診断するときにおける電動機11の動作時の入力電流の時間的変化を第2の電流波形として操作電流検出手段61で測定し、前記第1の電流波形と前記第2の電流波形を比較することにより前記断路器の異常の有無を診断すること。
【選択図】 図3
Description
また、開閉機器の機種別、部位別に判定基準を設定するためには、様々な異常模擬試験データやフィールドデータの収集が必要となるが、そのためには、多大な費用と時間を要するために実現には至っていなかった。
そこで、本発明の課題は、開閉機器の異常部位を特定することができる開閉機器の異常診断方法を提供することである。
これにより、開閉機器が正常に動作しているときの開閉動作の動力源となる電動機の入力電流波形即ち第1の電流波形と、開閉機器の動作の異常の有無を判断するときの前記電動機の第2の電流波形とを比較して両者の差異があるときには、電動機の負荷の大きさが変化している。そして、この負荷の変化の状態に対応する開閉機器の異常部位を予め調べておくと、上記第1の電流波形と第2の電流波形の比較による電動機の負荷の変化の検出値に対応する開閉機器の異常部位を特定することができる。なお、本発明において、「異常の有無の診断」には「異常部位の診断」を含んでいる。
これにより、前記第2の電流波形が前記第1の電流波形よりも時間的に遅れるときは、この遅れた時間だけ電動機に電流を供給する電流供給手段のスイッチの接触不良等が発生していると推定することができる。
これにより、前記電動機が直流分巻電動機であるとき、前記第2の電流波形が始動時の電流の最大電流の状態で時間が経過するときは、電動機の回転子が回転していないので逆起電力が発生していない状態であるため、界磁巻線に電流が流れていないので、界磁巻線に電流を供給するスイッチの接触不良等と推定することができる。
これにより、前記第2の電流波形が電流の流れていない状態を示すときは、前記電動機を始動させる制御系の異常が発生したしたことにより、例えば、前記電動機の運転・停止を制御する制御系において、前記制御系の電装品の異常、即ち前記制御系のスイッチの不良、前記制御系の断線等が発生したと推定することができる。
これにより、前記開閉機器の動作の異常を模擬したときの前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第1の電流波形として予め記録し、前記開閉機器の動作の異常の有無を診断するときにおける前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第2の電流波形として測定し、前記第1の電流波形と前記第2の電流波形とを比較することにより、前記開閉機器の模擬した異常と同一の異常の有無を診断することができる。
すなわち、電動機の回転軸にかかるトルクは、部品の摩擦係数、部品にかかる応力、応答倍率の積であり、異常発生時は部品の摩擦係数が変化するため、この値を変化させることにより容易に異常発生時のトルクのシミュレーションをすることができる。このトルクのシミュレーションの結果と電動機の負荷トルク・電流特性に基づき、モータ電流波形のシミュレーションを行うことができる。
なお、ここでいう「摩擦係数」は、前記部品(リンク機構、歯車列等を含む。)の動作時の摩擦係数であり、例えば前記部品がボールベアリングのときは、ボールベアリングの動作時の摩擦係数である。また、「応答倍率」は、前記部品の出力側の変位(回転角を含む。)の入力側の変位に対する比をいう。このため、例えば前記部品がリンク機構のときはリンク機構の出力側の変位の入力側の変位に対する比をいい、前記部品が歯車列のときは歯車列の出力側の回転角の入力側の回転角に対する比をいう。
これにより、前記開閉機器の開閉動作に関係するボールベアリング等の部品の摩擦係数
を変化させることにより前記開閉機器の様々な異常状態を模擬するので、前記部品の摩擦係数と応答倍率から前記動力源となる電動機の負荷トルク・電流特性に基づき前記電流波形のシミュレーションを容易に行うことができる。
さらに、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果とともに、前記電動機に電流を供給する電流供給手段のスイッチの接触不良等を診断することができる。
さらに、請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果とともに、前記電動機の界磁巻線に電流を供給するスイッチの接触不良等を診断することができる。
さらに、請求項4記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果とともに、前記電動機を始動させる制御系の断線等を診断することができる。
さらに、請求項5記載の発明によれば、前記開閉機器の異常を模擬し、この異常と同一の異常の有無を診断することができる。
さらに、請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の発明の効果とともに、前記異常の模擬が容易になる。
図1は、本発明の実施の形態に係る開閉機器の異常診断方法の診断対象となる断路器(開閉機器の一例)を示し、図2は図1の断路器のリンク機構を示し((a)は平面を示し、(b)は正面を示す。)、図3は断路器の電動操作装置の内部を示し、図4は図1の断路器の接点を示し((a)は平面を示し、(b)は正面を示す。)、図5から図10まではそれぞれ断路器の異常診断方法の具体例を示す。
さらに、直流電源13から電動機11に供給される電流値を検出する操作電流検出手段61が配設され、操作電流検出手段61の検出値を経時的に記録する記録部62が操作電流検出手段61に接続されている。
図4(a)に示すように、ブレード33の先端部とブレード34の先端部に接点35が固定されている。接点35はブレード33の先端部に固定された接触子36およびブレード34の先端部に固定された接触子37を備えている。接触子36は、一対の板バネ状部分36a、36bおよびこの板バネ状部分36a、36bの間隔を狭めるように付勢するコイルバネ36c、36dを有している。また、接触子37は、接点35が投入時(閉じた時)に一対の板バネ状部分36a、36bに挟まれるようになる(図4(b)参照)。
さらに、アーム31bの先端部に極間連結部26の一端部が回動自在に連結され、極間連結部26の他端部は横向きのアーム32bの先端部に回動自在に連結されている。アーム32bの基部は碍子32の下端部に固定されている。
さらに、碍子32の下端部には、図2(a)に示すように、横向きのアーム32c、32dの基部が固定されている。なお、アーム32cの先端部とアーム32dの先端部は互いに反対方向に向いている。アーム32cの先端部には、連結部38の一端部が回動自在に連結され、また、アーム32dの先端部には、連結部39の一端部が回動自在に連結されている。図1に示すように、連結部38、39は、第1相部分30の動作を第2相部分40および第3相部分50に伝えるものであり、これにより、第2相部分40および第3相部分50は第1相部分30と連動して動作する。
さらに、接点35が開放状態で、電動機11により回転軸21が矢印21xの方向と反対の方向(時計回りの方向)に回転すると、第1相部分30の接点35が投入され(閉じ)、第2相部分40および第3相部分50も第1相部分30と同様の動作をする。
(1)断路器1が正常に動作しているときの電動機11の動作時の入力電流の時間的変化を操作電流検出手段61により第1の電流波形として予め測定して記録部62に記録し、断路器1の動作の異常の有無を診断するときにおける電動機11の動作時の入力電流の時間的変化を操作電流検出手段61により第2の電流波形として測定し、前記第1の電流波形と前記第2の電流波形を比較する。
これにより、前記第1の電流波形と第2の電流波形とを比較して両者の差異があるときには、電動機11の負荷の大きさが変化している。そして、この負荷の変化の状態に対応する断路器1の異常部位を予め調べておくと、前記第1の電流波形と第2の電流波形の比較による電動機11の負荷の変化の検出値に対応する断路器1の異常部位を特定することができる。
これにより、前記第2の電流波形が前記第1の電流波形よりも時間的に遅れるときは、この遅れた時間だけ電動機11に電流を供給する電流供給手段12の第1リレー14のスイッチの接触不良等が発生していると推定することができる。
これにより、電動機11が直流分巻電動機であるとき、前記第2の電流波形が始動時の電流の最大電流の状態で時間が経過するときは、電動機11の回転子が回転していないので逆起電力が発生していない状態であるため、界磁巻線11aに電流が流れていないため、界磁巻線11aに電流を供給する第2リレー15のスイッチの接触不良等と推定することができる。
これにより、前記第2の電流波形が電流の流れていない状態を示すときは、例えば、電動機11の運転・停止を制御する制御系16の電装品の異常、即ち制御系16のスイッチの不良、制御系16の断線等が発生したと推定することができる。
これにより、回転軸21、碍子31および碍子32の回転により、開閉動作を行う場合に、前記第2の電流波形にて電流値が増加し、前記第2の電流波形で表された断路器1の動作開始から終了までの時間が長くなるときは、前記ボールベアリング21aおよび各スラストボールベアリング31a、32aのいずれかが発錆または塵埃の混入等により回転しにくくなったと推定することができる。
これにより、断路器1の接点35を構成する2つの接触子36、37が互いに摺動しながら接点35を開閉する場合に、接点35の投入時において、前記第2の電流波形の電流値が増加したときは、前記2つの接触子36、37相互の摺動摩擦の増加の原因となる各接触子36、37の表面の摩耗等が発生したと推定することができる。
これにより、前記第2の電流波形において断路器1の接点35の投入時およびその前における電流値が増加したときは、リンク機構22の連結ピン25の固渋の原因となる連結ピン25のカジリの発生、塵埃の混入等が発生したと推定することができる。
さらに、断路器1の動作停止に至る各部品の最大摩擦係数と正常時の摩擦係数の比を算出し、動作上の最弱点部の特定を可能とすることができる。
また、断路器1の電動機11は、直流分巻電動機であるが、これに限定されず、これと同様の特性を有する電動機であればよい。
11 電動機(開閉機器)
11a 界磁巻線
12 電流供給手段
16 制御系
21 回転軸
21a ボールベアリング
22 リンク機構
25 連結ピン
31a、32a スラストボールベアリング
35 接点
36、37 接触子
Claims (6)
- 電動機を動力源として開閉動作させる断路器等の開閉機器の異常診断方法であって、
前記開閉機器が正常に動作しているときの前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第1の電流波形として予め測定して記録し、
前記開閉機器の動作の異常の有無を診断するときにおける前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第2の電流波形として測定し、
前記第1の電流波形と前記第2の電流波形を比較することにより前記開閉機器の異常の有無を診断することを特徴とする開閉機器の異常診断方法。 - 請求項1記載の開閉機器の異常診断方法であって、
前記第2の電流波形が前記第1の電流波形よりも時間的に遅れるときは、前記電動機に電流を供給する電流供給手段の始動不良と診断することを特徴とする開閉機器の異常診断方法。 - 請求項1記載の開閉機器の異常診断方法であって、
前記電動機が直流分巻電動機であるとき、前記第2の電流波形が始動時の電流の最大電流の状態で時間が経過するときは、前記界磁巻線に電流が流れていないと診断する開閉機器の異常診断方法。 - 請求項1記載の開閉機器の異常診断方法であって、
前記第2の電流波形が電流の流れていない状態を示すときは、前記電動機を始動させる制御系の異常が発生したと診断する開閉機器の異常診断方法。 - 電動機を動力源として開閉動作させる断路器等の開閉機器の異常診断方法であって、
前記開閉機器の動作の異常を模擬したときの前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第1の電流波形として予め記録し、
前記開閉機器の動作の異常の有無を診断するときにおける前記動力源となる電動機の動作時の入力電流の時間的変化を第2の電流波形として測定し、
前記第1の電流波形と前記第2の電流波形とを比較することにより前記開閉機器の異常の有無を診断することを特徴とする開閉機器の異常診断方法。 - 請求項5記載の開閉機器の異常診断方法であって、
前記開閉機器の異常状態の模擬は、前記開閉機器の開閉動作に関係するボールベアリング等の部品の摩擦係数と応答倍率に基づき、前記動力源となる電動機の負荷トルク・電流特性から前記電流波形のシミュレーションをするものであって、前記摩擦係数を変化させることにより前記異常状態を模擬するものであることを特徴とする開閉機器の異常診断方法。
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