JP2009300250A - Method of inspecting excitation winding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モーター等に用いられる励磁巻線の検査方法に関する。 The present invention relates to a method for inspecting an excitation winding used in a motor or the like.
モーターは、励磁巻線と回転子とを備えている。励磁巻線に電流が流されることで、磁界が生じる。この磁界により回転子が回転し、運動エネルギーが得られる。 The motor includes an excitation winding and a rotor. When a current is passed through the excitation winding, a magnetic field is generated. This magnetic field rotates the rotor, and kinetic energy is obtained.
励磁巻線は、芯に電線が巻かれることで得られる。電線は、金属材料からなる導電線と、この導電線の表面を覆う絶縁層とからなる。絶縁層により、隣接する電線同士のショート(短絡)が阻止されている。 An exciting winding is obtained by winding an electric wire around a core. The electric wire includes a conductive wire made of a metal material and an insulating layer covering the surface of the conductive wire. The insulating layer prevents a short circuit between adjacent electric wires.
モーターが長期間使用されると、絶縁層が劣化し、又は剥離することがある。劣化及び剥離は、徐々に進行する。劣化及び剥離により、電線間のショートが生じる。この現象は、レアーショート(層間短絡)と称されている。レアーショートが生じている励磁巻線では、電気抵抗値が小さい。換言すれば、レアーショートが生じている励磁巻線では正規の磁束が発生しないので、モーターは正規の能力を発揮できない。このモーターは、修理又は交換される。修理及び交換には、多大の時間とコストとを要する。修理及び交換の間、このモーターが用いられた設備が停止される。 When the motor is used for a long time, the insulating layer may deteriorate or peel off. Deterioration and peeling progress gradually. Due to deterioration and peeling, a short circuit occurs between the wires. This phenomenon is called a layer short (interlayer short). In the exciting winding in which the rare short occurs, the electric resistance value is small. In other words, since the normal magnetic flux is not generated in the excitation winding in which the short-circuit occurs, the motor cannot exhibit the normal capability. This motor is repaired or replaced. Repair and replacement require a great deal of time and cost. During repairs and replacements, the equipment in which this motor is used is shut down.
レアーショートにより励磁巻線の電気抵抗値が下がるが、電気抵抗値の測定のみでレアーショートを検出することは難しい。なぜなら、連続的な運転により励磁巻線の温度が上昇するからである。温度上昇は、電気抵抗値を上昇させる。実測された電気抵抗値(以下「見かけ抵抗値」と称される)と、本来の電気抵抗値(以下「基準抵抗値」と称される)とのズレには、レアーショートに起因するズレと、温度上昇に起因するズレとが含まれる可能性がある。例えば、レアーショートによる電気抵抗値の減少が、温度上昇による電気抵抗値の増大によって補われることがある。この場合、レアーショートが生じているにもかかわらず、基準抵抗値とほぼ同等の見かけ抵抗値が測定されうる。 Although the electrical resistance value of the exciting winding decreases due to the short circuit, it is difficult to detect the short circuit only by measuring the electrical resistance value. This is because the temperature of the excitation winding rises due to continuous operation. An increase in temperature increases the electrical resistance value. The difference between the measured electrical resistance value (hereinafter referred to as “apparent resistance value”) and the original electrical resistance value (hereinafter referred to as “reference resistance value”) There is a possibility that a deviation due to a temperature rise is included. For example, the decrease in the electrical resistance value due to the layer short may be compensated by the increase in the electrical resistance value due to the temperature rise. In this case, an apparent resistance value almost equal to the reference resistance value can be measured despite the occurrence of a short circuit.
本発明の目的は、励磁巻線のレアーショートが確実に検出されうる検査方法の提供にある。 An object of the present invention is to provide an inspection method capable of reliably detecting a rare short of an excitation winding.
本発明に係る励磁巻線の検査方法は、
(1)励磁巻線の電気抵抗値が測定されるステップ、
(2)この励磁巻線の温度が測定されるステップ、
(3)上記電気抵抗値が測定された温度に基づいて補正され、基準温度での真抵抗値が算出されるステップ
及び
(4)上記真抵抗値が基準抵抗値と対比されることにより、レアーショートの有無が判定されるステップ
を含む。
The inspection method of the excitation winding according to the present invention is as follows:
(1) a step in which the electric resistance value of the exciting winding is measured;
(2) a step in which the temperature of the exciting winding is measured;
(3) a step of correcting the electric resistance value based on the measured temperature and calculating a true resistance value at a reference temperature; and (4) comparing the true resistance value with a reference resistance value, thereby A step of determining whether or not there is a short circuit.
好ましくは、電気抵抗値の補正は、下記数式に基づいてなされる。
R0 = R1 ・ (1 + (T0 − T1) / (273 + T1))
この数式において、T1は測定された温度(℃)を表し、T0は基準温度(℃)を表わし、R1は測定された電気抵抗値(Ω)を表し、R0は補正後の真抵抗値(Ω)を表す。
Preferably, the electrical resistance value is corrected based on the following mathematical formula.
R0 = R1 (1 + (T0-T1) / (273 + T1))
In this equation, T1 represents a measured temperature (° C.), T0 represents a reference temperature (° C.), R1 represents a measured electrical resistance value (Ω), and R0 represents a corrected true resistance value (Ω). ).
好ましくは、真抵抗値と基準抵抗値との対比は、下記数式に基づいてなされる。
(R0 / Rn) < K
この数式において、Rnは基準抵抗値(Ω)を表し、Kは予め定められたしきい値を表す。
Preferably, the comparison between the true resistance value and the reference resistance value is made based on the following mathematical formula.
(R0 / Rn) <K
In this equation, Rn represents a reference resistance value (Ω), and K represents a predetermined threshold value.
この検査方法では、見かけ抵抗値に温度補正が施され、真抵抗値が算出される。この真抵抗値に基づいて、レアーショートの有無が判定される。この検査方法は、励磁巻線の温度の影響を受けない。この検査方法により、精度よくレアーショートが検出されうる。 In this inspection method, the apparent resistance value is subjected to temperature correction, and the true resistance value is calculated. Based on this true resistance value, the presence or absence of a layer short is determined. This inspection method is not affected by the temperature of the excitation winding. With this inspection method, a short circuit can be detected with high accuracy.
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る検査方法の様子が示された模式図である。この図1には、検査装置2と励磁巻線4とが示されている。検査装置2は、電流計6、電圧計8、温度センサ10及びコンピュータ12を含んでいる。電流計6、電圧計8及び温度センサ10は、コンピュータ12に接続されている。励磁巻線4は、モーターの一部である。励磁巻線4は、芯14と電線16とを含んでいる。電線16は、芯14に多重に巻かれている。図示されていないが、この電線16は、金属材料からなる導電線と、この導電線の表面を覆う絶縁層とからなる。
FIG. 1 is a schematic view showing an inspection method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
電流計6は、励磁巻線4に流れる電流値を測定しうる。電流計6からは、この電流値に関する信号が、コンピュータ12に向けて送信される。電圧計8は、励磁巻線4にかかる電圧値を測定しうる。電圧計8からは、この電圧値に関する信号が、コンピュータ12に向けて送信される。温度センサ10は、励磁巻線4に取り付けられている。温度センサ10が、電線16に埋め込まれてもよい。温度センサ10からは、温度に関する信号が、コンピュータ12に向けて送信される。
The ammeter 6 can measure the value of the current flowing through the excitation winding 4. From the ammeter 6, a signal related to the current value is transmitted to the
図2は、図1の検査装置2が用いられた検査方法の一例が示されたフロー図である。この検査方法では、モーターの運転中に、電流計6によって励磁巻線4の電流値が測定される(STEP1)。同時に、電圧計8によって励磁巻線4の電圧値が測定される(STEP2)。さらに、温度センサ10によって励磁巻線4の温度T1(℃)が測定される(STEP3)。この温度T1は、「測定温度」と称される。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of an inspection method using the
コンピュータ12は、電流計6から送信された信号及び電圧計8から送信された信号に基づき、電気抵抗値R1(Ω)を算出する(STEP4)。この電気抵抗値R1は、「見かけ抵抗値」と称される。見かけ抵抗値R1の算出は、下記数式(I)に基づいてなされうる。
R1 = V1 / I1 (I)
この数式(I)において、V1は電圧値であり、I1は電流値である。この見かけ抵抗値R1は、測定温度T1に依存する。見かけ抵抗値R1は、レアーショートの有無及びレアーショートの程度にも依存する。
The
R1 = V1 / I1 (I)
In this mathematical formula (I), V1 is a voltage value, and I1 is a current value. This apparent resistance value R1 depends on the measurement temperature T1. The apparent resistance value R1 also depends on the presence or absence of the layer short and the degree of the layer short.
コンピュータ12は、測定温度T1に基づき、見かけ抵抗値R1に温度補正を行う(STEP5)。温度補正により、真抵抗値R0が算出される。真抵抗値R0の算出は、下記数式(II)に基づいてなされる。
R0 = R1 ・ (1 + (T0 − T1) / (273 + T1)) (II)
この数式において、T0は基準温度(℃)を表す。他の数式に基づき、温度補正が行われてもよい。
The
R0 = R1 · (1 + (T0-T1) / (273 + T1)) (II)
In this formula, T0 represents a reference temperature (° C.). Temperature correction may be performed based on other mathematical expressions.
コンピュータ12は、上記数式(II)で得られた真抵抗値R0を、基準抵抗値Rnと対比する(STEP6)。基準抵抗値Rnは、レアーショートが全く生じていないときの、基準温度T0における、励磁巻線4の電気抵抗値である。対比により、レアーショートの有無が判定されうる。判定は、下記数式(III)に基づいてなされる。
(R0 / Rn) < K (III)
この数式(III)において、Kは予め定められたしきい値である。しきい値Kは、モーターの種類、運転の状況、許容率等に応じ、決定される。図2に示された実施形態では、Kは0.90である。
The
(R0 / Rn) <K (III)
In Equation (III), K is a predetermined threshold value. The threshold value K is determined according to the type of motor, the driving situation, the allowable rate, and the like. In the embodiment shown in FIG. 2, K is 0.90.
上記数式(III)が満たされる場合、コンピュータ12は、レアーショートが生じていると判断する。そして、警告を発する(STEP7)。音声、映像、警告灯、印字等により、警告が発せられうる。警告を受けたオペレータは、モーターの交換又は修理の準備を行う。上記数式(III)が満たされない場合、コンピュータ12は、レアーショートが生じていないと判断する。そして、励磁巻線4のモニタリングが継続される。
When the above mathematical formula (III) is satisfied, the
この検査方法により、モーターの寿命が予測されうる。従って、モーターの損傷により、このモーターが用いられた設備の意図せぬ停止が防止されうる。この検査方法により、設備の稼働率が高められうる。 By this inspection method, the life of the motor can be predicted. Therefore, an unintended stop of the equipment using the motor can be prevented due to the damage of the motor. By this inspection method, the operating rate of the equipment can be increased.
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by examples. However, the present invention should not be construed in a limited manner based on the description of the examples.
棒鋼の製造設備に用いられているモーターのモニタリングを、図1に示された検査装置によって行った。モーターが新品のとき、見かけ抵抗値R1は7.2Ωであり、センサーによる検出温度は109℃であった。絶縁層表面の温度は、導電線の温度よりも約5℃低いので、導電線の実温度(本発明に言う「測定温度T1」)は114℃である。このときの真抵抗値R0は、5.5Ωである。この真抵抗値R0は、基準抵抗値Rnとほぼ同等であった。モーターの運転時間が43800時間の段階で、真抵抗値R0は、基準抵抗値Rnの0.89倍であった。このモーターの励磁巻線にてレアーショートが生じていると判断し、予備モーターを準備した。棒鋼のサイズ変更に伴う製造設備の停止の間に、モーターを予備モーターに交換した。モーター交換に起因する設備停止時間は、ゼロであった。 Monitoring of the motor used in the steel bar manufacturing facility was performed by the inspection apparatus shown in FIG. When the motor was new, the apparent resistance value R1 was 7.2Ω, and the temperature detected by the sensor was 109 ° C. Since the temperature of the insulating layer surface is about 5 ° C. lower than the temperature of the conductive wire, the actual temperature of the conductive wire (“measurement temperature T1” in the present invention) is 114 ° C. The true resistance value R0 at this time is 5.5Ω. This true resistance value R0 was almost equal to the reference resistance value Rn. When the motor operation time was 43800 hours, the true resistance value R0 was 0.89 times the reference resistance value Rn. It was judged that a short circuit occurred in the excitation winding of this motor, and a spare motor was prepared. The motor was replaced with a spare motor while the production facility was shut down due to the size change of the steel bar. Equipment downtime due to motor replacement was zero.
本発明に係る検査方法は、種々の励磁巻線に適用されうる。 The inspection method according to the present invention can be applied to various exciting windings.
2・・・検査装置
4・・・励磁巻線
6・・・電流計
8・・・電圧計
10・・・温度センサ
12・・・コンピュータ
14・・・芯
2 ... Inspection device 4 ... Excitation winding 6 ...
Claims (3)
この励磁巻線の温度が測定されるステップ、
上記電気抵抗値が測定された温度に基づいて補正され、基準温度での真抵抗値が算出されるステップ
及び
上記真抵抗値が基準抵抗値と対比されることにより、レアーショートの有無が判定されるステップ
を含む励磁巻線の検査方法。 The step of measuring the electrical resistance value of the excitation winding;
A step in which the temperature of this excitation winding is measured,
The electrical resistance value is corrected based on the measured temperature, the true resistance value at the reference temperature is calculated, and the true resistance value is compared with the reference resistance value to determine whether or not there is a short circuit. A method for inspecting an excitation winding including the steps of:
R0 = R1 ・ (1 + (T0 − T1) / (273 + T1))
(この数式において、T1は測定された温度(℃)を表し、T0は基準温度(℃)を表わし、R1は測定された電気抵抗値(Ω)を表し、R0は補正後の真抵抗値(Ω)を表す)。 The inspection method according to claim 1, wherein the electrical resistance value is corrected based on the following mathematical formula.
R0 = R1 (1 + (T0-T1) / (273 + T1))
(In this equation, T1 represents the measured temperature (° C.), T0 represents the reference temperature (° C.), R1 represents the measured electrical resistance value (Ω), and R0 represents the corrected true resistance value ( Ω)).
(R0 / Rn) < K
(この数式において、Rnは基準抵抗値(Ω)を表し、Kは予め定められたしきい値を表す。) The inspection method according to claim 1 or 2, wherein the comparison between the true resistance value and the reference resistance value is made based on the following mathematical formula.
(R0 / Rn) <K
(In this equation, Rn represents a reference resistance value (Ω), and K represents a predetermined threshold value.)
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---|---|---|---|---|
CN102590747A (en) * | 2012-03-02 | 2012-07-18 | 北京理工大学 | Test system of temperature rise of motor winding and test method of the test system |
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CN110888084A (en) * | 2019-11-27 | 2020-03-17 | 天威保变(秦皇岛)变压器有限公司 | Method for measuring short-circuit point of winding coil of large transformer |
US11320489B2 (en) | 2019-07-29 | 2022-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Field winding interlayer short-circuit detection apparatus and field winding interlayer short-circuit detection method |
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2008
- 2008-06-13 JP JP2008155004A patent/JP2009300250A/en not_active Withdrawn
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