JP2015021852A - Soundness inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、健全性検査装置に関し、詳しくは、回転体におけるコイルの健全性を検査する装置に関する。 The present invention relates to a soundness inspection apparatus, and more particularly to an apparatus for inspecting the soundness of a coil in a rotating body.
回転子側のコイル内に磁束を発生させて機能する電動機や発電機などの電気機械が知られており、例えば、水力発電所の発電機では貯留水を落下させる水圧で回転子を回転させてコイルに発生する起電力を回収することが行われている。なお、電動機は、例えば、回転子側のコイルに駆動電力を供給して磁束を発生させることで固定子側の永久磁石の磁力に対する磁気的作用により、回転子を回転させる。
この種の電気機械のコイルは、回転軸周りの均等位置の複数個所に配置することでバランスのよい回転を実現している。このコイルは、絶縁性を確保して均等な電磁力(磁束)を発生するように、その線間の絶縁性を検査してメンテナンスを行う保全作業を行う必要がある。なお、コイルの健全性の検査については、例えば、特許文献1〜3で提案されている。
Electric machines such as an electric motor and a generator that function by generating magnetic flux in a coil on the rotor side are known. For example, in a generator of a hydroelectric power plant, the rotor is rotated by water pressure that drops stored water. The electromotive force generated in the coil is collected. In addition, an electric motor rotates a rotor by the magnetic effect | action with respect to the magnetic force of the permanent magnet by the side of a stator by supplying drive electric power to the coil by the side of a rotor, and generating a magnetic flux, for example.
The coils of this type of electric machine achieve balanced rotation by being arranged at a plurality of positions at equal positions around the rotation axis. This coil needs to perform maintenance work to inspect the insulation between the wires and perform maintenance so as to ensure insulation and generate uniform electromagnetic force (magnetic flux). In addition, about the test | inspection of the soundness of a coil, the patent documents 1-3 are proposed, for example.
このような健全性検査装置にあっては、停止状態時だけでなく、回転時の遠心力を受けて回転子側のコイルに短絡等が生じる場合もあることから、回転状態のままコイルの健全性の検査を行うのが好ましい。
しかしながら、この電気機械の保全作業は、一般的に、稼働を停止した状態にして行うことから、短絡状態の再現性の信頼性が低い、という課題がある。
また、例えば、特許文献1、2に記載のように、磁気特性の変化を利用して故障検出をするのでは、磁気特性の変化が小さい場合には検出感度が低い、という課題がある。さらに、特許文献3に記載のように、コイル内に検出回路を組み込んでスリップリング等を設置するのでは、装置構成が複雑化するとともに、稼働効率を低下させてしまう可能性もある。
そこで、本発明は、回転子側にコイルを備える電気機械の当該コイルの健全性を、該回転子を回転させつつ簡易な構成で容易に検査することのできる健全性検査装置を提供することを目的としている。
In such a soundness inspection device, the coil on the rotor side may be short-circuited due to centrifugal force during rotation as well as in the stopped state, so the coil soundness remains in the rotated state. It is preferable to conduct a sex test.
However, since the maintenance work of the electric machine is generally performed in a stopped state, there is a problem that the reproducibility of the short-circuit state is low.
In addition, for example, as described in Patent Documents 1 and 2, there is a problem that the detection sensitivity is low when the change in the magnetic characteristic is small when the failure detection is performed using the change in the magnetic characteristic. Furthermore, as described in Patent Document 3, if a slip circuit or the like is installed by incorporating a detection circuit in a coil, the configuration of the apparatus becomes complicated and the operation efficiency may be reduced.
Therefore, the present invention provides a soundness inspection apparatus that can easily inspect the soundness of the coil of an electric machine including a coil on the rotor side with a simple configuration while rotating the rotor. It is aimed.
上記課題を解決する健全性検査装置の発明の一態様は、固定子内に回転自在に収容する回転子側に回転コイルを巻き掛けて、前記固定子と前記回転子の間に働く磁気的作用により機能する電気機械に取り付けて前記回転コイルの健全性を検査する健全性検査装置であって、前記回転コイル内の磁束経路を共通にする当該回転コイル毎に設けられている複数の付加コイルと、前記付加コイルに生じる起電力を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する前記付加コイルに生じた起電力の検出結果に基づいて前記回転コイルの健全性を判定する判定部と、を備えることを特徴とするものである。 One aspect of the invention of a soundness inspection apparatus that solves the above problem is that a magnetic action acting between the stator and the rotor is obtained by winding a rotating coil around the rotor that is rotatably accommodated in the stator. A plurality of additional coils provided for each of the rotating coils that share a magnetic flux path in the rotating coil with a soundness inspection apparatus that checks the soundness of the rotating coil by being attached to an electric machine that functions by A voltage detection unit that detects an electromotive force generated in the additional coil; a determination unit that determines soundness of the rotating coil based on a detection result of the electromotive force generated in the additional coil detected by the voltage detection unit; It is characterized by providing.
このように本発明の一態様によれば、回転コイルと磁束経路を共通にする付加コイルにおける起電力を検出して健全性を判定するので、回転コイルを加工する必要がなく、付加コイルを追加する程度で回転コイルの健全性を検査することができる。したがって、付加コイルを追加する程度の簡易な構成で容易に回転コイルの健全性を検査することができる。 As described above, according to one aspect of the present invention, since the electromotive force in the additional coil that shares the magnetic flux path with the rotating coil is detected to determine the soundness, it is not necessary to process the rotating coil, and the additional coil is added. Thus, the soundness of the rotating coil can be inspected. Therefore, the soundness of the rotating coil can be easily inspected with a simple configuration in which an additional coil is added.
本発明の実施形態の一態様としては、固定子内に回転自在に収容する回転子側に回転コイルを巻き掛けて、前記固定子と前記回転子の間に働く磁気的作用により機能する電気機械に取り付けて前記回転コイルの健全性を検査する健全性検査装置であって、前記回転コイル内の磁束経路を共通にする当該回転コイル毎に設けられている複数の付加コイルと、前記付加コイルに生じる起電力を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する前記付加コイルに生じた起電力の検出結果に基づいて前記回転コイルの健全性を判定する判定部と、を備えるのに加えて、次の構成を備えてもよい。 As one aspect of an embodiment of the present invention, an electric machine that functions by a magnetic action acting between the stator and the rotor by winding a rotating coil around the rotor that is rotatably accommodated in the stator. A plurality of additional coils provided for each of the rotating coils that share a magnetic flux path in the rotating coil, and the additional coil. In addition to including a voltage detection unit that detects an electromotive force generated, and a determination unit that determines the soundness of the rotating coil based on a detection result of the electromotive force generated in the additional coil detected by the voltage detection unit. The following configuration may be provided.
第1の他の態様としては、前記回転コイルに交番電圧を印加する交番電源を備えていてもよい。
この態様では、励磁電流に代えて、回転コイルに交番電圧を印加するだけで、付加コイルに容易に検出可能な起電力を発生させることができ、容易かつ確実に健全性を検査することができる。
As a first other aspect, an alternating power source that applies an alternating voltage to the rotating coil may be provided.
In this aspect, it is possible to generate an electromotive force that can be easily detected in the additional coil by simply applying an alternating voltage to the rotating coil instead of the exciting current, and the soundness can be easily and reliably inspected. .
第2の他の態様としては、前記回転コイルが接続されている本体側回路の途中に介在するように接続されている第1スイッチと、前記本体側回路の前記回転コイルと前記第1スイッチとの間に前記交番電源を分岐接続する分岐線と、前記分岐線の途中に介在するように接続されている第2スイッチと、を備えていてもよい。
この態様では、第1、第2スイッチを切り替えるだけで交番電源から交番電圧を付加コイルに印加することができ、稼働時に悪影響なく、簡易かつ容易に健全性を検査することができる。
As a second other aspect, the first switch connected so as to intervene in the middle of the body side circuit to which the rotating coil is connected, the rotating coil and the first switch of the body side circuit, A branch line for branching the alternating power supply between the second switch and a second switch connected so as to intervene in the middle of the branch line.
In this aspect, the alternating voltage can be applied to the additional coil from the alternating power source by simply switching the first and second switches, and the soundness can be easily and easily inspected without adverse effects during operation.
第3の他の態様としては、前記判定部は、前記電圧検出部が検出する前記付加コイルに生じる起電力の電圧差に基づいて前記回転コイルの健全性を判定するようにしてもよい。
この態様では、回転コイル毎の付加コイル間に生じる起電力の電圧差を検出するだけで、回転コイル毎の健全性を判定することができ、簡易かつ容易に健全性を検査することができる。
As a third other aspect, the determination unit may determine the soundness of the rotating coil based on a voltage difference of electromotive force generated in the additional coil detected by the voltage detection unit.
In this aspect, it is possible to determine the soundness of each rotating coil simply by detecting the voltage difference of the electromotive force generated between the additional coils of each rotating coil, and the soundness can be easily and easily inspected.
第4の他の態様としては、前記判定部は、前記電圧差が生じた側の前記回転コイルに欠陥発生と判定するようにしてもよい。
この態様では、回転コイル毎の付加コイル間で起電力の電圧差の大きさに応じて、該当回転コイルの欠陥発生を判定することができ、簡易かつ容易に健全性を検査することができる。
この回転コイルの欠陥は、警報ライトを点灯・点滅させるだけで報知することができ、比較する回転コイルの組み合わせを組み替えることで欠陥発生の位置を容易に特定して報知することができ、その組み替えも自動化してもよい。
As a fourth other aspect, the determination unit may determine that a defect has occurred in the rotating coil on the side where the voltage difference has occurred.
In this aspect, the occurrence of a defect in the corresponding rotating coil can be determined according to the magnitude of the voltage difference of the electromotive force between the additional coils for each rotating coil, and the soundness can be easily and easily inspected.
This rotating coil defect can be reported simply by turning on and blinking the alarm light, and by rearranging the combination of rotating coils to be compared, the position of the defect can be easily identified and reported. May also be automated.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1および図2は本発明に係る回転コイルを備える電気機械用の健全性検査装置の一実施形態を搭載する同期発電機の一例を示す図である。
(同期発電機)
まずは、同期発電機の構成を説明する。図1において、突極形同期発電機(電気機械)は、例えば、水力発電所などに設置される電気機械である。同期発電機は、回転子100を固定子200内に回転自在に収容しており、水力などで回転させる回転子100側に界磁を発生(形成)させて磁気的作用により固定子200側の発電用コイル(巻線)に所望周波数の電磁電圧を発生させる構造に作製されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing an example of a synchronous generator equipped with an embodiment of a soundness inspection apparatus for an electric machine including a rotating coil according to the present invention.
(Synchronous generator)
First, the configuration of the synchronous generator will be described. In FIG. 1, a salient pole type synchronous generator (electric machine) is an electric machine installed in, for example, a hydroelectric power station. In the synchronous generator, the
回転子100は、固定子200の発電用コイルに近接対面する胴体部101の外周面側に、回転コイル(界磁巻線)102が導通ケーブルおよび導帯105により直列接続されて均等配置されている。回転コイル102は、外部の励磁用電源(発電用電源)300を供給元とする直流電流により電磁石(発電用界磁)として機能する。
励磁用電源300は、回転コイル102にスリップリング111に導通接触する接続ケーブル119を介して接続されており、サイリスタ整流回路301と第1開閉スイッチ302とを介して直流電流を回転コイル102に供給・遮断可能に接続されている。すなわち、第1開閉スイッチ302は、本体側回路途中に介在する第1スイッチを構成する。
In the
The
(健全性検査装置)
次に、その突極形同期発電機に設置する健全性検査装置の構成を説明する。
同期発電機の回転コイル102には、励磁用電源300に加えて、スリップリング111と第1開閉スイッチ302との間に分岐ケーブル(分岐線)39が分岐接続されて交流電源(交番電源)30が並列接続されている。
交流電源30は、第2開閉スイッチ32が介在して、回転コイル102に交番電圧を供給・遮断可能に接続されている。すなわち、第2開閉スイッチ32は、分岐ケーブル39途中に介在する第2スイッチを構成する。
(Health inspection device)
Next, the structure of the soundness inspection apparatus installed in the salient pole type synchronous generator will be described.
In addition to the
The
また、回転コイル102は、付加コイル11がそれぞれの外面に設置されている。付加コイル11は、回転コイル102への電圧供給により発生する励磁磁束をコイル内に通過させるように磁束経路を共通にするように設けられている。
これにより、付加コイル11は、回転コイル102への電力供給により発生してコイル内を通過する磁束が変化したときに、誘導起電力を発生させることができる。
このため、付加コイル11には、交流電源30から回転コイル102に交番電圧を供給(印加)すると、直列接続されている回転コイル102毎の巻線のターン数に応じた分担電圧(誘導起電力)を発生させることができる。
Moreover, the
As a result, the
For this reason, when an alternating voltage is supplied (applied) to the
この付加コイル11は、2つ1組にして導通ケーブル15を介してそれぞれコンパレータ回路21に接続されている。コンパレータ回路21は、付加コイル11毎に発生する誘導起電力の電圧差を検出して、その検出電圧が予め設定されている閾値を超えたときに回転コイル102に欠陥発生(健全性欠如)と判定する検出信号を出力する。
すなわち、コンパレータ回路21が電圧検出部と判定部とを構成する。なお、ここでは、コンパレータ回路21で、付加コイル11に発生する誘導起電力の電圧検出を行って欠陥発生の有無を判定する場合を一例にして説明するが、これに限るものではなく、電圧計で付加コイル11毎の誘導起電力の電圧測定を行って比較することにより回転コイル102の欠陥の有無を判定するようにしてもよい。
The
That is, the
コンパレータ回路21は、増幅回路22を介して警報ライト23が接続されている。警報ライト23は、コンパレータ回路21からの検出信号を点灯信号として受け取って点灯する。なお、コンパレータ回路21は、増幅器22と共にケース20内に収納されて設置されている。
これにより、突極形同期発電機のオペレータなどは、警報ライト23が点灯したときに、回転コイル102の巻線間に短絡等の欠陥が生じていることを把握することができる。
The
Thereby, an operator of the salient pole type synchronous generator can grasp that a defect such as a short circuit has occurred between the windings of the
(健全性検査方法)
次に、健全性検査装置を利用する健全性検査方法を説明する。
まず、突極形同期発電機の稼働を停止する際、回転子100の回転を継続中あるいは惰性回転直後に、第1開閉スイッチ302を切って回転コイル102への励磁電流の供給を遮断した後に、第2開閉スイッチ32を入れて回転コイル102に交番電圧を印加する。
すると、回転コイル102には、回転による遠心力が負荷された状態のまま、言い換えると、稼働中と同等の状態のまま、交番電圧が印加されてターン数に応じた誘導起電力を発生させることができる。
(Health inspection method)
Next, a soundness inspection method using the soundness inspection apparatus will be described.
First, when the operation of the salient-pole synchronous generator is stopped, while the rotation of the
Then, an alternating voltage is applied to the
このとき、回転コイル102のそれぞれが健全で短絡等が発生していない場合には、発生する誘導起電力に差が生じることはなく、コンパレータ回路21の検出する電圧差が設定閾値を超えることもなく、警報ライト23が点灯することもない。この結果、回転コイル102が健全であることを稼働中と同等の状態で確認して判定することができる。
また、回転コイル102の例えば1つに短絡等が発生している場合に、発生する誘導起電力に差が生じて、コンパレータ回路21の検出する電圧差が設定閾値を超えたときには、警報ライト23が点灯する。この結果、回転コイル102に稼働中の状態で短絡等が発生して健全でないことを確認して判定することができる。
At this time, when each of the
Further, when a short circuit or the like occurs in, for example, one of the
したがって、回転子100本体側には付加コイル11を追加するだけで大きな設計変更をすることなく、また、検出システムとしても交流電源30やコンパレータ回路21等を追加するだけの簡易な構成で、その回転子100を稼働状態と同等に回転させつつ回転コイル102の健全性を判定して検査することができる。また、付加コイル11は稼働時には切り離されているので、発電に悪影響もない。
この結果、オペレータ等は、回転時の回転コイル102に短絡等の欠陥が発生していると把握(判定)したときに、個々の回転コイル102の短絡等の有無を確認するメンテナンスを実行することができ、健全であるのにも拘わらずに無駄にメンテナンス時間を確保する必要がない。
Therefore, the
As a result, when the operator grasps (determines) that a defect such as a short circuit has occurred in the
ここで、本実施形態では、コンパレータ回路21は付加コイル11間における誘導起電力の電圧差で欠陥発生の有無を確認して健全性の判定を行っているが、欠陥が発生している回転コイル102を特定して簡易かつ容易にメンテナンスを行い得るようにしてもよい。
例えば、コンパレータ回路21に代えて、付加コイル11に発生する誘導起電力の電圧検出を個々に行って欠陥発生箇所を特定するようにしてもよい。また、交番電圧による誘導起電力を検出するのに代えて、稼働中の短絡発生に起因する界磁変化に応じた誘導起電力を検出するシステム構成を備えるようにしてもよい。
また、コンパレータ回路21に接続する付加コイル11の組み合わせを切り替えて誘導起電力の電圧差が生じる付加コイル11の組み合わせから欠陥発生の回転コイル102を特定するようにしてもよい。
この場合には、警報ライト23の発光色や点灯・点滅・繰り返し時間間隔などのパターンにより欠陥発生の回転コイル102を容易に把握可能にすることもできる。
Here, in the present embodiment, the
For example, instead of the
Further, the combination of the
In this case, it is possible to easily recognize the
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 The scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but may be defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. .
11 付加コイル
15 導通ケーブル
21 コンパレータ回路
22 増幅回路
23 警報ライト
30 交流電源
32 第2開閉スイッチ
39 分岐ケーブル
100 回転子
101 胴体部
102 回転コイル
105 導通ケーブルおよび導帯
111 スリップリング
119 接続ケーブル
200 固定子
300 励磁用電源
301 サイリスタ整流回路
302 第1開閉スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転コイル内の磁束経路を共通にする当該回転コイル毎に設けられている複数の付加コイルと、前記付加コイルに生じる起電力を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出する前記付加コイルに生じた起電力の検出結果に基づいて前記回転コイルの健全性を判定する判定部と、を備えることを特徴とする健全性検査装置。 A rotating coil is wound around the rotor that is rotatably accommodated in the stator, and is attached to an electric machine that functions by a magnetic action acting between the stator and the rotor, and the soundness of the rotating coil is inspected. A soundness inspection device,
A plurality of additional coils provided for each of the rotating coils that share a magnetic flux path in the rotating coil, a voltage detecting unit that detects an electromotive force generated in the additional coil, and the additional that the voltage detecting unit detects And a determination unit that determines the soundness of the rotating coil based on the detection result of the electromotive force generated in the coil.
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