JP4500658B2

JP4500658B2 - 電動機の劣化診断方法

Info

Publication number: JP4500658B2
Application number: JP2004355960A
Authority: JP
Inventors: 一登高橋; 英生冨永; 和久杉原; 信行常盤; 秀樹榎本
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd; Tokuyama Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Tokuyama Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2006162481A

Description

本発明は、工業用の交流低電圧電動機の劣化診断方法に関する。

工場設備の高齢化が進む装置産業にあっては、現在稼働中の電気設備において、変圧器などの静止機器や、電動機などの機器の合理的で高度な設備管理が要求される。

現在、設備管理に強く求められているのは、劣化診断技術及び寿命予測技術の向上による設備の信頼性確保である。
特に、各部所おいて稼働中の多数の交流低圧電動機の劣化診断手法については、重要視されている。

交流低電圧電動機の稼働状況の一例を示せば、１つの化学プラント工場において、現在約１２，０００台が稼動中であるとすると、その中の４０％が、２５年を経過している。

上記電動機の劣化診断手法としては、電流、音、温度等による日常的な五感診断、オンラインによる軸受振動診断、及び定期的な巻線の絶縁抵抗診断による傾向管理が実施されている。

上記のような管理状況下で、巻線に係る突発的な電気故障が発生しても、２０年を超過した電動機の巻線自体については、外観的には、汚損、亀裂、緩み等は発見されず、巻線を構成するエナメル線の被覆絶縁物の経年的な絶縁劣化が原因と判断されているが、従来の診断手法では、絶縁物の電気的な劣化の兆候を把握することは不可能であった。

このように、低圧電動機においては、有効な巻線の電気的劣化診断手法は、未だ確立されていないのが現状である。

低圧電動機と言えども、大容量の物になる程、重要度は高く、かつ更新費用も大となるため、突発トラブルの防止と、計画的な更新判断の推進は、設備管理上重要な課題である。

従来の巻線の劣化診断方法において、高圧電動機に対して採用されている精密絶縁診断では、巻線の対地間絶縁層の厚さ（約３ｍｍ）が大きいため、劣化信号を様々な電気信号として捕らえる事が可能である。

しかし、低圧電動機においては、絶縁層の厚さ（約４０μｍ）が非常に薄く、材料の劣化信号の電気的な分析は困難である。

従って、両者を技術的な側面から見たときの、この違いが、低圧電動機巻線の電気的劣化診断手法の確立を阻害している原因である。

高圧電動機においては、複数の診断手法が確立され、これら複数種類の診断結果を総合しての残存破壊電圧を推定する手法も開発されている。
一方、低圧電動機においては、絶縁抵抗測定による傾向管理手法のみに診断を委ねており、劣化の程度を経時的に把握できる的確な診断手法は未確立であるのが実情である。

従来の直流電動機巻線の劣化診断技術として、巻線絶縁抵抗値の加湿特性を把握して行う％Ｍｇ−ｍ値管理手法が、非特許文献１に記載されている。

上記従来技術は、フィールドデータの積上げにより、湿度依存性（ｍ値）と、基準化した絶縁抵抗値（％Ｍｇ値）を用いて、巻線の劣化度合いを推定するものである。

本発明者は、この手法を交流低圧電動機巻線に適用し、多数の試験電動機群から試験データを測定し、その加湿特性のデータベースから、ｍ値及び％Ｍｇ値と、経年劣化の関係を検証することを試みた。

図５は、絶縁抵抗値の湿度依存性（ｍ値）と、経年変化の関係を示すものである。
加湿したときの巻線絶縁抵抗値の低下度合い（湿度依存性）を表す数値として、次の式に示すｍ値を用いる。
ｍ値＝Ｌｏｇ_e（Ｒ７０／Ｒ９０）／Ｌｏｇ_e（Ｈ９０／Ｈ７０）
Ｒ７０：湿度７０％時の絶縁抵抗値（ＭΩ）
Ｒ９０：湿度９０％時の絶縁抵抗値（ＭΩ）
Ｈ７０：相対湿度７０％
Ｈ９０：相対湿度９０％

図５に示すｍ値は、湿度を７０％から９０％へ上昇させたときの巻線絶縁抵抗値の低下カーブの傾きの大きさを表わす。

ここで、非特許文献１に記載されている直流機のｍ値の定義は、湿度を５０％から７０％へ上昇させたときの巻線絶縁抵抗値の傾きである。

図５においては、より高湿度の方が、湿度に対する傾きが大きく表われる傾向が見られることと、梅雨時期から夏場にかけての試験場の高湿度環境を考慮して、７０％から９０％へ湿度を上昇させたときの傾きを採用している。

図５は、試験電動機群を３７台とし、それらのｍ値と経年数の関係を示しているが、図５から、稼動後の経年数の増加とともに、ｍ値が増加することが判る。

図６は、基準化した絶縁抵抗値（％Ｍｇ）と、その経年変化の関係を示すものである。

定格の異なる大小の電動機の絶縁抵抗値を一元管理するために絶縁抵抗値を基準化したものが、％Ｍｇであり、次の式で定義される。
％Ｍｇ＝（湿度９０％時の実測絶縁抵抗値（ＭΩ））／（ＪＥＣ２１３７基準（ＭΩ））
ＪＥＣ２１３７基準（ＭΩ）＝（定格電圧（Ｖ））／（定格出力（ＫＷ）＋１，０００）

図６においては、経年的な絶縁抵抗値の低下傾向（カーブの傾き）が、非特許文献１で開示されてる常湿度（７０％）の時より、湿度９０％の高湿度時の方が大きく（劣化に対する感度が大きい）なっている。

高湿度の雰囲気を採用するのは、劣化度合いをより高感度に把握するために、式中の実測絶縁抵抗値には、湿度９０％の雰囲気で観測したデータを採用している。
表示対象機は図５と同一である。

図５から、経年数と共に絶縁抵抗値が、桁の単位で低下する事が判る。

上記、図５、図６の対象となった電動機群のデータに基づき、非特許文献１に示されている％Ｍｇ−ｍ値管理図を作成することができる（図４参照）。

電気学会技術報告第５９４号２５頁〜２８頁

非特許文献１に記載の方法においては、次のようにして、％Ｍｇ−ｍ値管理図における判定基準値を設定している。
（ａ）湿度７０％での％Ｍｇ＝１．０
これは、国内における平均湿度と考えられる７０％（曇りの天気）で、％Ｍｇ＝１．０を下回るかどうかで判定する。
（ｂ）ｍ値＝１５
これは、湿度５０％と７０％、すなわち、晴れと曇りの間で、ちょうど１００倍（２桁）の絶縁抵抗変化がある状態に達したかどうかで判定する。
（ｃ）湿度９０％時に、％Ｍｇ＝１．０となる機器の７０％時の％Ｍｇ
これは、湿度９０％、すなわち雨天での％Ｍｇが１．０を下回るかどうかで判定する。

上記の判定基準は、全て環境（天気）を基準として、その環境においては、どのような相対関係をもつものなのかを、判定もしくは判別するもので、電動機の電気的特性に固有の基準値ではない。

従って、このような判定基準は、電動機の残存寿命を、電気的性能や能力によって決定する基準値としては適当でなく、判定基準値の設定に課題を残している。

本発明は、被管理電動機群の絶縁特性に対応した基準値を、被管理電動群と電気的特性が近似しているサンプル電動機群の絶縁破壊試験により、％Ｍｇ値とｍ値にそれぞれ対応させて、予め求めておき、その基準値を、％Ｍｇ−ｍ値管理図に設定して、被管理電動機群の高湿度雰囲気の絶縁抵抗観測データから、残留特性もしくは残留能力を、弁別もしくは識別することを目的とする。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。

（１）低電圧交流電動機の劣化診断を行うに際し、この交流電動機に対する破壊試験用の複数のサンプル群を準備し、このサンプル群における各電動機を、高湿度雰囲気を上位の測定ポイントで、絶縁抵抗を測定することにより、各電動機のｍ値を算出し、また高湿度雰囲気において、交流電動機における巻線接続端部を分離絶縁して、相間絶縁破壊試験を行い、その際、各サンプル電動機における相間印加電圧値とｍ値の関係において、各サンプル電動機における相間絶縁破壊電圧値により、ｍ値劣化特性曲線を求め、このｍ値劣化特性曲線と、被管理電動機群に要求される高湿度雰囲気における絶縁性能の下限値との交点から、ｍ値の閾値を求め、かつ、各サンプル電動機の相間印加電圧値と高湿度雰囲気における％Ｍｇ値の関係において、各サンプル電動機における相間絶縁破壊電圧値により、％Ｍｇ劣化特性曲線を求め、この％Ｍｇ値劣化特性曲線と、被管理電動機群に要求される高湿度雰囲気における絶縁性能の下限値との交点から、％Ｍｇ値閾値を求め、さらに、被管理電動機群における各電動機の高湿度絶縁特性を、前記高湿度雰囲気において、ｍ値と％Ｍｇ値とにより計測するとともに、計測された両値をもって、被管理電動機群それぞれを、ｍ値と％Ｍｇ値の直交座標にプロットするとともに、この直交座標において、前記ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値とにより４つに区分される管理ゾーン毎に、そのｍ値と％Ｍｇ値の両閾値からの隔たりの大きさにより、今後の対応処置の種類と、処置の順と、耐久使用限界とを弁別するようにしする。

（２）上記(１)項において、サンプル電動機群における巻線の絶縁被覆特性と被管理電動機群における巻線の絶縁被覆特性、もしくはサンプル電動機群における被覆絶縁材料と被管理電動機群における巻線の被覆絶縁材料が、互いに近似してる。

（３）上記(１)項において、サンプル電動機群における電機子の構造と被管理電動機群における電機子の構造が、互いに近似している。

（４）上記(２)〜(３)項のいずれかにおいて、高湿度雰囲気が、相対湿度９０％である。

（５）上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、ｍ値劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における最も小さいｍ値と、最も大きいｍ値を結ぶ直線である。

（６）上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、ｍ値劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における各ｍ値の最下値を結ぶ各線の変化傾向と、変化傾向を近似させた直線である。

（７）上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、ｍ値劣化特性曲線が、サンプル電動機群における最も大きいｍ値と、サンプル電動機群の電動機が湿度に依存しないとした場合のｍ値を結ぶ直線である。

（８）上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、％Ｍｇ劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における最も大きい％Ｍｇ値と、最も小さい％Ｍｇ値を結ぶ直線である。

（９）上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、％Ｍｇ劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における各％Ｍｇ値の最下値を結ぶ各線の変化傾向と変化傾向を近似させた直線である。

（１０）上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、％Ｍｇ劣化特性曲線が、サンプル電動機群におけ最も大きい％Ｍｇ値と、サンプル電動機群の電動機が湿度に依存しないとした場合の％Ｍｇ値を結ぶ直線である。

（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかにおいて、被管理電動機群における各電動機の高湿度絶縁特性が、ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値と、その両閾値からの隔たりの大きさに基づいて、下記の(Ｉ)〜(IV)よりなる４つの劣化度判別領域に分割して分類されている。
（I）劣化度判別領域が、ｍ値閾値より下方で、かつ％Ｍｇ値閾値より上方にあり、その両閾値からの隔たりが大きいほど、残存性能を大なるものとして維持しているものと判別する。
（II）劣化度判別領域が、ｍ値閾値より上方で、かつ％Ｍｇ値閾値より上方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線洗浄処理とその順を判別する。
（III）劣化度判別領域が、ｍ値閾値より下方で、かつ％Ｍｇ値閾値より下方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線洗浄もしくは巻替え処理すべきものかを判別する。
（IV）劣化度判別領域が、ｍ値閾値より上方で、かつ％Ｍｇ値閾値より下方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線巻替えあるいは更新処理すべきものかを判別する。

請求項１記載の発明によると、多数の管理を要する被管理交流低電圧電動機群の中から、少数のサンプル群を選択し、このサンプル群について、高湿度雰囲気におけるｍ値と％Ｍｇ値を調べてから、その高湿度雰囲気における絶縁破壊試験を行って、すでにｍ値と％Ｍｇ値を既知とするサンプル電動機群に係る絶縁破壊電圧を調べ、このサンプル電動機群のｍ値と、％Ｍｇ値上の各絶縁破壊電圧に基づき、ｍ値と％Ｍｇ値の劣化特性曲線を求め、さらに、被管理電動機群に要求される高湿度雰囲気において要求される絶縁性能の基準値と、劣化特性曲線の延長線との交点から、ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値を求めるようにしているので、このｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値は、多数の被管理電動機群の電気的劣化特性を代表するものとなっている。この被管理電動機群を代表するｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値に対して、サンプルから残された多数の被管理電動機群における、個々の高湿度ｍ値と、％Ｍｇ値のｍ値閾値と、％Ｍｇ値閾値に対する隔たりの大きさは、被管理電動機群の電気的絶縁性能の残留寿命の大きさと対応している。
よって、被管理電動機群の高湿度雰囲気における絶縁抵抗測定試験による、％Ｍｇ−値管理図に、ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値を適用して、被管理電動機群を定量的に残留寿命の大きさに応じて弁別することができるとともに、その残留寿命の延命処理を、どの様に施せばよいのかの、延命対処手段の定量的判別が可能となる。

請求項２記載の発明によると、絶縁被覆材料の湿度依存性を近似させて、サンプル電動機群が選ばれているので、被管理電動機群全体に整合性の高いｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値を得ることができる。

請求項３記載の発明によると、電機子の構造を近似させて、サンプル電動機群が選ばれているので、絶縁抵抗の測定にばらつきが小さくなり、被管理電動機群全体に整合性の高いｍ値閾値と、％Ｍｇ値閾値を得ることができる。

請求項４記載の発明によると、ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値を得るに際して、湿度変化に対する感度が高まるとともに、梅雨時期から夏場にかけての試験場の高湿度環境下においても測定条件を容易に安定化することができる。

請求項５記載の発明によると、経年変化の最も大きいｍ値閾値を得ることができる。

請求項６記載の発明によると、巻線の絶縁被覆材質や電機子構造の相異、稼働環境の相異等に対して、平均化させたｍ値閾値を得ることができる。

請求項７記載の発明によると、サンプル電動機の数を少なくすることができるとともに、湿度に依存しない方のサンプル電動機を省いて、湿度が最小かもしくは製作直後（新品）における乾燥状態の絶縁抵抗値によるｍ値を理論値として用いることができる。

上記の場合、未使用の電動機群を、劣化診断を行う低電圧交流電動機として、劣化診断を行うことができるとともに、未使用の電動機の余命を、定量的に計測することにより、その電動機の性能を評価することができる。

請求項８記載の発明によると、経年変化の最も大きい％Ｍｇ値閾値を得ることができる。

請求項９記載の発明によると、巻線の絶縁被覆材質や電機子構造の相異、稼働環境の相異等に対して、平均化させた％Ｍｇ値閾値を得ることができる。

請求項１０記載の発明によると、サンプル電動機の数を少なくすることができるとともに、湿度に依存しない方のサンプル電動機を省いて、湿度が最小であるか、もしくは製作直後（新品）乾燥状態の絶縁抵抗値による％Ｍｇ値を理論値として用いることができる。

請求項１１記載の発明によると、％Ｍｇ−ｍ値管理図において、定量的数値をなすｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値をもって、劣化度判別領域を区分しているので、各区分領域毎に、継続使用や、適正な延命処置手段を設定することができ、これにより、処置の判断に経験や熟練を要することなく、未経験者による劣化診断作業が行える。

具体的には、前記（I）の領域においては、継続使用の可能性が容易に判断できるので、経験や熟練を要することなく、未経験者による劣化診断作業が行えるとともに、残存寿命の年数を知ることができるので、計画性高い機材管理を可能とするとともに、保守維持経費等の経費管理をも可能とする。

また、前記（II）の領域においては、巻線洗浄を延命処置手段として設定することができ、処置の判断に経験や熟練を要することなく、未経験者により劣化診断作業が行える。

更に、前記（III）の領域においては、巻線洗浄もしくは巻替えを延命処置手段として設定することができ、処置の判断に経験や熟練を要することなく、未経験者により劣化診断作業が行える。

更に又、前記（IV）の領域においては、巻替えあるいは更新を、最終的な延命処置手段として設定することができ、最も経費のかかる処置の判断に経験や熟練を要することなく、未経験者により劣化診断作業が行える。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

本発明においては、工場等の電気設備として稼働中の交流低電圧電動機群における個々の電動機の残存性能を定量的に計測するために、管理を要する電動機群の中から、複数のサンプルを準備し、そのサンプル群について、予めｍ値と％Ｍｇ値を巻線経年劣化の管理指標として、湿度特性を把握しておき、その後、サンプル電動機群の個々の電動機について巻線の絶縁耐力を、絶縁破壊試験をもって測定する。

なお、ｍ値及び％Ｍｇ値についての定義及び定義式については、従来からすでに慣用されているので、それに従うものとする。

図１と図２は、管理を要する稼働中の電動機群から、経年数を多少幅広く選んで５台を選択し、それらの各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)について、湿度９０％の高湿度雰囲気において、％Ｍｇ値を測り、さらに湿度９０％と湿度７０％の雰囲気で、ｍ値を測り、その後、湿度９０％高湿度雰囲気において、各相間において絶縁破壊試験して得られたデータに基づくグラフである。
尚、サンプル電動機の数は多い程、より信頼性の高い閾値を求めることが可能である。

図１は、高湿度中の相間絶縁破壊電圧とｍ値の対応関係を示し、各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)に固有のｍ値上に、そのサンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における各相間毎の破壊電圧を、黒丸で示してある。

図２は、高湿度中の相間絶縁破壊電圧と％Ｍｇ値の対応関係を示し、各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)に固有の％Ｍｇ値上に、そのサンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における各相間毎の破壊電圧を、黒丸で示してある。

図３は、相間絶縁破壊電圧を測定する際の、試験電圧印加回路を示すものである。

図３の（ａ）は、直入れ始動型電動機(１a)の場合のもので、前記ｍ値と％Ｍｇ値の測定後、巻線接続端部(２)を切断して、各巻線(３)を分離するとともに、巻線接続端部(２)を絶縁して、各巻線(３)(３)(３)間に、試験電圧(４)を印加している。

図３の（ｂ）は、スター・デルタ始動型電動機(１b)の場合で、この場合は、各巻線(３)(３)(３)は分離しているので、それぞれの巻線間(３)(３)(３)に試験電圧(４)を印加する。

以上により、サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)の５台を供試して得られる図１及び図２においては、ｍ値及び％Ｍｇ値の両者ともばらつきは見られるが、それぞれにおいて、相間絶縁破壊電圧と、ｍ値及び％Ｍｇ値の間で相関性があることを確認することができる。

すなわち、ｍ値が大きくなると、相間絶縁破壊電圧が低下すること、また％Ｍｇ値が小さくなると、相間絶縁破壊電圧が低下することが確認できる。

これにより、交流低圧電動機巻線の絶縁機能管理において、％Ｍｇ−ｍ値管理手法を適用できることがわかる。

次に、ｍ値及び％Ｍｇ値に基づく限界管理レベルの決定要領について説明する。
図１及び図２において、下式に示す絶縁性能基準を基に、相間絶縁破壊基準電圧（Ｅ＝２０００Ｖ）のライン(５)(６)を設定する。
相間絶縁破壊基準電圧（Ｅ）
＝定格電圧（４４０Ｖ）×２＋１０００（ＪＥＣ基準）＋α

次に、図１に示される破壊電圧のデータから、ｍ値劣化特性曲線(７)を、同じく図２に示される破壊電圧のデータから、％Ｍｇ値劣化特性曲線(８)をそれぞれ求める。

ｍ値劣化特性曲線(７)は、各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における相間絶縁破壊電圧の最も低い値同士を結ぶ折れ線(7a)の変化傾向と、変化傾向を近似させた直線(7b)として求めるか、またはｍ値の最も小さいサンプル電動機(Ｍ1)における下限の相間絶縁破壊電圧（Ｖ1）と、ｍ値の最も大きなサンプル電動機(Ｍ5)における下限の相間絶縁破壊電圧（Ｖ7）を結ぶ直線(7c)として求める。
このｍ値劣化特性曲線(７)は、(7b)〜(7c)間で決定しても良いが、安全を重視して、特に下限を結ぶ直線(7c)を採用することが好ましい。

このｍ値劣化特性曲線(７)は、電動機が経年することにより、ｍ値が低下し、相間破壊電圧が低下していく傾向を示す直線で、その直線が前記絶縁特性の基準となる相間破壊基準電圧（Ｅ）のライン(５)と交差する点を、ｍ値閾値(Ａ)として求める。

このｍ値閾値(Ａ)は、このれより大きなｍ値を持つ電動機は、高湿度雰囲気内では、絶縁破壊電圧が基準値（Ｅ）を下まわり、絶縁破壊を起こす可能性を示すものである。

同様にして、％Ｍｇ値劣化特性曲線(８)は、各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における相間絶縁破壊電圧の最も低い値同士を結ぶ折れ線(8a)の変化傾向と、変化傾向を近似させた直線として求めるか、または各サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における下限の相間絶縁破壊電圧が最も高いもの（Ｖ2）と、サンプル電動機(Ｍ1)〜(Ｍ5)における下限の相間絶縁破壊電圧の最も高いもの（Ｖ5）物同士を結ぶ直線(8b)として求める。
この％Ｍｇ値劣化特性曲線(８)は、上記(8a)〜(8b)間で決定してもよいが、一般に近似直線(8a)を採用することが好ましい。

この％Ｍｇ値劣化特性曲線(８)は、電動機が経年することにより、％Ｍｇ値が上昇し、相間破壊電圧が低下していく傾向を示す直線で、その直線が前記絶縁特性の基準となる相間破壊基準電圧（Ｅ）のライン(６)と交差する点を、％Ｍｇ値閾値(Ｂ)として求める。

この％Ｍｇ値閾値(Ｂ)は、これより小さい％Ｍｇ値を持つ電動機は、高湿度雰囲気内では、絶縁破壊電圧が基準値（Ｅ）を下まわり、絶縁破壊を起こす可能性の高いものであることを示す。

図４は、上記ｍ値閾値(Ａ)と％Ｍｇ値閾値(Ｂ)を適用した％Ｍｇ−ｍ値管理図を示す。

図４では、現在稼働中の管理を要する被管理電動機群から、余命を検査するために選択された各試験電動機３７台のｍ値及び％Ｍｇ値の計測データをプロットしてある。

図４においては、ｍ値閾値(Ａ)＝１６、％Ｍｇ値閾値(Ｂ)＝１０００としてある。

図４に示す％Ｍｇ−ｍ値管理図は、ｍ値閾値(Ａ)と％Ｍｇ値閾値(Ｂ)によって、４つのブロックに区分され、それぞれのブロックは、４種類の管理ゾーン(Ｉ)(II)(III)(IV)に区分されている。

この管理ゾーン(Ｉ)(II)(III)(IV)においては、稼動後の経年数を増すにつれて、データは管理ゾーン(Ｉ)から右下へ移行する。

それぞれの管理ゾーンの(Ｉ)(II)(III)(IV)対応を次に示す。

（ａ）管理ゾーン(Ｉ)
絶縁機能上は、問題なく使用可能な領域。
傾向管理ロジックに基づく管理を実施する。

（ｂ）管理ゾーン(II)
絶縁抵抗値のレベルは維持されているが、加湿したときの低下幅は大きい。
巻線表面に親水性ダスト（塩分、亜硫酸、硫酸イオン等の湿度の増加によってイオン化しやすいダスト）の付着が想定される。
巻線表面の洗浄処理を実施する。

（ｃ）管理ゾーン(III)
ｍ値（湿度依存性）は、管理レベル範囲内であるが、絶縁抵抗値は低い。
巻線表面に保水性ダストの付着或いは、絶縁物の吸湿劣化が想定される。
巻線洗浄処理後の再診断で改善が無ければ、巻替え、絶縁強化処理或いは更新を実施する。

（ｄ）管理ゾーン(IV)
ｍ値及び％Ｍｇが、共に管理レベルを超過している。
絶縁物の経年的な加水分解の進行と共に、吸湿劣化が進行している。
巻替え或いは更新を実施する。

上記、管理ゾーン(I)においては、そのゾーン内の各試験電動機の余命年数を求めることができる。

図５と図６に示す各試験電動機は、図４に示す％Ｍｇ−ｍ値管理図の各試験電動機と対応している。両図では、各試験電動機の経年数を横軸として、その試験電動機を計測して得られる図４に示すｍ値と％Ｍｇ値を、それぞれ縦軸として表わしている。

図５及び図６から、各試験電動機毎の各ｍ値、及び％Ｍｇ値の測定点におけるｍ値の年当たりの増加量（該当試験電動機のｍ値増加曲線の勾配）（Ｙm）、及び％Ｍｇ値の年当たりの減少量（該当試験電動機の％Ｍｇ値減少曲線の勾配）（ＹM）を、それぞれ求める。

図５において、特異なデータを持つものを除く各試験電動機のデータ群について、下位データ群を結ぶ特性曲線に変化傾向が近似するｍ値下位増加曲線（ｍa）と、上位データ群を結ぶ特性曲線に変化傾向が近似するｍ値上位増加曲線（ｍb）を想定する。

この両増加曲線（ｍa）（ｍb）の間にあるデータ群の増加曲線（ｍx）は、そのデータの位置を通る両増加曲線（ｍa）（ｍb）に近似する曲線として推定することが可能である。推定された増加曲線（ｍx）における、測定点での勾配を求めることにより、年当たりの増加量（Ｙm）を得ることができる。

図６においても、同様に、特異なデータを持つものを除く各試験電動機のデータ群について、下位データ群を結ぶ特性曲線に近似する％Ｍｇ値下位減少曲線（Ｍa）と、上位データ群を結ぶ特性曲線に近似する％Ｍｇ値上位減少曲線（Ｍb）を想定して、その両減少曲線（Ｍa）（Ｍb）の間にあるデータ群それぞれの、減少曲線（Ｍx）を推定し、その測定点における勾配から、Ｍｇ値の年当たりの減少量（ＹM）を求める。

図中、特定の試験電動機におけるｍ値増加曲線（ｍx）と、％Ｍｇ値上位減少曲線（Ｍx）は、経年数を２５年とした試験電動機（Ｔx）のものとして示してある。

ここで求められた各試験電動機（Ｔx）毎の年当たりのｍ値増加量（Ｙm）と、年当たりの％Ｍｇ値減少量（ＹM）とに基づき、管理ゾーン(I)に示される各試験電動機（Ｔx）の余命年数を、ｍ値閾値(Ａ)と％Ｍｇ値閾値(Ｂ)の隔たりから、求めることができる。

以上、管理を要する電動機群を、既存のすでに稼働中の電動機群を例として説明した。

しかし、本発明においては、サンプル電動機群と被管理電動機群よりなる電動機群を、巻線の絶縁特性もしくは被覆絶縁材料を同じくするか、もしくは均等とさせた電動機群、電機子構造を同じ様な構造とした電動機群、稼働環境を同じ、もしくは近似させて経年した電動機群、製造ロットを同じであるか、もしくは近接する電動機群等のいずれかとすることができる。

本発明によると、既存または既設の電動機群に適用されるとは限らず、新しい電動機の劣化特性及び寿命を予測することも可能である。

例えば、製造ロットを同じくした新しい電動機群から、適数のサンプル電動機を選択する。

このサンプル電動機群の半数の電動機を前記要領をもって、高湿度雰囲気においてｍ値と％Ｍｇ値を求めてから、絶縁破壊試験を行い、絶縁破壊電圧を測定する。

なお、この絶縁破壊試験によるｍ値及び％Ｍｇ値は、電動機が湿度に依存しないとした場合の理論的ｍ値及び％Ｍｇ値として求めることもできる。

残る半数のサンプル電動機群を、人工的なエイジング手段によって、仮想的に経年処理を施してから、前の半数と同様に、高湿度雰囲気においてｍ値と％Ｍｇ値を求め、その後、絶縁破壊試験を行って、絶縁破壊電圧を測定する。

これらの試験を基に、図１と図２同様のグラフを作成して、同グラフからｍ値劣化特性曲線(７)と、％Ｍｇ値劣化特性曲線(８)を求めるとともに、ｍ値閾値(Ａ)と％Ｍｇ値閾値(Ｂ)を求め、この、ｍ値閾値(Ａ)と％Ｍｇ値閾値(Ｂ)の値の大きさそのものが、製造ロットに係る電動機群の劣化特性を評価し、寿命を定める数値となっている。

上記、人工的なエイジングに代えて、実際に数年の使用後において、同様のデータを作成しても、同ロットで作成された電動機、もしくは同一仕様で作成された電動機の劣化特性を評価することができる。

本発明の一実施要領を示す、被管理交流電動機群における、サンプル電動機群の高湿度中の相間絶縁破壊電圧とｍ値の対応関係を示すグラフである。本発明の一実施要領を示す、被管理交流電動機群における、サンプル電動機群の高湿度中の相間絶縁破壊電圧と％Ｍｇ値の対応関係を示すグラフである。サンプル電動機群の相間絶縁破壊電圧を測定するため、絶縁破壊電圧を試験電動機に印加する、試験電圧印加回路である。本発明によって管理される、被管理電動機群から管理するために選択された、各試験電動機の高湿度雰囲気における絶縁抵抗測定による、被管理交流電動機群の％Ｍｇ−ｍ値管理図である。湿度９０％の高湿度雰囲気と湿度７０％の低湿度雰囲気でそれぞれ計測した、管理を要する電動機の絶縁抵抗値の湿度依存性（ｍ値）と経年変化の関係を示すグラフである。湿度９０％の高湿度雰囲気で計測した、管理を要する電動機の基準化した絶縁抵抗値（％Ｍｇ）と、その経年変化の関係を示すグラフである。

(Ｍ1)〜(Ｍ5) サンプル電動機
(１a) 直入れ始動型電動機
(１b) スター・デルタ始動型電動機
(２) 巻線接続端部
(３) 巻線
(４) 試験電圧
(５)(６)ライン
(７) ｍ値劣化特性曲線
(7a) 折れ線
(7b) 直線
(7c) 直線
(８) ％Ｍｇ値劣化特性曲線
(8a) 折れ線
(8b) 直線
（Ｖ1）（Ｖ2）（Ｖ5）相間絶縁破壊電圧
(Ａ) ｍ値閾値
(Ｂ) ％Ｍｇ値閾値
（Ｙm）増加量
（ＹM）減少量
（ｍa）（ｍb）増加曲線
（ｍx）増加曲線
（Ｍb）減少曲線
（Ｍa）減少曲線

Claims

低電圧交流電動機の劣化診断を行うに際し、この交流電動機に対する破壊試験用の複数のサンプル群を準備し、このサンプル群における各電動機を、高湿度雰囲気を上位の測定ポイントで、絶縁抵抗を測定することにより、各電動機のｍ値を算出し、また高湿度雰囲気において、交流電動機における巻線接続端部を分離絶縁して、相間絶縁破壊試験を行い、その際、各サンプル電動機における相間印加電圧値とｍ値の関係において、各サンプル電動機における相間絶縁破壊電圧値により、ｍ値劣化特性曲線を求め、このｍ値劣化特性曲線と、被管理電動機群に要求される高湿度雰囲気における絶縁性能の下限値との交点から、ｍ値の閾値を求め、かつ、各サンプル電動機の相間印加電圧値と高湿度雰囲気における％Ｍｇ値の関係において、各サンプル電動機における相間絶縁破壊電圧値により、％Ｍｇ劣化特性曲線を求め、この％Ｍｇ値劣化特性曲線と、被管理電動機群に要求される高湿度雰囲気における絶縁性能の下限値との交点から、％Ｍｇ値閾値を求め、さらに、被管理電動機群における各電動機の高湿度絶縁特性を、前記高湿度雰囲気において、ｍ値と％Ｍｇ値とにより計測するとともに、計測された両値をもって、被管理電動機群それぞれを、ｍ値と％Ｍｇ値の直交座標にプロットするとともに、この直交座標において、前記ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値とにより４つに区分される管理ゾーン毎に、そのｍ値と％Ｍｇ値の両閾値からの隔たりの大きさにより、今後の対応処置の種類と、処置の順と、耐久使用限界とを弁別するようにして、被管理電動機群の劣化度合いを診断することを特徴とする電動機の劣化診断方法。
サンプル電動機群における巻線の絶縁被覆特性と被管理電動機群における巻線の絶縁被覆特性、もしくはサンプル電動機群における被覆絶縁材料と被管理電動機群における巻線の被覆絶縁材料が、互いに近似してる請求項１記載の電動機の劣化診断方法。
サンプル電動機群における電機子の構造と被管理電動機群における電機子の構造が、互いに近似している請求項１記載の電動機の劣化診断方法。
高湿度雰囲気が、相対湿度９０％である請求項１〜３のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
ｍ値劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における最も小さいｍ値と、最も大きいｍ値を結ぶ直線である、請求項１〜４のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
ｍ値劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における各ｍ値の最下値を結ぶ各線の変化傾向と、変化傾向を近似させた直線である、請求項１〜４のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
ｍ値劣化特性曲線が、サンプル電動機群における最も大きいｍ値と、サンプル電動機群の電動機が湿度に依存しないとした場合のｍ値を結ぶ直線である請求項１〜４のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
％Ｍｇ劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における最も大きい％Ｍｇ値と、最も小さい％Ｍｇ値を結ぶ直線である、請求項１〜７のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
％Ｍｇ劣化特性曲線が、経年数の異なるサンプル電動機群における各％Ｍｇ値の最下値を結ぶ各線の変化傾向と変化傾向を近似させた直線である、請求項１〜７のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
％Ｍｇ劣化特性曲線が、サンプル電動機群におけ最も大きい％Ｍｇ値と、サンプル電動機群の電動機が湿度に依存しないとした場合の％Ｍｇ値を結ぶ直線である請求項１〜７のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
被管理電動機群における各電動機の高湿度絶縁特性が、ｍ値閾値と％Ｍｇ値閾値と、その両閾値からの隔たりの大きさに基づいて、下記の(１)〜(４)よりなる４つの劣化度判別領域に分割して分類されている、請求項１〜１０のいずれかに記載の電動機の劣化診断方法。
(１) 劣化度判別領域が、ｍ値閾値より下方で、かつ％Ｍｇ値閾値より上方にあり、その両閾値からの隔たりが大きいほど、残存性能を大なるものとして維持しているものと判別する。
(２) 劣化度判別領域が、ｍ値閾値より上方で、かつ％Ｍｇ値閾値より上方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線洗浄処理とその処理の順序を判別する。
(３) 劣化度判別領域が、ｍ値閾値より下方で、かつ％Ｍｇ値閾値より下方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線洗浄もしくは巻替え処理すべきものかを判別する。
(４) 劣化度判別領域が、ｍ値閾値より上方で、かつ％Ｍｇ値閾値より下方にあり、その両閾値からの隔たりの大きさにより、巻線巻替えあるいは更新処理すべきものかを判別する。