JP6062588B1 - 三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の診断に用いる劣化パラメータの算出に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法を提供する。【解決手段】三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法は、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号の周波数解析を行う第１工程と、周波数解析から、電源周波数スペクトルＳＬを中心として、低周波数側の周波数領域Ａと、高周波数側の周波数領域Ｂにそれぞれ存在する側帯波ＳＡ、ＳＢを検出する第２工程と、側帯波ＳＡ、ＳＢのいずれか一方のピーク位置周波数と電源周波数ｆｌｉｎｅの差の絶対値を三相誘導電動機１２の実回転周波数ｆｒとする第３工程とを有し、実回転周波数ｆｒを第１の固有特徴量とする。【選択図】図１

Description

本発明は、三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の稼働時の状態を、三相誘導電動機の稼働時電流信号の解析から得られる劣化パラメータを用いて診断する際に、劣化パラメータの算出に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法に関する。

従来、三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の状態診断は、回転機械系から発生する振動の時間領域と周波数（振動数）領域の双方でそれぞれ定義される劣化パラメータに注目することにより行なわれている。しかし、遠隔地に存在する回転機械系や、近づくことができない場所に設置された回転機械系の状態診断では、回転機械系の振動を直接計測することができない。そこで、三相誘導電動機の稼働時電流信号を周波数解析して得られる電流スペクトル（スペクトルパターン）から劣化パラメータを決定し、劣化パラメータの変化に注目することにより、回転機械系の状態診断を行っている（例えば、非特許文献１参照）。

豊田利夫、「電流徴候解析ＭＣＳＡによる電動機駆動回転機の診断技術」、高田技報、２０１０年、第２０巻、ｐ．３−６

例えば、極数ｐの三相誘導電動機の稼働時電流信号の周波数解析から得られる電流スペクトルには、図４に示すように、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅ（商用電源の周波数）のスペクトルの両側（電源周波数ｆ_ｌｉｎｅのスペクトルを中心として低周波数側と高周波数側）に、ポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因する側帯波が存在することが知られている。そこで、ポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因する側帯波の大きさ（電流パワー値、ピーク高さ、以下同じ）Ｉ_ｐｏｌｅに対する電源周波数ｆ_ｌｉｎｅのスペクトルの大きさＩ_ｌｉｎｅの相対比Ｉ_ｌｉｎｅ／Ｉ_ｐｏｌｅを劣化パラメータとして、劣化パラメータの変化から三相誘導電動機の回転子バーに損傷が生じているか否かを判定している。

ここで、ポール通過周波数ｆ_ｐｐ、三相誘導電動機の回転子の実回転周波数ｆ_ｒ（以後、実回転周波数ｆ_ｒとは回転子の実回転周波数ｆ_ｒをいう）、三相誘導電動機の同期回転周波数ｆ_ｘ、及び三相誘導電動機の極数ｐの間にはｆ_ｐｐ＝（ｆ_ｘ−ｆ_ｒ）ｐの関係が成立する。また、極数ｐは三相誘導電動機の仕様で決まり、同期回転周波数ｆ_ｘは、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅ（商用電源の周波数）と極数ｐを用いて求めることができる。このため、三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒを測定することができれば、電流スペクトル中のポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因する側帯波が特定でき、側帯波の正確な大きさが判明して正確な劣化パラメータを求めることができる。しかしながら、三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒが不明の場合は、推定値（例えば、以前に測定した値や仕様書に記載の値）を用いることになって、正確な劣化パラメータを求めることができず、回転機械系の状態を正しく診断できないという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の状態を、三相誘導電動機の稼働時電流信号の解析から得られる劣化パラメータを用いて診断する際に、劣化パラメータの算出に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法は、三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の稼働時の状態を診断する際に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法であって、
前記三相誘導電動機の稼働時電流信号を計測し、該稼働時電流信号の周波数解析を行う第１工程と、
前記周波数解析から得られた電流スペクトルの中から、前記三相誘導電動機の電源周波数スペクトルの側帯波であって、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅと前記三相誘導電動機の同期回転周波数ｆ_Ｘとの差の値を下限周波数、該下限周波数に０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値を加えた値を上限周波数とする周波数領域Ａ内に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ａとし、前記電源周波数ｆ_ｌｉｎｅに前記同期回転周波数ｆ_Ｘを加えた値を上限周波数、該上限周波数から０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値を引いた値を下限周波数とする周波数領域Ｂ内に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ｂとする第２工程と、
前記側帯波Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂのいずれか一方のピーク位置周波数と前記電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を前記三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒとする第３工程とを有し、
前記実回転周波数ｆ_ｒを第１の固有特徴量とする。

本発明に係る三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法においては、回転機械系の稼働時の状態を診断する際に測定する稼働時電流信号から三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒを決定して三相誘導電動機の第１の固有特徴量とするので、決定された実回転周波数ｆ_ｒは診断時の三相誘導電動機の回転状態を正確に反映している。このため、実回転周波数ｆ_ｒを用いて回転機械系の稼働時の状態を判定する劣化パラメータを構成すると、劣化パラメータを用いて三相誘導電動機の状態を正確に評価することができ、回転機械系の状態診断の精度向上を図ることが可能になる。
そして、三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒは、回転機械系の機械的構造と関連する側帯波の生成に関与するため、回転機械系の機械的構造を反映した劣化パラメータを正確に得ることが可能になる。

三相誘導電動機の稼働時電流信号の電流スペクトルに現れる電源周波数スペクトルと実回転周波数の側帯波の模式図である。 本発明の一実施の形態に係る三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法で使用する装置の構成図である。 三相誘導電動機の稼働時電流信号の電流スペクトルに現れる電源周波数スペクトルと回転子バーすべり周波数の側帯波の模式図である。 三相誘導電動機の稼働時電流信号の周波数解析から得られる電流スペクトルの模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法は、三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の稼働時の状態を、三相誘導電動機の稼働時電流信号の解析から得られる劣化パラメータを用いて診断する際に、劣化パラメータの算出に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法である。以下、詳細に説明する。

三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法は、三相誘導電動機の稼働時電流信号を計測し、稼働時電流信号の周波数解析を行ない、得られた電流スペクトルの値を対数変換する第１工程と、図１に示すように、対数変換された電流スペクトルの中から、三相誘導電動機の電源周波数スペクトルＳ_Ｌの側帯波であって、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅと三相誘導電動機の同期回転周波数ｆ_Ｘとの差の値を下限周波数、下限周波数に０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値、例えば２Ｈｚを加えた値を上限周波数とする周波数領域Ａに存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ａとし、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅに同期回転周波数ｆ_Ｘを加えた値を上限周波数、上限周波数から０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値、例えば２Ｈｚを引いた値を下限周波数とする周波数領域Ｂに存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ｂとする第２工程と、側帯波Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂのいずれか一方、例えば、側帯波Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂの中でピーク高さの高い方（電流パワー値の大きな方）のピーク位置周波数と電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒとする第３工程とを有し、実回転周波数ｆ_ｒを三相誘導電動機の第１の固有特徴量とする。

第１工程では、図２に示すように、回転機械系１０の電気盤１１内の三相誘導電動機１２の電動機配線１３の中の任意の１相の配線に対して、例えば、非接触のクランプ式電流センサ１４を用いてアナログ信号である稼働時電流信号を検出する。なお、電気盤１１と回転機械系１０が近接している場合は、三相誘導電動機１２に接続される電源ケーブル１５の中の任意の１相のケーブルに対して、非接触のクランプ式電流センサを用いて稼働時電流信号を検出することもできる。クランプ式電流センサ１４で検出した稼働時電流信号をＡ／Ｄ変換器１６に入力してデジタル信号に変換し、伝送路１７を介して高速フーリエ変換（周波数解析の一例）を行う周波数解析器１８に入力する。これによって、稼働時電流信号の電流スペクトルが得られる。

図２に示すように、第２工程は、周波数解析器１８から出力される稼働時電流信号の電流スペクトルのスペクトルデータ（周波数と電流パワー値（ピーク高さ）の関係を示すデータ）を第１のデータ処理手段１９に入力して、第１のデータ処理手段１９により行われる。
第２工程では、先ず、電流スペクトルの中から、三相誘導電動機１２の電源周波数スペクトルＳ_Ｌを求める。ここで、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅは、三相誘導電動機１２に電力を供給する商用電源周波数（東日本では５０Ｈｚ、西日本では６０Ｈｚ）となるので、電流スペクトルのスペクトルデータの中から、周波数の値が商用電源周波数に一致するスペクトルデータを求め、得られたスペクトルデータが有する電流パワー値を電源周波数スペクトルＳ_Ｌの電流パワー値とする（以上、処理１）。

次いで、三相誘導電動機１２の同期回転周波数ｆ_Ｘは、三相誘導電動機１２の極数がｐの場合、ｆ_Ｘ＝２ｆ_ｌｉｎｅ／ｐと算出されるので、電流スペクトルの中で、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅと三相誘導電動機１２の同期回転周波数ｆ_Ｘとの差の値ｆ_ｌｉｎｅ−ｆ_Ｘ、即ち、ｆ_ｌｉｎｅ−２ｆ_ｌｉｎｅ／ｐを下限周波数、下限周波数に２Ｈｚを加えた値、即ち、ｆ_ｌｉｎｅ−２ｆ_ｌｉｎｅ／ｐ＋２を上限周波数とする周波数領域Ａに存在するスペクトルデータの中から、電流パワー値が最大（最大高さのピーク、以下同じ）となるスペクトルデータを抽出する。そして、抽出したスペクトルデータの有する周波数と電流パワー値をそれぞれ側帯波Ｓ_Ａの周波数と電流パワー値とする（以上、処理２）。
また、電流スペクトルの中で、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅに同期回転周波数ｆ_Ｘを加えた値ｆ_ｌｉｎｅ＋ｆ_Ｘ、即ち、ｆ_ｌｉｎｅ＋２ｆ_ｌｉｎｅ／ｐを上限周波数、上限周波数から２Ｈｚを引いた値、即ち、ｆ_ｌｉｎｅ＋２ｆ_ｌｉｎｅ／ｐ−２を下限周波数とする周波数領域Ｂに存在するスペクトルデータの中から、電流パワー値が最大となるスペクトルデータを抽出する。そして、抽出したスペクトルデータの有する周波数と電流パワー値をそれぞれ側帯波Ｓ_Ｂの周波数と電流パワー値とする（以上、処理３）。
なお、第１のデータ処理手段１９は、例えば、パーソナルコンピュータに、処理１〜３を実行するプログラムを搭載させることにより構成できる。ここで、商用電源周波数、三相誘導電動機１２の極数ｐの値は予め第１のデータ処理手段１９に入力しておく。

図２に示すように、第３工程は、第１のデータ処理手段１９から出力される側帯波Ｓ_Ａのデータ（側帯波Ｓ_Ａの電流パワー値と電流パワー値に対応する周波数ｆ_Ａ）と側帯波Ｓ_Ｂのデータ（側帯波Ｓ_Ｂの電流パワー値と電流パワー値に対応する周波数ｆ_Ｂ）を第２のデータ処理手段２０に入力して第２のデータ処理手段２０により行われる。
第３工程では、側帯波Ｓ_Ａの電流パワー値と側帯波Ｓ_Ｂの電流パワー値を比較して、電流パワー値の大きな側帯波を特定し、特定した側帯波のピーク位置周波数ｆ_Ｓｍａｘを求める。そして、ピーク位置周波数ｆ_Ｓｍａｘと電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値｜ｆ_Ｓｍａｘ−ｆ_ｌｉｎｅ｜を三相誘導電動機１２の実回転周波数ｆ_ｒとする。例えば、側帯波Ｓ_Ａの電流パワー値が側帯波Ｓ_Ｂの電流パワー値より大きな場合はｆ_ｒ＝ｆ_ｌｉｎｅ−ｆ_Ａ、側帯波Ｓ_Ｂの電流パワー値が側帯波Ｓ_Ａの電流パワー値より大きな場合はｆ_ｒ＝ｆ_Ｂ−ｆ_ｌｉｎｅとする。なお、求めた実回転周波数ｆ_ｒは第２のデータ処理手段２０より出力される。（処理４）。
ここで、第２のデータ処理手段２０は、例えば、パーソナルコンピュータに、処理４を実行するプログラムを搭載させることにより構成できる。

本実施の形態に係る三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法は、同期回転周波数ｆ_Ｘと実回転周波数ｆ_ｒとの差をすべり周波数ｆ_ｓとする第４工程と、電流スペクトルの中から、電源周波数スペクトルの側帯波であって、すべり周波数ｆ_ｓと三相誘導電動機１２の極数ｐの積として定義されるポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因して低周波数側及び高周波数側にそれぞれ存在する側帯波Ｓ_ＰＡ（ピーク周波数位置ｆ_ＰＡ）、側帯波Ｓ_ＰＢ（ピーク周波数位置ｆ_ＰＢ）を求める第５工程と、側帯波Ｓ_ＰＡと側帯波Ｓ_Ａの間に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_ＬＡとし、側帯波Ｓ_ＰＢと側帯波Ｓ_Ｂの間に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_ＬＢとする第６工程と、側帯波Ｓ_ＬＡ、Ｓ_ＬＢのいずれか一方、例えば、側帯波Ｓ_ＬＡ、Ｓ_ＬＢの中でピーク高さの高い方のピーク位置周波数と電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を三相誘導電動機１２の回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓとする第７工程と、回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓをすべり周波数ｆ_ｓで除して三相誘導電動機１２の回転子バー本数ｈとする第８工程とを更に有し、回転子バー本数ｈを三相誘導電動機１２の第２の固有特徴量とする。

図２に示すように、第４工程〜第８工程は、第１工程で得られる（周波数解析器１８から出力される）稼働時電流信号の電流スペクトルのスペクトルデータと、第２工程で得られる（第１のデータ処理手段１９から取得する）側帯波Ｓ_ＬＡ、Ｓ_ＬＢのデータ及び三相誘導電動機１２の同期回転周波数ｆ_Ｘと、第３工程で得られる（第２のデータ処理手段２０から取得する）実回転周波数ｆ_ｒを第３のデータ処理手段２１に入力して第３のデータ処理手段２１により行われる。

第４工程では、第１、第２のデータ処理手段１９、２０からそれぞれ取得する同期回転周波数ｆ_Ｘと実回転周波数ｆ_ｒから差ｆ_Ｘ−ｆ_ｒを求めて、すべり周波数ｆ_ｓとする（処理５）。
第５工程では、図３に示すように、すべり周波数ｆ_ｓと三相誘導電動機１２の極数ｐの積として定義されるポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因して、即ち、三相誘導電動機１２の電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの電流スペクトルピークを中心とし、ポール通過周波数ｆ_ｐｐ分だけ低周波数側及び高周波数側にそれぞれ離れた周波数位置に存在する側帯波Ｓ_ＰＡ（ピーク周波数位置ｆ_ＰＡ）、側帯波Ｓ_ＰＢ（ピーク周波数位置ｆ_ＰＢ）を求め、第６工程では、側帯波Ｓ_ＰＡと側帯波Ｓ_Ａの間に存在する最大高さのピークを求めて（即ち、側帯波Ｓ_ＰＡと側帯波Ｓ_Ａの間に存在するスペクトルデータの中から、電流パワー値が最大となるスペクトルデータを抽出して）、抽出したスペクトルデータの有する周波数と電流パワー値をそれぞれ側帯波Ｓ_ＬＡのピーク周波数ｆ_ＬＡと電流パワー値とし、側帯波Ｓ_ＰＢと側帯波Ｓ_Ｂの間に存在する最大高さのピークを求めて（即ち、側帯波Ｓ_ＰＢと側帯波Ｓ_Ｂの間に存在するスペクトルデータの中から、電流パワー値が最大となるスペクトルデータを抽出して）、抽出したスペクトルデータの有する周波数と電流パワー値をそれぞれ側帯波Ｓ_ＬＢのピーク周波数ｆ_ＬＢと電流パワー値とする（以上、処理６）。

第７工程では、側帯波Ｓ_ＬＡ、Ｓ_ＬＢのいずれか一方、例えば、側帯波Ｓ_ＬＡの電流パワー値と側帯波Ｓ_ＬＢの電流パワー値を比較して、電流パワー値の大きな側帯波を特定し、特定した側帯波のピーク位置周波数を求める。そして、求めたピーク位置周波数と電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を三相誘導電動機１２の回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓとする。例えば、側帯波Ｓ_ＬＡの電流パワー値が側帯波Ｓ_ＬＢの電流パワー値より大きな場合はｆ_ｒｓ＝ｆ_ｌｉｎｅ−ｆ_ＬＡ、側帯波Ｓ_ＬＢの電流パワー値が側帯波Ｓ_ＬＡの電流パワー値より大きな場合はｆ_ｒｓ＝ｆ_ＬＢ−ｆ_ｌｉｎｅとする（処理７）。第８工程では、第７工程で得られた回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓを、第４工程で得られたすべり周波数ｆ_ｓ（＝ｆ_Ｘ−ｆ_ｒ）で除した値を求め、求めた値に最も近い整数値を三相誘導電動機１２の回転子バー本数ｈとする（処理８）。
ここで、第３のデータ処理手段２１は、例えば、パーソナルコンピュータに、処理５〜８を実行するプログラムを搭載させることにより構成できる。

以上説明したように、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号の周波数解析を行って得られた電流スペクトルに対して、本発明の三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法を適用することにより、三相誘導電動機１２の実回転周波数ｆ_ｒを決定して、三相誘導電動機１２の第１の固有特徴量とすることができる。その結果、実回転周波数ｆ_ｒ、三相誘導電動機１２の同期回転周波数ｆ_Ｘ、及び三相誘導電動機１２の極数ｐを用いてポール通過周波数ｆ_ｐｐ（＝（ｆ_Ｘ−ｆ_ｒ）ｐ）を求めることができ、電流スペクトルの中からポール通過周波数ｆ_ｐｐの側帯波を特定することができる。これにより、ポール通過周波数ｆ_ｐｐの側帯波の正確な大きさ（電流パワー値）２０ｌｏｇＩ_ｐｏｌｅ（ここで、Ｉ_ｐｏｌｅは、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号を高速フーリエ変換して得られるポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因する側帯波の電流パワー値）が分かり、例えば、ポール通過周波数ｆ_ｐｐの側帯波の大きさ２０ｌｏｇＩ_ｐｏｌｅと電源周波数ｆ_ｌｉｎｅのスペクトルの大きさ２０ｌｏｇＩ_ｌｉｎｅ（ここで、Ｉ_ｌｉｎｅは、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号を高速フーリエ変換して得られる電源周波数の電流スペクトルの電流パワー値）を用いて構成される２０ｌｏｇＩ_ｌｉｎｅ−２０ｌｏｇＩ_ｐｏｌｅ、即ち、２０ｌｏｇ（Ｉ_ｌｉｎｅ／Ｉ_ｐｏｌｅ）を劣化パラメータとすることで、劣化パラメータの変化から三相誘導電動機１２の回転子バーに損傷が生じているか否かを精度よく診断することができる。

また、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号の電流スペクトルに対して、本発明の三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法を適用することにより、三相誘導電動機１２の回転子バーの本数ｈを決定して、三相誘導電動機１２の第２の固有特徴量とすることができる。その結果、回転子バーの本数ｈ、実回転周波数ｆ_ｒ、及び三相誘導電動機１２の同期回転周波数ｆ_Ｘを用いて、回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓ（＝（ｆ_Ｘ−ｆ_ｒ）ｈ）を求めることができ、電流スペクトルの中から、電源周波数スペクトルの側帯波であって、回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓに起因する側帯波を特定することができる。これにより、回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓに起因する側帯波の正確な大きさ２０ｌｏｇＩ_ｒｓ（Ｉ_ｒｓは、三相誘導電動機１２の稼働時電流信号を高速フーリエ変換して得られる回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓに起因する側帯波の電流パワー値）が分かり、例えば、回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓに起因する側帯波の大きさ２０ｌｏｇＩ_ｒｓと電源周波数ｆ_ｌｉｎｅのスペクトルの大きさＩ_ｌｉｎｅを用いて構成される２０ｌｏｇＩ_ｌｉｎｅ−２０ｌｏｇＩ_ｒｓ、即ち、２０ｌｏｇ（Ｉ_ｌｉｎｅ／Ｉ_ｒｓ）を劣化パラメータとすることで、劣化パラメータの変化から三相誘導電動機１２の負荷トルクに変化が生じているか否かを精度よく診断することができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、電流スペクトルの電源周波数スペクトルの電源周波数ｆ_ｌｉｎｅを、三相誘導電動機に交流電力を供給する電源の基本周波数としたが、電源周波数スペクトルの電源周波数ｆ_ｌｉｎｅを高調波周波数とすることもできる。これにより、回転機械系の機械的構造と関連する側帯波の周波数が電源の基本周波数を超える場合であっても、側帯波を検知することができ、回転機械系の機械的構造に関連する劣化パラメータを正確に評価することが可能になる。
なお、三相誘導電動機に交流電力を供給する電源がインバータ電源であっても本発明は適用できる。

１０：回転機械系、１１：電気盤、１２：三相誘導電動機、１３：電動機配線、１４：クランプ式電流センサ、１５：電源ケーブル、１６：Ａ／Ｄ変換器、１７：伝送路、１８：周波数解析器、１９：第１のデータ処理手段、２０：第２のデータ処理手段、２１：第３のデータ処理手段

Claims (3)

1. 三相誘導電動機を駆動源とする回転機械系の稼働時の状態を診断する際に必要な三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法であって、
   前記三相誘導電動機の稼働時電流信号を計測し、該稼働時電流信号の周波数解析を行う第１工程と、
   前記周波数解析から得られた電流スペクトルの中から、前記三相誘導電動機の電源周波数スペクトルの側帯波であって、電源周波数ｆ_ｌｉｎｅと前記三相誘導電動機の同期回転周波数ｆ_Ｘとの差の値を下限周波数、該下限周波数に０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値を加えた値を上限周波数とする周波数領域Ａ内に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ａとし、前記電源周波数ｆ_ｌｉｎｅに前記同期回転周波数ｆ_Ｘを加えた値を上限周波数、該上限周波数から０．０１〜４Ｈｚの範囲で設定される周波数値を引いた値を下限周波数とする周波数領域Ｂ内に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_Ｂとする第２工程と、
   前記側帯波Ｓ_Ａ、Ｓ_Ｂのいずれか一方のピーク位置周波数と前記電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を前記三相誘導電動機の実回転周波数ｆ_ｒとする第３工程とを有し、
   前記実回転周波数ｆ_ｒを第１の固有特徴量とすることを特徴とする三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法。
2. 請求項1記載の三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法において、前記同期回転周波数ｆ_Ｘと前記実回転周波数ｆ_ｒとの差をすべり周波数ｆ_ｓとする第４工程と、
   前記電流スペクトルの中から、前記電源周波数スペクトルの側帯波であって、前記すべり周波数ｆ_ｓと前記三相誘導電動機の極数ｐの積として定義されるポール通過周波数ｆ_ｐｐに起因して低周波数側及び高周波数側にそれぞれ存在する側帯波Ｓ_ＰＡ、Ｓ_ＰＢを求める第５工程と、
   前記側帯波Ｓ_ＰＡと前記側帯波Ｓ_Ａの間に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_ＬＡとし、前記側帯波Ｓ_ＰＢと前記側帯波Ｓ_Ｂの間に存在する最大高さのピークを求めて側帯波Ｓ_ＬＢとする第６工程と、
   前記側帯波Ｓ_ＬＡ、Ｓ_ＬＢのいずれか一方のピーク位置周波数と前記電源周波数ｆ_ｌｉｎｅの差の絶対値を前記三相誘導電動機の回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓとする第７工程と、
   前記回転子バーすべり周波数ｆ_ｒｓを前記すべり周波数ｆ_ｓで除して前記三相誘導電動機の回転子バー本数とする第８工程とを更に有し、
   前記回転子バー本数を第２の固有特徴量とすることを特徴とする三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法。
3. 請求項1又は２記載の三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法において、前記周波数領域Ａは、該周波数領域Ａの下限周波数に２Ｈｚを加えた値を該周波数領域Ａの上限周波数とし、前記周波数領域Ｂは、該周波数領域Ｂの上限周波数から２Ｈｚを引いた値を該周波数領域Ｂの下限周波数とすることを特徴とする三相誘導電動機の固有特徴量を決定する方法。

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