JP7383370B2 - Motor temperature prediction method and device - Google Patents
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Description
本発明は、電動機温度予測方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for predicting motor temperature.
一般に、石炭火力発電所において、石炭を搬送するベルトコンベヤの場合、石炭に金属片等の異物が混入していることが検知されると、一旦、ベルトコンベヤの運転を停止し、金属片等の異物を除去した後、ベルトコンベヤの運転を再開することが行われる。 Generally, in the case of a belt conveyor that transports coal at a coal-fired power plant, if it is detected that foreign matter such as metal pieces is mixed in with the coal, the belt conveyor is temporarily stopped and the belt conveyor is stopped. After removing the foreign matter, the belt conveyor is restarted.
このため、前記ベルトコンベヤに用いられる電動機は、始動、運転、停止、再始動が繰り返し行われる。 Therefore, the electric motor used in the belt conveyor is repeatedly started, operated, stopped, and restarted.
前記電動機は、特に始動時の発熱が大きく、運転、停止、再始動を繰り返していると熱が蓄積するため、停止後、電動機を再始動するまでの待機時間をある程度設ける必要がある。 The electric motor generates a large amount of heat, especially when started, and heat accumulates when the electric motor is repeatedly operated, stopped, and restarted. Therefore, it is necessary to provide a certain amount of standby time after stopping the electric motor before restarting the electric motor.
従来、前記電動機を再始動するまでの停止時間は、ある程度余裕を持って最も長く掛かると思われる時間に設定されている。 Conventionally, the stop time until the electric motor is restarted is set to the longest time with some margin.
尚、電動機の停止時間を演算する装置と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。 Note that, for example, Patent Document 1 shows the general state of the art related to a device that calculates the stop time of an electric motor.
しかしながら、従来のように、電動機を再始動するまでの停止時間を想定される最長の時間に設定するのでは、運転できない時間が必要以上に長引いて全体の運転に支障を来たす虞があり、改善が望まれていた。 However, if we set the stop time before restarting the motor to the longest expected time, as in the past, there is a risk that the period during which the motor cannot be operated will be longer than necessary, which will hinder overall operation. was desired.
又、特許文献1に開示されている装置では、予め設定された電動機の運転時の熱時定数と停止時の熱時定数と許容始動回数とを単に使用しているだけであるため、時々刻々変化する電動機の周囲温度や負荷状態に対応することが困難となっていた。 Furthermore, the device disclosed in Patent Document 1 simply uses preset thermal time constants during operation, thermal time constants during stoppage, and allowable number of starts of the motor, so that It has become difficult to respond to the changing ambient temperature and load conditions of the motor.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、電動機の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得る電動機温度予測方法及び装置を提供しようとするものである。 The present invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to reduce the stop time to the necessary minimum depending on the ambient temperature and load condition of the motor, and to grasp the restartable time with high precision. The present invention aims to provide a method and apparatus for predicting motor temperature.
上記目的を達成するために、本発明の電動機温度予測方法は、電動機の設置個所における周囲温度θ0を計測する周囲温度計測工程と、
電動機温度θを計測する電動機温度計測工程と、
前記電動機の運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づき負荷率δを求める負荷率演算工程と、
前記電動機の学習運転を行い、発熱係数Qと熱時定数Tとを取得する学習運転工程と、
該学習運転工程で取得された発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める予測曲線演算工程と
を有し、
前記電動機の微小時間Δtにおける温度変化Δθは、発熱係数Q、熱時定数T、電動機温度θ、周囲温度θ0に基づいて
Δθ={Q-1/T(θ-θ0)}Δt
=Q・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
で求められ、前記発熱係数Qは、予め設定された始動係数α及び固有発熱係数Q0と、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δとに基づいて
Q=α・δ・Q0
と表されることから、
Δθ={α・δ・Q0-1/T(θ-θ0)}Δt
=α・δ・Q0・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
となり、
前記学習運転工程において、発熱係数Qを取得すると共に、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θとを含む複数のデータから熱時定数Tを取得し、
前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR=0[%]
P/PR=0[%]
である場合、電動機は停止していると判定され、負荷率δは
δ=0
とされて、停止時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=0
となり、停止時における熱時定数Tは
T=Ts
と設定され、
I/IR≧110[%]
P/PR≧110[%]
である場合、電動機は始動時であると判定され、負荷率δは
δ=1
と設定され、始動時の始動係数αは2又は3
と設定され、始動時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=α・Q
0
となり、始動時における熱時定数Tは
T=Td
と設定され、
I/IR<110[%]
P/PR<110[%]
である場合、電動機は運転時(定格範囲内)であると判定され、始動係数αは
α=1
と設定され、運転時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=δ・Q0
となり、運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づく負荷率δと固有発熱係数Q0とから求められて、運転時における熱時定数Tは始動時と略等しくなるため、
T=Td(但し、Ts>Td)
と設定されるようにすることができる。
In order to achieve the above object, the motor temperature prediction method of the present invention includes an ambient temperature measuring step of measuring the ambient temperature θ 0 at the location where the motor is installed;
a motor temperature measurement step of measuring motor temperature θ;
A load factor calculation step of calculating a load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/ PR of the power value P to the rated power value P R during operation of the electric motor;
a learning operation step of performing a learning operation of the electric motor to obtain a heat generation coefficient Q and a thermal time constant T;
A prediction curve for determining a prediction curve of the motor temperature θ during normal operation based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T acquired in the learning operation process, the current ambient temperature θ 0 , the motor temperature θ, and the load factor δ. It has a calculation process and
The temperature change Δθ of the electric motor in a minute time Δt is based on the heat generation coefficient Q, thermal time constant T, motor temperature θ, and ambient temperature θ 0 Δθ={Q-1/T(θ-θ 0 )}Δt
=Q・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
The heat generation coefficient Q is calculated based on the preset starting coefficient α and specific heat generation coefficient Q0 , and the load factor δ obtained in the load factor calculation step.Q=α・δ・Q0
Since it is expressed as
Δθ={α・δ・Q 0 −1/T(θ−θ 0 )}Δt
= α・δ・Q 0・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
Then,
In the learning operation step, the heat generation coefficient Q is obtained, and the thermal time is calculated from a plurality of data including the ambient temperature θ 0 measured in the ambient temperature measurement step and the motor temperature θ measured in the motor temperature measurement step. Get the constant T,
The ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R =0 [%]
P/P R =0 [%]
If , the motor is determined to be stopped, and the load factor δ is δ=0
The heat generation coefficient Q when stopped is Q=α・δ・Q 0
=0
Therefore, the thermal time constant T at the time of stopping is T=T s
is set,
I/I R ≧110 [%]
P/P R ≧110 [%]
If , the motor is determined to be starting, and the load factor δ is δ=1
is set, and the starting coefficient α at startup is 2 or 3.
The heat generation coefficient Q at startup is Q=α・δ・Q 0
= α・Q 0
Therefore, the thermal time constant T at startup is T=T d
is set,
I/I R <110 [%]
P/P R <110 [%]
If , the motor is determined to be in operation (within the rated range), and the starting coefficient α is α=1
The heat generation coefficient Q during operation is set as Q=α・δ・Q 0
=δ・Q 0
Then, it is determined from the load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/P R of the power value P to the rated power value P R and the specific heat generation coefficient Q 0 during operation. Therefore, the thermal time constant T during operation is approximately equal to that during startup, so
T=T d (However, T s > T d )
It can be set as follows.
一方、本発明の電動機温度予測装置は、電動機の設置個所における周囲温度θ0を計測する周囲温度計と、
電動機温度θを計測する電動機温度計と、
前記電動機の運転時における電流値I又は電力値Pを計測する計測器と、
該計測器で計測された電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づき負荷率δを求め、前記電動機の学習運転を行った際、発熱係数Qと熱時定数Tとを取得し、該発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める演算装置と
を備え、
前記電動機の微小時間Δtにおける温度変化Δθは、発熱係数Q、熱時定数T、電動機温度θ、周囲温度θ0に基づいて
Δθ={Q-1/T(θ-θ0)}Δt
=Q・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
で求められ、前記発熱係数Qは、予め設定された始動係数α及び固有発熱係数Q0と、前記負荷率δとに基づいて
Q=α・δ・Q0
と表されることから、
Δθ={α・δ・Q0-1/T(θ-θ0)}Δt
=α・δ・Q0・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
となり、
前記演算装置において、前記学習運転時に、発熱係数Qを取得すると共に、前記周囲温度計で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計で計測された電動機温度θとを含む複数のデータから熱時定数Tを取得し、
前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR=0[%]
P/PR=0[%]
である場合、電動機は停止していると判定され、負荷率δは
δ=0
とされて、停止時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=0
となり、停止時における熱時定数Tは
T=Ts
と設定され、
I/IR≧110[%]
P/PR≧110[%]
である場合、電動機は始動時であると判定され、負荷率δは
δ=1
と設定され、始動時の始動係数αは2又は3
と設定され、始動時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=α・Q0
となり、始動時における熱時定数Tは
T=Td
と設定され、
I/IR<110[%]
P/PR<110[%]
である場合、電動機は運転時(定格範囲内)であると判定され、始動係数αは
α=1
と設定され、運転時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=δ・Q0
となり、運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づく負荷率δと固有発熱係数Q0とから求められて、運転時における熱時定数Tは始動時と略等しくなるため、
T=Td(但し、Ts>Td)
と設定されるようにすることができる。
On the other hand, the motor temperature prediction device of the present invention includes an ambient temperature meter that measures the ambient temperature θ 0 at the location where the motor is installed;
a motor thermometer that measures motor temperature θ;
a measuring device that measures a current value I or a power value P during operation of the electric motor;
The load factor δ is determined based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/PR R of the power value P to the rated power value P R measured by the measuring device, and the learning of the motor is performed. When operating, the heat generation coefficient Q and thermal time constant T are acquired, and normal operation is performed based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T, the current ambient temperature θ 0 , motor temperature θ, and load factor δ. and an arithmetic device for calculating a prediction curve of motor temperature θ at
The temperature change Δθ of the electric motor in a minute time Δt is based on the heat generation coefficient Q, thermal time constant T, motor temperature θ, and ambient temperature θ 0 Δθ={Q-1/T(θ-θ 0 )}Δt
=Q・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
The heat generation coefficient Q is calculated based on the preset starting coefficient α and specific heat generation coefficient Q0 , and the load factor δ . Q=α・δ・Q0
Since it is expressed as
Δθ={α・δ・Q 0 −1/T(θ−θ 0 )}Δt
= α・δ・Q 0・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
Then,
In the arithmetic device, during the learning operation, a heat generation coefficient Q is obtained, and from a plurality of data including an ambient temperature θ 0 measured by the ambient temperature meter and a motor temperature θ measured by the motor thermometer. Obtain the thermal time constant T,
The ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R =0 [%]
P/P R =0 [%]
If , the motor is determined to be stopped, and the load factor δ is δ=0
The heat generation coefficient Q when stopped is Q=α・δ・Q 0
=0
Therefore, the thermal time constant T at the time of stopping is T=T s
is set,
I/I R ≧110 [%]
P/P R ≧110 [%]
If , the motor is determined to be starting, and the load factor δ is δ=1
is set, and the starting coefficient α at startup is 2 or 3.
The heat generation coefficient Q at startup is Q=α・δ・Q 0
=α・Q 0
Therefore, the thermal time constant T at startup is T=T d
is set,
I/I R <110 [%]
P/P R <110 [%]
If , the motor is determined to be in operation (within the rated range), and the starting coefficient α is α=1
The heat generation coefficient Q during operation is set as Q=α・δ・Q 0
=δ・Q 0
Then, it is determined from the load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/P R of the power value P to the rated power value P R and the specific heat generation coefficient Q 0 during operation. Therefore, the thermal time constant T during operation is approximately equal to that during startup, so
T=T d (However, T s > T d )
It can be set as follows.
本発明の電動機温度予測方法及び装置によれば、電動機の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得るという優れた効果を奏し得る。 According to the motor temperature prediction method and device of the present invention, the stop time can be minimized according to the ambient temperature and load condition of the motor, and the time when restarting is possible can be grasped with high precision. It can be effective.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1~図4は本発明の電動機温度予測方法及び装置の実施例である。 1 to 4 are examples of the motor temperature prediction method and apparatus of the present invention.
図1において、10は電動機を示し、本実施例の電動機温度予測装置は、周囲温度計20と、電動機温度計30と、計測器40と、演算装置50と、表示装置60とを備えている。
In FIG. 1, 10 indicates a motor, and the motor temperature prediction device of this embodiment includes an
前記周囲温度計20は、電動機10の設置個所における周囲温度θ0を計測するようになっている。
The
前記電動機温度計30は、電動機温度θを計測するようになっている。
The
前記計測器40は、電流計又は電力計であり、前記電動機10の電流値I又は電力値Pを計測するようになっている。
The measuring
前記演算装置50は、前記計測器40で計測された電流値I又は電力値Pに基づき負荷率δを求め、前記電動機10の学習運転を行った際、前記周囲温度計20で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計30で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機10の始動係数α及び固有発熱係数Q0とに基づき発熱係数Qと熱時定数Tとを取得し、該発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求めるようになっている。
The
前記表示装置60は、前記演算装置50で求められた電動機温度θの予測曲線を表示するようになっている(図4参照)。
The
前記電動機10の学習運転時には、下記の理論式が用いられる。即ち、前記電動機10の微小時間Δtにおける温度変化Δθは、
[数1]
Δθ={Q-1/T(θ-θ0)}Δt
で求められる。ここで、[数1]式における発熱係数Qは、
[数2]
Q=α・δ・Q0
と表されるため、[数1]式は、
[数3]
Δθ={α・δ・Q0-1/T(θ-θ0)}Δt
となる。
During the learning operation of the
[Number 1]
Δθ={Q-1/T(θ-θ 0 )}Δt
is required. Here, the heat generation coefficient Q in the formula [Equation 1] is
[Number 2]
Q=α・δ・Q 0
Therefore, the formula [Math. 1] is
[Number 3]
Δθ={α・δ・Q 0 −1/T(θ−θ 0 )}Δt
becomes.
前記始動係数α及び固有発熱係数Q0は予め設定される数値で、前記負荷率δは電流値I又は電力値Pに基づいて求められるため、前記電動機10の学習運転時に、複数のデータを計測して上記の理論式に代入した連立方程式を解くことにより、発熱係数Qと熱時定数Tとを取得することができる。
The starting coefficient α and the specific heat generation coefficient Q0 are preset values, and the load factor δ is obtained based on the current value I or the power value P. Therefore, a plurality of data are measured during the learning operation of the
又、本実施例の電動機温度予測方法は、図2に示す如く、周囲温度計測工程(ステップS10)と、電動機温度計測工程(ステップS20)と、負荷率演算工程(ステップS30)と、学習運転工程(ステップS40)と、予測曲線演算工程(ステップS50)とを有している。 Further, as shown in FIG. 2, the motor temperature prediction method of this embodiment includes an ambient temperature measurement step (step S10), a motor temperature measurement step (step S20), a load factor calculation step (step S30), and a learning operation. The process includes a step (step S40) and a prediction curve calculation step (step S50).
前記周囲温度計測工程は、電動機10の設置個所における周囲温度θ0を計測する工程である。
The ambient temperature measuring step is a step of measuring the ambient temperature θ 0 at the location where the
前記電動機温度計測工程は、電動機温度θを計測する工程である。 The motor temperature measuring step is a step of measuring the motor temperature θ.
前記負荷率演算工程は、前記電動機10の電流値I又は電力値Pに基づき負荷率δを求める工程である。
The load factor calculation step is a step of calculating the load factor δ based on the current value I or the power value P of the
前記学習運転工程は、前記電動機10の学習運転を行い、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θと、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δと、予め設定された電動機10の始動係数α及び固有発熱係数Q0とに基づき発熱係数Qと熱時定数Tとを取得する工程である。
In the learning operation step, a learning operation of the
前記予測曲線演算工程は、前記学習運転工程で取得された発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める工程である。 The prediction curve calculation step calculates the motor temperature θ during normal operation based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T acquired in the learning operation step, the current ambient temperature θ 0 , the motor temperature θ, and the load factor δ. This is the process of finding a predicted curve.
尚、前記予測曲線演算工程で求められた電動機温度θの予測曲線は、表示装置60(図1参照)に、例えば、図4に示す如く、表示され、図2のフローチャートにおいて、更新時間が経過したか否かの判定(ステップS60参照)で更新時間が経過したと判定された後、運転終了であるか否かの判定(ステップS70参照)で運転終了でなければ、前記予測曲線演算工程に戻って新たに電動機温度θの予測曲線が求められるようになっている。前記更新時間は、例えば、1分程度に設定することができるが、1分に限定されるものではなく、必要に応じて変更すれば良い。 The predicted curve of the motor temperature θ obtained in the predicted curve calculation step is displayed on the display device 60 (see FIG. 1), for example, as shown in FIG. 4, and in the flowchart of FIG. After it is determined that the update time has elapsed in the determination of whether or not the operation has been completed (see step S60), if the operation is not completed in the determination of whether or not the operation has been completed (see step S70), the step of calculating the predicted curve is performed. A new prediction curve for motor temperature θ is now determined. The update time can be set to about 1 minute, for example, but is not limited to 1 minute and may be changed as necessary.
前記演算装置50において、前記電動機10の学習運転(学習運転工程)時、前記発熱係数Qと熱時定数Tはそれぞれ、図3に示す如く、前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得されるようになっている。これは、電動機10の運転状態の遷移(停止・始動・運転)に応じて異なる発熱係数Qと熱時定数Tを選定する必要があるためである。
In the
因みに、前記熱時定数Tは、温度変化に対する応答性の度合い即ち電動機10がある温度から別のある温度まで変化するのに要する時間を表す定数であって、電動機10の停止時と運転時(始動時)で変化し、停止時における熱時定数Tsは運転時(始動時)における熱時定数Tdより大きくなる。これは、電動機10の停止時には冷却ファン(図示せず)が停止しており、電動機10の運転時(始動時)には冷却ファンが駆動されるためである。例えば、電動機10が周囲温度θ0より高い温度で停止されると冷却ファンも停止するため、温度は緩やかに低下し冷えるのに時間が掛かるのに対し、電動機10が周囲温度θ0より高い温度の状態からそのまま運転が継続されると冷却ファンも回っているため、停止時より温度が速く低下し冷える時間が短くなる。
Incidentally, the thermal time constant T is a constant representing the degree of responsiveness to temperature changes, that is, the time required for the
次に、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be explained.
電動機10の設置個所における周囲温度θ0は周囲温度計20で計測され(図2のステップS10の周囲温度計測工程参照)、電動機温度θは電動機温度計30で計測され(図2のステップS20の電動機温度計測工程参照)、前記電動機10の電流値I又は電力値Pは計測器40で計測され、演算装置50へ入力され、前記演算装置50において、計測器40で計測された電流値I又は電力値Pに基づき負荷率δが求められる(図2のステップS30の負荷率演算工程参照)。
The ambient temperature θ 0 at the location where the
先ず、前記電動機10の学習運転が行われる(図2のステップS40の学習運転工程参照)。前記電動機10の学習運転時には、前記周囲温度計20で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計30で計測された電動機温度θと、前記負荷率δと、予め設定された電動機10の始動係数α及び固有発熱係数Q0とに基づき発熱係数Qと熱時定数Tとが取得される。前記電動機10の学習運転時には、想定されるさまざまな運転が行われ、複数のデータが計測されて[数1]式に代入され、連立方程式を解くことにより、発熱係数Qと熱時定数Tとが取得される。
First, a learning operation of the
前記発熱係数Qと熱時定数Tはそれぞれ、図3に示す如く、前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率に基づき停止時と始動時と運転時とに分けて取得される。 As shown in FIG. 3, the heat generation coefficient Q and the thermal time constant T are determined at the time of stopping and starting, respectively, based on the ratio of the current value I to the rated current value IR or the ratio of the power value P to the rated power value PR . It is obtained separately for when driving and when driving.
前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR=0[%]
P/PR=0[%]
である場合、電動機10は停止していると判定され、負荷率δは
δ=0
とされて、停止時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=0
となり、停止時における熱時定数Tは
T=Ts
と設定される。
The ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R =0 [%]
P/P R =0 [%]
If , the
The heat generation coefficient Q when stopped is Q=α・δ・Q 0
=0
Therefore, the thermal time constant T at the time of stopping is T=T s
is set.
又、前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR≧110[%]
P/PR≧110[%]
である場合、電動機10は始動時であると判定され、負荷率δは
δ=1
と設定され、始動時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=α・Q0
となり、始動時における熱時定数Tは
T=Td
と設定される。尚、始動時の始動係数αは、例えば、2や3といった数値として設定される。
Further, the ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R ≧110 [%]
P/P R ≧110 [%]
If so, it is determined that the
The heat generation coefficient Q at startup is Q=α・δ・Q 0
=α・Q 0
Therefore, the thermal time constant T at startup is T=T d
is set. Note that the starting coefficient α at the time of starting is set as a numerical value such as 2 or 3, for example.
更に又、前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR<110[%]
P/PR<110[%]
である場合、電動機10は運転時(定格範囲内)であると判定され、始動係数αは
α=1
と設定され、運転時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=δ・Q0
となり、運転時における熱時定数Tは始動時と略等しくなるため、
T=Td
と設定される。
Furthermore, the ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R <110 [%]
P/P R <110 [%]
If so, it is determined that the
The heat generation coefficient Q during operation is set as Q=α・δ・Q 0
=δ・Q 0
Therefore, the thermal time constant T during operation is approximately equal to that during startup, so
T= Td
is set.
そして、前記発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線が求められる(図2のステップS50の予測曲線演算工程参照)。 Then, a predicted curve of the motor temperature θ during normal operation is determined based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T, the current ambient temperature θ 0 , the motor temperature θ, and the load factor δ (step S50 in FIG. 2). (See prediction curve calculation process).
前記演算装置50で求められた電動機温度θの予測曲線は表示装置60に表示され、図2のフローチャートにおいて、予め設定された更新時間が経過したか否かの判定が行われ(ステップS60参照)、更新時間が経過していると判断されると、その時点で運転終了であるか否かの判定が行われ(ステップS70参照)、運転終了でなければ、前記ステップS50の予測曲線演算工程に戻って新たに電動機温度θの予測曲線が求められる。
The predicted curve of the motor temperature θ obtained by the
前記表示装置60に表示される電動機温度θの予測曲線は、例えば、図4に示すようなものとなる。即ち、始動開始から電動機温度θが上昇し、始動完了後は、冷却ファンも回っているため、温度上昇勾配が徐々に緩やかとなる。ある時点(例えば、始動開始からおよそ50分経過した時点)で電動機10を停止し、直後に再始動すると、電動機温度θが停止時の温度(図4の例ではおよそ70[℃])から上昇し、最高許容温度(例えば、95[℃])に到達するものの、冷却ファンの作動で電動機温度θは低下していく。その後、ある時点(例えば、始動開始から90分経過した時点)で電動機10を停止すると、冷却ファンも停止するため、電動機温度θは運転時より緩やかな勾配で次第に低下していく。ここで、例えば、始動開始から停止・再始動を経ておよそ65分経過後の時点(電動機温度θはおよそ76[℃])で仮に電動機10を停止し、直後に再始動すると、電動機温度θが最高許容温度を超えて100[℃]近くまで上昇してしまうことが判る。これにより、オペレータは、電動機温度θの予測曲線から停止・再始動できる時間を精度良く把握することが可能となる。
The predicted curve of the motor temperature θ displayed on the
この結果、本実施例の場合、従来のように、電動機10を再始動するまでの停止時間を想定される最長の時間に設定するのとは異なり、運転できない時間が必要以上に長引くようなことが避けられ、全体の運転が効率良く行われる。
As a result, in the case of this embodiment, unlike the conventional case where the stop time before restarting the
又、特許文献1に開示されている装置のように、予め設定された電動機10の運転時の熱時定数と停止時の熱時定数と許容始動回数とを単に使用しているだけではなく、本実施例では、学習運転で取得された発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を予測曲線演算工程で求めているため、時々刻々変化する電動機10の周囲温度や負荷状態を考慮した精度の高い対応が可能となる。
Furthermore, unlike the device disclosed in Patent Document 1, the present invention does not simply use preset thermal time constants during operation, thermal time constants during stoppage, and allowable number of starts of the
こうして、電動機10の周囲温度や負荷状態に応じて停止時間を必要最小限に抑えることができ、再始動可能な時間を高精度に把握し得る。
In this way, the stop time can be minimized depending on the ambient temperature and load condition of the
尚、本発明の電動機温度予測方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the motor temperature prediction method and device of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
10 電動機
20 周囲温度計
30 電動機温度計
40 計測器
50 演算装置
60 表示装置
10
Claims (2)
電動機温度θを計測する電動機温度計測工程と、
前記電動機の運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づき負荷率δを求める負荷率演算工程と、
前記電動機の学習運転を行い、発熱係数Qと熱時定数Tとを取得する学習運転工程と、
該学習運転工程で取得された発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める予測曲線演算工程と
を有し、
前記電動機の微小時間Δtにおける温度変化Δθは、発熱係数Q、熱時定数T、電動機温度θ、周囲温度θ0に基づいて
Δθ={Q-1/T(θ-θ0)}Δt
=Q・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
で求められ、前記発熱係数Qは、予め設定された始動係数α及び固有発熱係数Q0と、前記負荷率演算工程で求められた負荷率δとに基づいて
Q=α・δ・Q0
と表されることから、
Δθ={α・δ・Q0-1/T(θ-θ0)}Δt
=α・δ・Q0・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
となり、
前記学習運転工程において、発熱係数Qを取得すると共に、前記周囲温度計測工程で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計測工程で計測された電動機温度θとを含む複数のデータから熱時定数Tを取得し、
前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR=0[%]
P/PR=0[%]
である場合、電動機は停止していると判定され、負荷率δは
δ=0
とされて、停止時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=0
となり、停止時における熱時定数Tは
T=Ts
と設定され、
I/IR≧110[%]
P/PR≧110[%]
である場合、電動機は始動時であると判定され、負荷率δは
δ=1
と設定され、始動時の始動係数αは2又は3
と設定され、始動時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=α・Q0
となり、始動時における熱時定数Tは
T=Td
と設定され、
I/IR<110[%]
P/PR<110[%]
である場合、電動機は運転時(定格範囲内)であると判定され、始動係数αは
α=1
と設定され、運転時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=δ・Q0
となり、運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づく負荷率δと固有発熱係数Q0とから求められて、運転時における熱時定数Tは始動時と略等しくなるため、
T=Td(但し、Ts>Td)
と設定される電動機温度予測方法。 an ambient temperature measurement step of measuring ambient temperature θ 0 at the location where the electric motor is installed;
a motor temperature measurement step of measuring motor temperature θ;
A load factor calculation step of calculating a load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/ PR of the power value P to the rated power value P R during operation of the electric motor;
a learning operation step of performing a learning operation of the electric motor to obtain a heat generation coefficient Q and a thermal time constant T;
A prediction curve for determining a prediction curve of the motor temperature θ during normal operation based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T acquired in the learning operation process, the current ambient temperature θ 0 , the motor temperature θ, and the load factor δ. It has a calculation process and
The temperature change Δθ of the electric motor in a minute time Δt is based on the heat generation coefficient Q, thermal time constant T, motor temperature θ, and ambient temperature θ 0 Δθ={Q-1/T(θ-θ 0 )}Δt
=Q・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
The heat generation coefficient Q is calculated based on the preset starting coefficient α and specific heat generation coefficient Q0 , and the load factor δ obtained in the load factor calculation step.Q=α・δ・Q0
Since it is expressed as
Δθ={α・δ・Q 0 −1/T(θ−θ 0 )}Δt
= α・δ・Q 0・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
Then,
In the learning operation step, the heat generation coefficient Q is obtained, and the thermal time is calculated from a plurality of data including the ambient temperature θ 0 measured in the ambient temperature measurement step and the motor temperature θ measured in the motor temperature measurement step. Get the constant T,
The ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R =0 [%]
P/P R =0 [%]
If , the motor is determined to be stopped, and the load factor δ is δ=0
The heat generation coefficient Q when stopped is Q=α・δ・Q 0
=0
Therefore, the thermal time constant T at the time of stopping is T=T s
is set,
I/I R ≧110 [%]
P/P R ≧110 [%]
If , the motor is determined to be starting, and the load factor δ is δ=1
is set, and the starting coefficient α at startup is 2 or 3.
The heat generation coefficient Q at startup is Q=α・δ・Q 0
=α・Q 0
Therefore, the thermal time constant T at startup is T=T d
is set,
I/I R <110 [%]
P/P R <110 [%]
If , the motor is determined to be in operation (within the rated range), and the starting coefficient α is α=1
The heat generation coefficient Q during operation is set as Q=α・δ・Q 0
=δ・Q 0
Then, it is determined from the load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/P R of the power value P to the rated power value P R and the specific heat generation coefficient Q 0 during operation. Therefore, the thermal time constant T during operation is approximately equal to that during startup, so
T=T d (However, T s > T d )
A motor temperature prediction method that is set as follows.
電動機温度θを計測する電動機温度計と、
前記電動機の運転時における電流値I又は電力値Pを計測する計測器と、
該計測器で計測された電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づき負荷率δを求め、前記電動機の学習運転を行った際、発熱係数Qと熱時定数Tとを取得し、該発熱係数Q及び熱時定数Tと、現時点での周囲温度θ0、電動機温度θ及び負荷率δとに基づき通常運転時における電動機温度θの予測曲線を求める演算装置と
を備え、
前記電動機の微小時間Δtにおける温度変化Δθは、発熱係数Q、熱時定数T、電動機温度θ、周囲温度θ0に基づいて
Δθ={Q-1/T(θ-θ0)}Δt
=Q・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
で求められ、前記発熱係数Qは、予め設定された始動係数α及び固有発熱係数Q0と、前記負荷率δとに基づいて
Q=α・δ・Q0
と表されることから、
Δθ={α・δ・Q0-1/T(θ-θ0)}Δt
=α・δ・Q0・Δt-{1/T(θ-θ0)}・Δt
となり、
前記演算装置において、前記学習運転時に、発熱係数Qを取得すると共に、前記周囲温度計で計測された周囲温度θ0と、前記電動機温度計で計測された電動機温度θとを含む複数のデータから熱時定数Tを取得し、
前記電流値Iの定格電流値IRに対する比率又は前記電力値Pの定格電力値PRに対する比率が
I/IR=0[%]
P/PR=0[%]
である場合、電動機は停止していると判定され、負荷率δは
δ=0
とされて、停止時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=0
となり、停止時における熱時定数Tは
T=Ts
と設定され、
I/IR≧110[%]
P/PR≧110[%]
である場合、電動機は始動時であると判定され、負荷率δは
δ=1
と設定され、始動時の始動係数αは2又は3
と設定され、始動時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=α・Q0
となり、始動時における熱時定数Tは
T=Td
と設定され、
I/IR<110[%]
P/PR<110[%]
である場合、電動機は運転時(定格範囲内)であると判定され、始動係数αは
α=1
と設定され、運転時における発熱係数Qは
Q=α・δ・Q0
=δ・Q0
となり、運転時における電流値Iの定格電流値IRに対する比率I/IR又は電力値Pの定格電力値PRに対する比率P/PRに基づく負荷率δと固有発熱係数Q0とから求められて、運転時における熱時定数Tは始動時と略等しくなるため、
T=Td(但し、Ts>Td)
と設定される電動機温度予測装置。 an ambient temperature meter that measures ambient temperature θ 0 at the location where the electric motor is installed;
a motor thermometer that measures motor temperature θ;
a measuring device that measures a current value I or a power value P during operation of the electric motor;
The load factor δ is determined based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/PR R of the power value P to the rated power value P R measured by the measuring device, and the learning of the motor is performed. When operating, the heat generation coefficient Q and thermal time constant T are acquired, and normal operation is performed based on the heat generation coefficient Q and thermal time constant T, the current ambient temperature θ 0 , motor temperature θ, and load factor δ. and an arithmetic device for calculating a prediction curve of motor temperature θ at
The temperature change Δθ of the electric motor in a minute time Δt is based on the heat generation coefficient Q, thermal time constant T, motor temperature θ, and ambient temperature θ 0 Δθ={Q-1/T(θ-θ 0 )}Δt
=Q・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
The heat generation coefficient Q is calculated based on the preset starting coefficient α and specific heat generation coefficient Q0 , and the load factor δ . Q=α・δ・Q0
Since it is expressed as
Δθ={α・δ・Q 0 −1/T(θ−θ 0 )}Δt
= α・δ・Q 0・Δt−{1/T(θ−θ 0 )}・Δt
Then,
In the arithmetic device, during the learning operation, a heat generation coefficient Q is obtained, and from a plurality of data including an ambient temperature θ 0 measured by the ambient temperature meter and a motor temperature θ measured by the motor thermometer. Obtain the thermal time constant T,
The ratio of the current value I to the rated current value I R or the ratio of the power value P to the rated power value P R is I/I R =0 [%]
P/P R =0 [%]
If , the motor is determined to be stopped, and the load factor δ is δ=0
The heat generation coefficient Q when stopped is Q=α・δ・Q 0
=0
Therefore, the thermal time constant T at the time of stopping is T=T s
is set,
I/I R ≧110 [%]
P/P R ≧110 [%]
If , the motor is determined to be starting, and the load factor δ is δ=1
is set, and the starting coefficient α at startup is 2 or 3.
The heat generation coefficient Q at startup is Q=α・δ・Q 0
=α・Q 0
Therefore, the thermal time constant T at startup is T=T d
is set,
I/I R <110 [%]
P/P R <110 [%]
If , the motor is determined to be in operation (within the rated range), and the starting coefficient α is α=1
The heat generation coefficient Q during operation is set as Q=α・δ・Q 0
=δ・Q 0
Then, it is determined from the load factor δ based on the ratio I/I R of the current value I to the rated current value I R or the ratio P/P R of the power value P to the rated power value P R and the specific heat generation coefficient Q 0 during operation. Therefore, the thermal time constant T during operation is approximately equal to that during startup, so
T=T d (However, T s > T d )
A motor temperature prediction device that is set as
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