JPH0640723B2 - 回転電機の巻線の絶縁診断方法 - Google Patents
回転電機の巻線の絶縁診断方法Info
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- JPH0640723B2 JPH0640723B2 JP29187085A JP29187085A JPH0640723B2 JP H0640723 B2 JPH0640723 B2 JP H0640723B2 JP 29187085 A JP29187085 A JP 29187085A JP 29187085 A JP29187085 A JP 29187085A JP H0640723 B2 JPH0640723 B2 JP H0640723B2
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- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転電機の巻線の絶縁劣化の程度を計測する
絶縁診断方法に関するものである。
絶縁診断方法に関するものである。
回転電機の内、火力・水力・原子力の発電プラント、鉄
鋼等金属圧延プラントに於いて主機として用いられる大
形の発電機・電動機は、重要設備として高度の信頼性が
要求される。これら発電機・電動機の信頼性及び寿命に
最も影響する因子に巻線の絶縁劣化がある。さらに時代
が低成長期を迎え、機器の寿命に対して、更新を行う際
にも絶縁劣化の程度に関するより正確な評価が要求され
る趨勢にある。従って絶縁劣化の程度をより正確に測定
・定量する方法・装置の開発が必要となって来ている。
鋼等金属圧延プラントに於いて主機として用いられる大
形の発電機・電動機は、重要設備として高度の信頼性が
要求される。これら発電機・電動機の信頼性及び寿命に
最も影響する因子に巻線の絶縁劣化がある。さらに時代
が低成長期を迎え、機器の寿命に対して、更新を行う際
にも絶縁劣化の程度に関するより正確な評価が要求され
る趨勢にある。従って絶縁劣化の程度をより正確に測定
・定量する方法・装置の開発が必要となって来ている。
一方絶縁劣化は、その劣化機構の差異から、電気的劣
化、熱的劣化、機械的劣化に大別される。この内電気的
劣化については部分コロナ放電の計測等、実機に容易に
適用し得る非破壊の計測法がされているが、熱的劣化、
機械的劣化に関しては確立されていない。
化、熱的劣化、機械的劣化に大別される。この内電気的
劣化については部分コロナ放電の計測等、実機に容易に
適用し得る非破壊の計測法がされているが、熱的劣化、
機械的劣化に関しては確立されていない。
低電圧の回転電機等熱的劣化・機械的劣化がその機械の
絶縁劣化を支配する場合も多く、そのような場合、現状
では、目視・打音等による調査が一般的に行われている
が、客観性を欠き絶縁劣化の程度の判定に決め手を欠く
傾向がある。
絶縁劣化を支配する場合も多く、そのような場合、現状
では、目視・打音等による調査が一般的に行われている
が、客観性を欠き絶縁劣化の程度の判定に決め手を欠く
傾向がある。
これに対し、最近機械振動計測技術の向上に伴い、イン
ピーダンスハンマーによる方法が、試みられている。こ
の方法は鉄心中に収められた巻線を固定する楔を振動加
速度ピックアップ付のハンマーで打撃し、打撃点に近接
して取付けた別の振動ピックアップから検出される振動
の応答と、その振動を励磁しているハンマーの加振力と
の比によって楔のゆるみを検出し、それによって間接的
に巻線絶縁の劣化を推定しようというものである。この
方法は熱的、機械的劣化が絶縁の機械的性質の変化を起
こす点に着眼している点では評価に値するが、巻線絶縁
の機械的性質の変化を直接計測するものではなく、楔の
ゆるみを計測しこれによって間接的に推定するため、推
定精度に問題があった。
ピーダンスハンマーによる方法が、試みられている。こ
の方法は鉄心中に収められた巻線を固定する楔を振動加
速度ピックアップ付のハンマーで打撃し、打撃点に近接
して取付けた別の振動ピックアップから検出される振動
の応答と、その振動を励磁しているハンマーの加振力と
の比によって楔のゆるみを検出し、それによって間接的
に巻線絶縁の劣化を推定しようというものである。この
方法は熱的、機械的劣化が絶縁の機械的性質の変化を起
こす点に着眼している点では評価に値するが、巻線絶縁
の機械的性質の変化を直接計測するものではなく、楔の
ゆるみを計測しこれによって間接的に推定するため、推
定精度に問題があった。
本発明は、従来技術の以上の問題点に鑑みなされたもの
で、熱的劣化・機械的劣化が巻線の絶縁劣化を支配する
回転電機において、巻線絶縁の熱的劣化・機械的劣化に
よる巻線絶縁の機械的性質の変化を直接検出することに
より、絶縁劣化の程度を非破壊かつ精度良く計測する装
置の提供を目的としている。
で、熱的劣化・機械的劣化が巻線の絶縁劣化を支配する
回転電機において、巻線絶縁の熱的劣化・機械的劣化に
よる巻線絶縁の機械的性質の変化を直接検出することに
より、絶縁劣化の程度を非破壊かつ精度良く計測する装
置の提供を目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、被測定コイル２組を高周波ブリッジ中に組み
込み、その一方にハンマーの打撃による機械的振動を与
え、その機械的振動に基く上記被測定コイルのインピー
ダンス変化を高周波ブリッジで検出し、打撃時の単位加
速度に対するインピーダンス変化を見るため、高周波ブ
リッジの出力をハンマー打撃時の振動計出力電圧で除し
ている。本構成により、回転電機の巻線の絶縁劣化に伴
い生じる絶縁の機械的性質の変化を直接的にかつ非破壊
で計測することが出来る回転電機の巻線の絶縁診断方法
を提供する。
込み、その一方にハンマーの打撃による機械的振動を与
え、その機械的振動に基く上記被測定コイルのインピー
ダンス変化を高周波ブリッジで検出し、打撃時の単位加
速度に対するインピーダンス変化を見るため、高周波ブ
リッジの出力をハンマー打撃時の振動計出力電圧で除し
ている。本構成により、回転電機の巻線の絶縁劣化に伴
い生じる絶縁の機械的性質の変化を直接的にかつ非破壊
で計測することが出来る回転電機の巻線の絶縁診断方法
を提供する。
本発明に用いる装置は２種の計測装置から構成されてい
る。その一つは、絶縁劣化を計測しようとする巻線の近
傍を打撃する際に用いるハンマーの加振力を計測するた
め、ハンマーに取り付けられた振動加速度ピックアップ
と、振動加速度ピックアップに接続され振動加速度ピッ
クアップの検出する振動を電気信号に変換する振動計か
らなる装置である。
る。その一つは、絶縁劣化を計測しようとする巻線の近
傍を打撃する際に用いるハンマーの加振力を計測するた
め、ハンマーに取り付けられた振動加速度ピックアップ
と、振動加速度ピックアップに接続され振動加速度ピッ
クアップの検出する振動を電気信号に変換する振動計か
らなる装置である。
他の一つは、巻線を構成するコイル又はコイルが直列に
接続されて成るコイル群の内、対称かつ電磁気的・静電
的ならびに機械的結合の少ない２つのコイル又は２組の
コイル群を選び、２つのコイル又は２組のコイル群を高
周波ブリッジの２辺を構成するように接続し、ブリッジ
の出力を増幅して電気的出力を得るようにした装置であ
る。
接続されて成るコイル群の内、対称かつ電磁気的・静電
的ならびに機械的結合の少ない２つのコイル又は２組の
コイル群を選び、２つのコイル又は２組のコイル群を高
周波ブリッジの２辺を構成するように接続し、ブリッジ
の出力を増幅して電気的出力を得るようにした装置であ
る。
この構成に於いて２つのコイル又は２組のコイル群の内
の一方のコイルの近傍（楔、鉄心等）を打撃すると、打
撃部のコイルは、巻線の絶縁の弾性によって定まるコイ
ルの過渡的な位置変化が生じる。この位置変化によりコ
イルの自己インダクタンス変化はコイルと鉄心との間の
静電容量の変化を生じる。一方打撃しないもう一方のコ
イル又はコイル群では、ハンマーによる振動の伝達が少
ないので、コイルインダクタンス又は静電容量に値の変
化を生じない。このインダクタンス又は静電容量の変化
するものと、しないものとでブリッジの２辺を構成した
から、ブリッジの出力で絶縁劣化の程度を検出できる。
の一方のコイルの近傍（楔、鉄心等）を打撃すると、打
撃部のコイルは、巻線の絶縁の弾性によって定まるコイ
ルの過渡的な位置変化が生じる。この位置変化によりコ
イルの自己インダクタンス変化はコイルと鉄心との間の
静電容量の変化を生じる。一方打撃しないもう一方のコ
イル又はコイル群では、ハンマーによる振動の伝達が少
ないので、コイルインダクタンス又は静電容量に値の変
化を生じない。このインダクタンス又は静電容量の変化
するものと、しないものとでブリッジの２辺を構成した
から、ブリッジの出力で絶縁劣化の程度を検出できる。
以下本発明について第１図(a)，(b)に示す一実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
この実施例では対象な２つのコイルとして互いに１磁極
ピッチ離れた２つの直流機の電機子コイル(1)，(2)を診
断対象とする。この電機子コイル(1)，(2)はそれぞれ整
流子片(3)，(4)及び整流子片(5)，(6)に接続されてお
り、この整流子片(3)，(4)と整流子片(5)，(6)と高周波
ブリッジ(15)の端子(11),(12),(13)と接続されてブリッ
ジを形成している。(17)は端子(11)と(14)間、(13)と(1
4)間に接続されたブリッジ抵抗である。このとき高周波
ブリッジ(15)の端子(12)，(14)へ高周波の定電圧回路(2
1)から定電圧の高周波を入力として加えると端子(11)，
(13)がこの高周波ブリッジの出力V0(16)となる。一方ハ
ンマー(31)には振動加速度ピックアップ(32)が取り付け
られ、このハンマー(31)で電機子コイル(1)，(2)のいず
れか一方の近傍の鉄心(33)又は楔(34)を打撃するととも
に、振動が加速度ピックアップ(32)は振動計(35)に接続
され、ハンマー(31)の打撃力を電圧で出力するようにし
ている。
ピッチ離れた２つの直流機の電機子コイル(1)，(2)を診
断対象とする。この電機子コイル(1)，(2)はそれぞれ整
流子片(3)，(4)及び整流子片(5)，(6)に接続されてお
り、この整流子片(3)，(4)と整流子片(5)，(6)と高周波
ブリッジ(15)の端子(11),(12),(13)と接続されてブリッ
ジを形成している。(17)は端子(11)と(14)間、(13)と(1
4)間に接続されたブリッジ抵抗である。このとき高周波
ブリッジ(15)の端子(12)，(14)へ高周波の定電圧回路(2
1)から定電圧の高周波を入力として加えると端子(11)，
(13)がこの高周波ブリッジの出力V0(16)となる。一方ハ
ンマー(31)には振動加速度ピックアップ(32)が取り付け
られ、このハンマー(31)で電機子コイル(1)，(2)のいず
れか一方の近傍の鉄心(33)又は楔(34)を打撃するととも
に、振動が加速度ピックアップ(32)は振動計(35)に接続
され、ハンマー(31)の打撃力を電圧で出力するようにし
ている。
次に本実施例の作用について説明する。
本実施例では、ハンマー(31)で電機子コイル(1)の近傍
の鉄心(33)又は楔(34)を打撃すると、電機子コイル(1)
は過渡的な変位を生じる。この過渡的な変位によってコ
イルの持つインダクタンス又は静電容量は微小な変化を
生じる。このとき高周波ブリッジ(15)では予めとってお
いたブリッジバランスが過渡的に崩れてブリッジ端子(1
1)，(13)に過渡的な電圧を発生する。このとき誘起する
電圧は今、仮にインダクタンスにのみ変化を生じると
し、そのインダクタンスの変化を△Ｌ(t) とすれば高周
波ブリッジの出力端に誘起する電圧Ｅ0(t)は 但しＬ；コイルのインダクタンス Ei；ブリッジ入力電圧である。
の鉄心(33)又は楔(34)を打撃すると、電機子コイル(1)
は過渡的な変位を生じる。この過渡的な変位によってコ
イルの持つインダクタンス又は静電容量は微小な変化を
生じる。このとき高周波ブリッジ(15)では予めとってお
いたブリッジバランスが過渡的に崩れてブリッジ端子(1
1)，(13)に過渡的な電圧を発生する。このとき誘起する
電圧は今、仮にインダクタンスにのみ変化を生じると
し、そのインダクタンスの変化を△Ｌ(t) とすれば高周
波ブリッジの出力端に誘起する電圧Ｅ0(t)は 但しＬ；コイルのインダクタンス Ei；ブリッジ入力電圧である。
絶縁物は一般に熱劣化を生じた場合、内部に於いては絶
縁基材同志を接着しているワニスが消失して行き、内部
に空間を生じるようになり外部に於ては絶縁の最外層と
鉄心(33)又は楔(34)との接着しているワニスが消失して
行き、鉄心又は楔との間に空間を生じるようになる。こ
れらの現象によって機械的にはコイルと鉄心又は楔との
間が剛であったものが柔になって行くことになる。
縁基材同志を接着しているワニスが消失して行き、内部
に空間を生じるようになり外部に於ては絶縁の最外層と
鉄心(33)又は楔(34)との接着しているワニスが消失して
行き、鉄心又は楔との間に空間を生じるようになる。こ
れらの現象によって機械的にはコイルと鉄心又は楔との
間が剛であったものが柔になって行くことになる。
又機械的劣化を生じて絶縁の最外層が摩耗して行くよう
な場合にもコイルと鉄心又は楔との間の機械的性質は剛
から柔になる。
な場合にもコイルと鉄心又は楔との間の機械的性質は剛
から柔になる。
一方ハンマー(31)に取り付けられた振動加速度ピックア
ップ(32)は打撃の際の加速度を検出し振動計(35)の出力
(36)には、打撃の際の加速度に比例した過渡的な電圧を
出力する。
ップ(32)は打撃の際の加速度を検出し振動計(35)の出力
(36)には、打撃の際の加速度に比例した過渡的な電圧を
出力する。
従ってハンマーによる打撃の際の高周波ブリッジの出力
電圧とハンマーの加速度との比がハンマーによる打撃の
単位加速度時のコイルの機械的な弾性の大きさを表わ
し、その弾性の大きさによって絶縁の熱的・機械的劣化
の程度を知ることが出来る。尚、高周波ブリッジの出力
側に誘起する過渡的な振動電圧の最大振幅と、ハンマー
の打撃力を電圧信号に変化する振動計が出力するパルス
電圧の波高値をピークホールド回路を用いてそれぞれ記
憶し、出力するようにしてもよいし、又、ピークホール
ド回路を用いて記憶された高周波ブリッジの出力側に誘
起する振動電圧の最大振幅と、振動計がハンマーの打撃
に応じて出力するパルス電圧波高値の両者をＡ／Ｄ変換
器によってディジタル信号に変換した後、その両者の比
を演算し、その結果を出力するようにしてもよいし、更
に、ハンマーで複数回打撃時の各振動電圧の最大振幅と
パルス電圧の波高値との比を全て出力すると同時に、平
均値あるいは平均値と分散を出力するようにしてもよ
い。
電圧とハンマーの加速度との比がハンマーによる打撃の
単位加速度時のコイルの機械的な弾性の大きさを表わ
し、その弾性の大きさによって絶縁の熱的・機械的劣化
の程度を知ることが出来る。尚、高周波ブリッジの出力
側に誘起する過渡的な振動電圧の最大振幅と、ハンマー
の打撃力を電圧信号に変化する振動計が出力するパルス
電圧の波高値をピークホールド回路を用いてそれぞれ記
憶し、出力するようにしてもよいし、又、ピークホール
ド回路を用いて記憶された高周波ブリッジの出力側に誘
起する振動電圧の最大振幅と、振動計がハンマーの打撃
に応じて出力するパルス電圧波高値の両者をＡ／Ｄ変換
器によってディジタル信号に変換した後、その両者の比
を演算し、その結果を出力するようにしてもよいし、更
に、ハンマーで複数回打撃時の各振動電圧の最大振幅と
パルス電圧の波高値との比を全て出力すると同時に、平
均値あるいは平均値と分散を出力するようにしてもよ
い。
他の実施例として第２図に界磁巻線の場合を示す。これ
は対称な２つの界磁巻線として２つの磁極に取り付けら
れたコイル(1)，(2)の場合であり、図示以外は第１図
(a)，(b)と同様にしたものである。
は対称な２つの界磁巻線として２つの磁極に取り付けら
れたコイル(1)，(2)の場合であり、図示以外は第１図
(a)，(b)と同様にしたものである。
この場合磁極の鉄心部(33)をハンマーで打撃すると、電
機子巻線の場合と同様にブリッジバランスが、一時的に
崩れて高周波ブリッジに出力電圧が現われる。このよう
にすれば界磁巻線の熱的・機械的劣化の診断を行うこと
ができる。
機子巻線の場合と同様にブリッジバランスが、一時的に
崩れて高周波ブリッジに出力電圧が現われる。このよう
にすれば界磁巻線の熱的・機械的劣化の診断を行うこと
ができる。
本発明は、被測定コイル２組を高周波ブリッジ中に組み
込み、その一方にハンマーの打撃による機械的振動を与
え、その機械的振動に基く上記被測定コイルのインピー
ダンス変化を高周波ブリッジで検出し、打撃時の単位加
速度に対するインピーダンス変化を見るため、高周波ブ
リッジの出力をハンマー打撃時の振動計出力電圧で徐し
ている。本構成により、回転電機の巻線の絶縁劣化に伴
い生じる絶縁の機械的性質の変化を直接的にかつ非破壊
で計測することが出来る。
込み、その一方にハンマーの打撃による機械的振動を与
え、その機械的振動に基く上記被測定コイルのインピー
ダンス変化を高周波ブリッジで検出し、打撃時の単位加
速度に対するインピーダンス変化を見るため、高周波ブ
リッジの出力をハンマー打撃時の振動計出力電圧で徐し
ている。本構成により、回転電機の巻線の絶縁劣化に伴
い生じる絶縁の機械的性質の変化を直接的にかつ非破壊
で計測することが出来る。
従って、従来非破壊でかつ直接的に絶縁劣化の指標を計
測することができなかった熱劣化・機械的劣化が絶縁劣
化を支配する機械に対しても、非破壊かつ直接的な絶縁
劣化指標の計測が可能になった。
測することができなかった熱劣化・機械的劣化が絶縁劣
化を支配する機械に対しても、非破壊かつ直接的な絶縁
劣化指標の計測が可能になった。
このことは、熱劣化・機械的劣化が絶縁劣化を支配する
機械すなわち、金属圧延用、車両用等に多数使用されて
いる直流機や低圧の交流機等に対しより正確な寿命評価
を可能とし、絶縁故障による重大な生産上の損失の未然
の防止と、経済的に最適な更新サイクルの決定に寄与す
る。
機械すなわち、金属圧延用、車両用等に多数使用されて
いる直流機や低圧の交流機等に対しより正確な寿命評価
を可能とし、絶縁故障による重大な生産上の損失の未然
の防止と、経済的に最適な更新サイクルの決定に寄与す
る。
第１図(a)，(b)はそれぞれ本発明の方法の一実施例に用
いる装置の異なる部分の回路構成の説明図、第２図は他
の実施例に用いる装置の要部説明図である。 １，２……コイル、15……高周波ブリッジ、 21……高周波定電圧回路、31……ハンマー、 32……振動加速度ピックアップ 33……鉄心、34……楔、 35……振動計。
いる装置の異なる部分の回路構成の説明図、第２図は他
の実施例に用いる装置の要部説明図である。 １，２……コイル、15……高周波ブリッジ、 21……高周波定電圧回路、31……ハンマー、 32……振動加速度ピックアップ 33……鉄心、34……楔、 35……振動計。
Claims (4)
- 【請求項１】回転電機の巻線の絶縁劣化の進行を、電気
的，磁気的ならびに機械的の特性の変化に基いて計測す
る絶縁診断方法において、電気的，磁気的ならびに構造
的に対称で、かつ電気的，磁気的ならびに振動伝達によ
る相互結合の少ない２組のコイル又はコイル群を、高周
波インピーダンスブリッジの２辺となるように接続し、
予めブリッジバランスをとった後、前記２組のコイル又
はコイル群の内の一方のコイル又はコイル群の内の一方
のコイルを固定する鉄心，楔等を、振動加速度ピックア
ップの取り付けられたハンマーで打撃し、その打撃によ
って高周波ブリッジの出力側に誘起する過渡的な振動電
圧の最大振幅と、前記振動加速度ピックアップが検出す
る前記ハンマーの打撃力を電圧信号に変換する振動計が
出力するパルス電圧の波高値との比によって、絶縁劣化
の進行度を計測することを特徴とする回転電機の巻線の
絶縁診断方法。 - 【請求項２】高周波ブリッジの出力側に誘起する過渡的
な振動電圧の最大振幅と、ハンマーの打撃力を電圧信号
に変換する振動計が出力するパルス電圧の波高値をピー
クホールド回路を用いてそれぞれ記憶し、出力すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転電機の巻
線の絶縁診断方法。 - 【請求項３】ピークホールド回路を用いて記憶された高
周波ブリッジの出力側に誘起する振動電圧の最大振幅
と、振動計がハンマーの打撃に応じて出力するパルス電
圧波高値の両者をＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号
に変換した後、その両者の比を演算し、その結果を出力
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の回転電機の巻線の絶縁診断方法。 - 【請求項４】ハンマーで複数回打撃時の各振動電圧の最
大振幅とパルス電圧の波高値との比を全て出力すると同
時に、平均値あるいは平均値と分散を出力するようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の回転電
機の巻線の絶縁診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29187085A JPH0640723B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 回転電機の巻線の絶縁診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29187085A JPH0640723B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 回転電機の巻線の絶縁診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152348A JPS62152348A (ja) | 1987-07-07 |
| JPH0640723B2 true JPH0640723B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17774499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29187085A Expired - Fee Related JPH0640723B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 回転電機の巻線の絶縁診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640723B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11892496B1 (en) * | 2021-11-01 | 2024-02-06 | Csg Power Generation Co., Ltd. Maintenance And Test Company | Method for determining insulation thermomechanical deterioration of VPI wire rod of pumped storage power generation motor |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP29187085A patent/JPH0640723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11892496B1 (en) * | 2021-11-01 | 2024-02-06 | Csg Power Generation Co., Ltd. Maintenance And Test Company | Method for determining insulation thermomechanical deterioration of VPI wire rod of pumped storage power generation motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152348A (ja) | 1987-07-07 |
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