JPS61112976A - 誘導電動機の診断装置 - Google Patents

誘導電動機の診断装置

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JPS61112976A
JPS61112976A JP59234781A JP23478184A JPS61112976A JP S61112976 A JPS61112976 A JP S61112976A JP 59234781 A JP59234781 A JP 59234781A JP 23478184 A JP23478184 A JP 23478184A JP S61112976 A JPS61112976 A JP S61112976A
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JP
Japan
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frequency
current
beat
circuit
induction motor
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JP59234781A
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English (en)
Inventor
Shiyunichi Genkou
玄行 俊一
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61112976A publication Critical patent/JPS61112976A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、誘導電動機の固定子巻線に流れる電流に含
まれるうなり現象を検知して該誘導電動機の回転子導体
の破断の有無を診断する装置に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
誘導電動機の回転子は、鉄心と2次電流の流れる導体(
以下バーと略記する)と短絡環などから構成されている
。バーは回転子外周の溝内にあり、数十本が周上等間隔
に配置されている。
波数はsfoとなり(ここでSはすべりを示す)、すな
わち固定子巻線から生ずる回転磁界の回転速度と同一速
度となり、固定子巻線に流れる電流が脈動することはな
い。このことは運転途中ですべりSが変化する場合にも
同じである。
ところで、運転中の遠心力や始動電流による加熱により
バーの一部が破断すると、回転子の2次電流に不平衡を
生じ、周波数がsfoに相当した、回転方向が回転子に
対して逆方向の逆相電流が生ずる。このため、固定子巻
線には、周波数が基本周波数f0より2Sfoだけ7J
sさいf。(1−2s)の周波数をもった電流が生ずる
。従って電動機の固定子巻線には、基本周波数f。の電
流と、回転子から誘起された前記周波数fo (12s
)の電流とが重畳して流れるため、電流波形にうなり現
象を生じ、この電流波形の振幅はfo  fo (12
s)=2sfoに相当した周期で変動する。バーの破断
本数が多くなると1回転子の2次電流中の不平衡電流が
増大するため電動機の起動ができなくなる。
固定子と回転子との間に働く磁気吸引力は、バーの破断
による二次電流分布の不均一から回転子の周上で非対称
に分布する。この非対称磁気吸引力と逆相二次電流によ
る回転磁界とにより、回転子には回転子の回転周波数(
回転数を毎秒当りで表わしたもの)f、のほかf、±2
Sfoの周波数をもった励振力が作用し、電動機に振動
を発生する。この振動はf、の周波数で振動し、振幅は
2sf6の周波数でうなり現象を生ずる。しかし、この
ような振動現象は、回転子の偏心回転(軸向がりによる
)でも生ずるため、電動機の振動や騒音がうなり現象を
生じても、それだけでバーの破断と診断するのは危険で
ある。
従来は、振動にうなり現象が生ずると、第2図に示すよ
うに、固定子巻線の電流波形(a)と振動波形(b)と
をオシログラフに記録し、両波形のうなり周期を読み取
って両波形のうなり周期が一致し、の破断と診断してい
た。しかし、バーの破断本数が極く少ない場合は、第2
図(a)の電流波形における振幅の変動量が少ないため
、この手法による診断には熟練を要した。このため、た
とえば特開昭56−153959に示されるように、固
定子巻線に流れる電流に含まれるうなり周波数ないし脈
動周波数のみをフィルタを用いて抽出し、この周波数を
カウンタを用いてカウントとするとともに、電動機の回
転子に連結された回転速度計によって得られた回転数N
と電源周波数fから得られる同期速度N0とから、バー
が破断しているときに固定子巻線電流に含まれるべきう
なり周波数を次式:によって得るように回路が構成され
たうなり周波数検出器の出力と比較してバーの破断の有
無を診断するようにした方法が知られている。しかし。
すでに述べたように、電動機の回転子が回転軸の曲がり
によって偏心回転をしているような場合には、この偏心
回転に基因する別のうなりが重なるため、バーが破断し
ていても1回転数から求められたうなり周波数と固定子
電流から得られたうなり周波数とは一致せず、バーの破
断が検出されないという欠点があった。
また、近年では、FFTアナライザ(7−リエ変換の原
理を用いた高速度周波数分析装置)による周波数分析か
ら診断する手法も用いられている。
第3図にこのFFTアナライザによる固定子巻線電流の
分析結果を、第4図に振動の分析結果を示す。
この手法によれば高い診断精度が得られる一方。
この診断精度を得るためには、FFTアナライザとして
周波数分解能が0.01〜0.05 Hzの高分解能が
得られるような使い方を必要とし、専門の技術者を分析
のつど必要とすることや、即座にバーの破新本数を推定
できず、このため、当面運転を継続できる程度の破断本
数であっても不必要に電動機の運転を停止させることに
なるなどの欠点があった。
〔発明の目的〕
この発明は、バーの破断の有無の診断を容易に可能なら
しめるとともに、バーの破断と診断された場合にもこれ
に付加してさらに偏心回転のときのような機械的負荷の
変動があるか否かの診断をも可能ならしめ、かつ、バー
の破断本数の推定を可能ならしめる誘導電動機の診断装
置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
この発明は、誘導電動機の固定子巻線に流れる電流に含
まれるうなり現象を検知して該誘導電動機の回転子導体
の破断の有無を診断する装置として、誘導電動機の固定
子巻線に流れる電流の波形と該電流の基本周波数、とか
ら該電流波形に含まれる周波数成分を分析する周波数分
析回路と、この周波数分析回路により求められた周波数
成分を用いて前記電流波形に含まれるうなり周波数を計
算する第1のうなり周波数計算回路き、前記周波数分析
回路から入力され前記うなり周波数を生ずるもととなる
周波数成分を有する電流の振幅と基本周波数の電流の振
幅との比を計算する振幅比計算回路と、前記計算された
うなり周波数をデジタル表示する第1のうなり周波数表
示回路と5前記計算された振幅比をデジタル表示する振
幅比表示回路と、前記誘導電動機の回転数に含まれる回
転数成分を分析する回転数分析回路と、この回転数分析
回路において得られた中心回転数と前記固定子巻線電流
の基本周波数と該誘導電動機の極数とから該誘導電動機
の固定子巻線電流に含まれるべきうなり周波数を計算す
る第2のうなり周波数計算回路と、このうなり周波数を
デジタル表示する第2のうなり周波数表示回路とを備え
、前記表示された2つのうなり周波数を比較して前記回
転子導体の破断の有無の診断を可能ならしめるとともに
前記表示された振幅比を、回転子導体の破断本数に対応
してあらかじめ与えられた数値と比較して破断導体数の
推定を可能ならしめることにより、前記の目的を達成し
ようとするものである。
〔発明の実施例〕
第1図に本発明に基づく診断装置の回路構成の実施例を
示す。図において、誘導電動機25の固定子巻線に流入
する1次電流を変流器1を用いて検出し、この検出され
た電流を電流電圧変換回路2に入力して、電流に比例し
た電圧に変換する。
3は商用電源周波数をセットする回路であり、診断場所
の電源周波数により50Hzまたは60 Hzのいずれ
かにセットして、この信号を次段の周波数分析回路4に
与える。周波数分析回路4は前述のFFTアナライザと
同一原理に基づく周波数分析回路であって、前記電流電
圧変換回路2から入力された電圧波形に含まれる周波数
成分をたとえば0.05Hzの分解能をもって分析する
。すなわち、0.05Hzのピッチごとにその周波数成
分を有する電圧を読み取りながら第3図のような電圧−
周波数特性を検出し、この特性曲線の極値から入力波形
中に含まれる周波数成分を読み取る。このようにして得
られた周波数成分を第1のうなり周波数計算回路5と、
振幅比計算回路7と、電源周波数選別回路11とに分岐
配分する。第1のうなり周波数計算回路5では、うなり
により生じるうなり周波数2 sfo を、前記入力さ
れた周波数成分から差演算で求め、この値が第1のうな
り周波数表示回路6によりデジタル表示される。
次に、振幅比計算回路7では、前記うなり周波数2sf
6を生ずるもととなる周波数成分子。(1−2s)を有
する電圧振幅と基本周波数f。の電圧振幅との比を求め
、この値を振幅比表示回路8によりデジタル表示する。
また、電源周波数選別回路11では、商用電源周波数で
ある中心周波数f0だけを抽出し、以下に説明する第2
のうなり周波数計算回路13に送る。
回転周波数検出回路9は、誘導電動機の回転速度の測定
に用いられるマグネットパルス検出器や光電式パルス検
出器の回路であって、この回路によって得られるパルス
波形を回転数分析回路24に入力する。回転数分析回路
24は周波数分析回路4と全く同一の回路を用いること
ができる。回転数分析回路24により回転周波数成分を
分析し、この分析された回転周波数成分の中から1回転
周波数選別回路10により中心回転周波数f1だけを抽
出する。そして、この抽出された周波数成分子。
を第2のうなり周波数計算回路13に送る。極数セット
回路12では、誘導電動機の極数(ポール数)を設定す
る。第2のうなり周波数計算回路13では、電源周波数
選別回路11からのfoと回転周波数選別回路10から
のf、と極数セット回路12で設定した極数pとから、
下記の式を使ってFを演算し、第2のうなり周波数表示
回路14によりデジタル表示する。
すでに述べたように、誘導電動機の回転子バーが破断す
ると、回転子の2次電流が不平衡になるため、fo(1
2s)の周波数をもった秦部会電流が固定子巻線に流れ
、この結果、固定子巻線の電流波形は、電源周波数f。
の電流と周波数がf。(1−2s)の巻部電流とが重畳
された波形となり、振幅が、f6−16 (1−2,5
)=2 sfoの周波数をもって変化するうなり波形と
なる。一方、回転子の偏心回転のときのような1機械的
負荷の変動がなければ、中心回転周波数はf、=(1−
3)fo/−となるから、第2のうなり周波数表回路1
4に表示された数値は、第1のうなり周波数表示回路6
に表示された数値と等しくなり、バーが破断したと診断
される。バーが破断していなければ、第1のうなり周波
数表機械的負荷の変動がある場合には、回転数分析回路
24において得られる中心回転周波数f1は通常のすべ
り周波数からずれるから、上述の式によって計算された
Fの値は2Sfo  とならず、従って、第1のうなり
周波数表示回路6に表示された数値とは一致しない。も
しこの表示された数値が電源周波数に等しければ、バー
の破断が生じない状態で機械的負荷にのみ偏心回転のよ
うな変動があることを示し、数値がta周波数のチオー
ダであれば、バーが破断しかつ機械的負荷にも変動があ
ることを示す。このように第1.第2のうなり周波数表
示回路に表示された数値を対比することにより、バーの
破断の有無のみならず、変動負荷の有無をも診断するこ
とが可能になる。図には特に示していないが、これら表
示回路に表示される数値を自動的に対比し、これから上
述のような診断結果を導き、あるいは表示することは容
易に可能である。
次に、誘導電動機の回転子バーの破断本数が増加するに
つれて、固定子電流のうなり現象も顕著になる。この場
合、うなり現象を構成する周波数成分子。とf。(1−
28)とのうち、fo(1−2s)の電流振幅だけが大
きくなるため、この振幅と周波数成分子0の電流振幅と
の比を計算して振幅比表示回路8に表示された数値と、
あらかじめノく−の破断本数と対応して与えられた数値
とを対比させることにより、回転子バーの破断本数を推
定することができる。
〔発明の効果〕
上に述べたように、本発明によれば、波形の読み方に熟
練を要する固定子巻線電流や電動機振動のオシログラフ
測定を必要とせず、本装置を診断場所に搬入して固定子
電流と回転速度の信号とを入力するだけで回転子バーの
破断の有無の診断に必要なデータが直ちに表示され、回
転子バーの破断の有無を即座に診断できるほか1回転子
の偏心回転のときのような機械的負荷の変動の有無をも
表示されたデータから直ちに診断でき、事故を未然に防
止できるという効果が得られる。また1回転子バーの破
断本数をも、表示されたデータにより推定することがで
きるから、破断本数が極めて少ない場合に直ちに電動機
の運転を停止するなどの不要な対応がなくなり、推定さ
れた破断本数から電動機の分解修理の時期を計画的に立
案することができ、電動機を使用する設備の効率的運転
に資することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく診断装置の回路構成を示すブロ
ック回路図5第2図は回転子導体が破断しているときの
固定子電流波形と電動機の振動とを示すオシログラム、
第3図は回転子導体が破断しているときの固定子電流に
含まれる周波数成分を分析したときの周波数分析回路か
らの出力波形、第4図は回転子の回転数成分を、第3図
において用いた周波数分析装置により分析したときのこ
の分析装置からの出力波形を示す。 4・・・周波数分析回路、5・・・第1のうなり周波数
計算回路、6・・・第1のうなり周波数表示回路。 7・・・振幅比計算回路、8・・・振幅比表示回路、1
3・・・第2のうなり周波数計算回路、14・・・第2
のうなり周波数表示回路、24・・・回転数分析回路、
25・・・誘導電動機。 第2図 周涙歓(H,)−→ 同波数(H,)+ 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)誘導電動機の固定子巻線に流れる電流に含まれるう
    なり現象を検知して該誘導電動機の回転子導体の破断の
    有無を診断する装置であって、誘導電動機の固定子巻線
    に流れる電流の波形と該電流の基本周波数とから該電流
    波形に含まれる周波数成分を分析する周波数分析回路と
    、この周波数分析回路により求められた周波数成分を用
    いて前記電流波形に含まれるうなり周波数を計算する第
    1のうなり周波数計算回路と、前記周波数分析回路から
    入力され前記うなり周波数を生ずるもととなる周波数成
    分を有する電流の振幅と基本周波数の電流の振幅との比
    を計算する振幅比計算回路と、前記計算されたうなり周
    波数をデジタル表示する第1のうなり周波数表示回路と
    、前記計算された振幅比をデジタル表示する振幅比表示
    回路と、前記誘導電動機の回転数に含まれる回転数成分
    を分析する回転数分析回路と、この回転数分析回路にお
    いて得られた中心回転数と前記固定子巻線電流の基本周
    波数と該誘導電動機の極数とから該誘導電動機の固定子
    巻線電流に含まれるべきうなり周波数を計算する第2の
    うなり周波数計算回路と、このうなり周波数をデジタル
    表示する第2のうなり周波数表示回路とを備え、前記表
    示された2つのうなり周波数を比較して前記回転子導体
    の破断の有無の診断を可能ならしめるとともに前記表示
    された振幅比を、回転子導体の破断本数に対応してあら
    かじめ与えられた数値と比較して破断導体数の推定を可
    能ならしめることを特徴とする誘導電動機の診断装置。
JP59234781A 1984-11-07 1984-11-07 誘導電動機の診断装置 Pending JPS61112976A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102944842A (zh) * 2012-11-30 2013-02-27 华北电力大学(保定) 一种笼型异步电动机转子断条故障检测方法
JP2015227889A (ja) * 2015-08-10 2015-12-17 株式会社高田工業所 回転機械系の異常診断方法
RU2687881C1 (ru) * 2018-06-13 2019-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Способ выявления оборванных стержней в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного электродвигателя
JP7389303B1 (ja) * 2023-10-12 2023-11-29 旭精機工業株式会社 データ抽出装置及び異常監視装置

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JPS56141761A (en) * 1980-04-03 1981-11-05 Yamabishi Denki Kk Throuble shooting system for induction motor
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