JPS61151477A - Apparatus for diagnosis of electromotor - Google Patents
Apparatus for diagnosis of electromotorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は3相誘導電動機のステータコイルの層間短絡
(レヤー7ョート)、断線、ゆるみの有無を判別するこ
とができるとともにロータコイルのレヤーンヨート、断
線、ロータバーの断線等の異常を診断することができる
電動機診断装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention is capable of determining whether there is an interlayer short circuit (layer 7 short circuit), disconnection, or loosening of a stator coil of a three-phase induction motor. The present invention relates to a motor diagnostic device that can diagnose abnormalities such as disconnection of rotor bars.
従来の技術
3相銹導電!1JtJSlのステータコイルの眉間絶縁
破壊により生しるレヤーショートやステータコイルのゆ
るみは、3相誘導電動機の寿命に直結しているため、そ
の有無を定期的に診断して早期発見に努める必要がある
。Conventional technology 3-phase rust conduction! Layer shorts and loose stator coils caused by dielectric breakdown in the 1JtJSl stator coil are directly linked to the lifespan of the 3-phase induction motor, so it is necessary to regularly diagnose the presence or absence of such problems and strive for early detection. .
3相誘導電動機のステータコイルのレヤー7ョートやゆ
るみ等の診断は、3相誘導電動機の回転中の各相の電流
波形をオンロスコープによって観察し、またビジグラフ
などによって記録し、これらの観察、記録結果に基づい
て検査員がレヤー7ョート、ゆるみの有無(層間絶縁破
壊の程度)を判断することにより行っていた。具体的に
は、ステータコイルにレヤー7ョート、ゆるみ等が発生
すると各相の電流波形が不平衡となるということを利用
してレヤーショート、ゆるみ等の有無を判別するもので
ある。Diagnosis of layer 7 short circuits, looseness, etc. of the stator coil of a 3-phase induction motor can be made by observing the current waveform of each phase during rotation of the 3-phase induction motor using an onroscope, and recording it using a Visigraph, etc. Based on the results, the inspector determines the presence or absence of layer 7 short circuits and loosening (degree of interlayer dielectric breakdown). Specifically, the presence or absence of layer short-circuiting, loosening, etc. is determined by utilizing the fact that when a layer 7 short circuit, loosening, etc. occurs in the stator coil, the current waveforms of each phase become unbalanced.
一方、3相誘導電動機のロータコイル、ローフバーの断
線、レヤー7ョートが発生すると、円滑な回転が得られ
なくなり、また重大な故障を引き起こすので、ロータの
異常を早期に検出する必要がある。On the other hand, if the rotor coil or loaf bar of a three-phase induction motor breaks, or a layer 7 short circuit occurs, smooth rotation will not be obtained and a serious failure will occur, so it is necessary to detect rotor abnormalities at an early stage.
このため、回転中のロータコイルの1相分の電流波形を
オンロスコープによって観察し、観察結果に基づき、検
査員がロータの正常、異常を判断していた。すなわち、
ロータに異常をきたすと検出波形が正常時のものと異な
ることを利用して電動機の正常、異常を判断するのであ
る。For this reason, the current waveform of one phase of the rotating rotor coil is observed using an onroscope, and based on the observation results, an inspector determines whether the rotor is normal or abnormal. That is,
When an abnormality occurs in the rotor, the detected waveform differs from the normal one, which is used to determine whether the motor is normal or abnormal.
発明が解決しようとする問題点
上記したステータコイルの診断方法では、レヤーショー
ト、ゆるみの有無等の判断基準の定量化が難しく、その
判断では検査員の経験と勘にたよらざるを得す、検査員
個々によるばらつきが甚だしく、正確な診断を行えない
という難点があった。Problems to be Solved by the Invention In the stator coil diagnostic method described above, it is difficult to quantify the criteria for determining the presence or absence of layer shorts and loosening, and the determination must rely on the experience and intuition of the inspector. The problem was that there was considerable variation among individual patients, making it difficult to make accurate diagnoses.
また、ロータの診断の場合、正常、異常の判断基準の定
量化が難しく、その判断は検査員の経験と勘によってい
たため、ステータコイルの診断と同様に正確さに欠ける
という難点があった。In addition, in the case of rotor diagnosis, it is difficult to quantify the criteria for determining whether it is normal or abnormal, and the judgment is based on the experience and intuition of the inspector, which has the same problem as the stator coil diagnosis that it lacks accuracy.
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもの
で、ステータコイルのレヤーショート。This invention was made in view of the above-mentioned problems, such as layer short-circuiting of stator coils.
断線、ゆるみ等を定量的に判断して正確な診断を行うこ
とができるとともに、ロータの正常、異常を定量的に判
断して正確な診断を行うことができる電動tJ31診断
装置を提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an electric tJ31 diagnostic device that can quantitatively determine disconnection, looseness, etc. and perform accurate diagnosis, and can quantitatively determine whether the rotor is normal or abnormal and perform accurate diagnosis. purpose.
問題点を解決するための手段
この発明の電動機診断装置は、第1図に示すように、3
相電動機lの1次電流を検出する電流検出器(変流器)
2.3と、前記3相電動機の回転を検出する回転検出N
(パルスジェネレータ)6と、前記電流検出器2.3の
出力をサンプリングしてA/D変換するA/D変換器8
.9と、前記A/D変換器8.9にサンプリングパルス
を与える周波数可変型のサンプリングパルス発生Wit
と、
前記サンプリングパルス発生器11のサンプリングパル
ス周波数を波形分析用周波数およびこの波形分析用周波
数より低い周波数分析用周波数に選択的に設定する周波
数設定手段12Aと、前記波形分析用周波数でサンプリ
ングされて前記A/D変換器8.9より出力される波形
データを波形分析に必要なサイクル数だけ収集してメモ
リ13に蓄える第1のデータ収集手段12Bと、前記第
1のデータ収集手段12Bによって前記メモリ13に蓄
えられた波形データから各相ttS流間の位相差を求め
る位相差演算手段12cと、前記メモリ13に蓄えられ
た波形データから各相電流の振幅を求める振幅演算手段
12Dと、前記位相差演算手段12Cによって求めた各
相電流の位相差の最大および最小のものの差から位相不
平衡率を求める位相不平衝率演算手段12Eと、前記振
幅演算手段12Dによって求めた各相電流の振幅の最大
および最小のものの差から振幅不平衡率を求める振幅不
平衡率演算手段12Fと、
前記回転検出器6の出力から前記3相電動機lの回転数
を求める回転数演算手段12Gと、前記周波数分析用周
波数でサンプリングされて前記A/D変喚器8から出力
される波形データを周波数分析に必要なサイクル数だけ
収集して前記メモリに蓄える第2のデータ収集手段12
Hと、前記第2のデータ収集手段12Hによって前記メ
モ1月3に蓄えられた波形データをもとにして周波数分
析を行う周波数分析手段121と、前記回転数演算手段
12Gによって求めた前記3相電動機1の回転数からう
なり周波数を求めるうなり周波数演算手段12Jと、前
記周波数可変型9121による分析結果をもとにしてう
なり周波数のスペクトル強度と電源周波数のスペクトル
強度の比を求めるパワースペクトル比演算手段12にと
、前記位相不平衝率演算手段 12E、振幅不平衡率演
算手段12Fおよびパワースペクトル比演算手段12に
の演算結果を表示する表示器14.15とを備える構成
にしたことを特徴とし、表示器14.15に表示される
位相不平衡率および振幅不平衡率によってステークコイ
ルの正常、異常を診断し、上記スペクトル強度の比によ
ってロータコイル等の正常、異常を診断するものである
。Means for Solving the Problems As shown in FIG.
Current detector (current transformer) that detects the primary current of phase motor l
2.3, and rotation detection N for detecting the rotation of the three-phase electric motor.
(pulse generator) 6, and an A/D converter 8 that samples the output of the current detector 2.3 and converts it A/D.
.. 9, and a frequency variable sampling pulse generator Wit that provides a sampling pulse to the A/D converter 8.9.
and a frequency setting means 12A for selectively setting the sampling pulse frequency of the sampling pulse generator 11 to a waveform analysis frequency and a frequency analysis frequency lower than the waveform analysis frequency; A first data collecting means 12B collects the waveform data outputted from the A/D converter 8.9 by the number of cycles required for waveform analysis and stores it in the memory 13; a phase difference calculation means 12c for calculating the phase difference between the ttS flows of each phase from the waveform data stored in the memory 13; an amplitude calculation means 12D for calculating the amplitude of each phase current from the waveform data stored in the memory 13; A phase unbalance factor calculation means 12E calculates a phase imbalance rate from the difference between the maximum and minimum phase difference of each phase current calculated by the phase difference calculation means 12C, and the amplitude of each phase current calculated by the amplitude calculation means 12D. An amplitude unbalance rate calculation means 12F that calculates the amplitude unbalance rate from the difference between the maximum and minimum of , a rotation speed calculation means 12G that calculates the rotation speed of the three-phase motor l from the output of the rotation detector 6, and a second data collection means 12 that collects waveform data sampled at the analysis frequency and output from the A/D converter 8 for the number of cycles necessary for frequency analysis and stores it in the memory;
H, a frequency analysis means 121 that performs frequency analysis based on the waveform data stored in the memo 3 by the second data collection means 12H, and the three phases determined by the rotation speed calculation means 12G. A beat frequency calculation means 12J that calculates the beat frequency from the rotational speed of the electric motor 1, and a power spectrum ratio calculation means that calculates the ratio of the spectral intensity of the beat frequency to the spectral intensity of the power supply frequency based on the analysis result by the variable frequency type 9121. 12, and a display 14.15 for displaying the calculation results of the phase imbalance rate calculation means 12E, the amplitude imbalance rate calculation means 12F, and the power spectrum ratio calculation means 12, The stake coil is diagnosed as normal or abnormal based on the phase unbalance rate and amplitude unbalance rate displayed on the displays 14 and 15, and the rotor coil, etc. is diagnosed as normal or abnormal based on the ratio of the spectral intensities.
作用
上記のように、本発明の電動機診断装置は、3相電動機
lのステータコイルの正常、異常によって変化する位相
不平衡率および振幅不平衡率を求めて表示するとともに
、ロータコイル等の正常。As described above, the motor diagnostic device of the present invention determines and displays the phase unbalance rate and amplitude unbalance rate that change depending on whether the stator coil of the three-phase motor is normal or abnormal, and also determines whether the rotor coil is normal or not.
異常によって変化するうなり周波数および電源周波数に
おける電動機1次電流のスペクトル強度の比を求めて表
示するようにしたため、位相不平衡率、振幅不平衡率お
よびスペクトル強度の比を定量的に比較することにより
ステータコイルの診断およびロータコイル等の診断を本
装置のみで同時に個人差な(正確に行うことができる。By determining and displaying the ratio of the spectral intensity of the motor primary current at the beat frequency and power supply frequency that change due to abnormalities, it is possible to quantitatively compare the phase unbalance rate, amplitude unbalance rate, and spectral intensity ratio Diagnosis of stator coils, rotor coils, etc. can be performed at the same time with this device alone (accurately, depending on individual differences).
また、ステータコイル診断のための波形分析時よりロー
タコイル診断ための周波数分析時の方のA/D変換器8
のサンプリング周波数を下げているため、すなわち、ロ
ークコイル診断のときはサンプリング周波数を低くして
いるため、数十サイクル程度のかなり多数のサイクル分
のデータ収集を行う必要がある周波数分析時においても
収集すべき総データ数はそれほど増加せず、メモリの容
量は小さくてすむことになる。In addition, the A/D converter 8 is used for frequency analysis for rotor coil diagnosis rather than for waveform analysis for stator coil diagnosis.
In other words, because the sampling frequency is lower during low coil diagnosis, it is difficult to collect data even during frequency analysis, which requires collecting data for a fairly large number of cycles, approximately several tens of cycles. The total number of data to be processed does not increase significantly, and the memory capacity can be reduced.
実施例
この発明の一実施例を第2図ないし第9図に基づいて説
明する。この電動機診断装置は、第2図に示すように、
診断すべき3相誘導電動機1の第1相および第3相の1
次電流を変流器(電流検出器)2.3で検出して第1入
力端子4および第2入力端子5に加えるとともに、3相
誘導電動機1の回転数をパルスジェネレータ(回転検出
器)6で検出して第3入力端子7に加え、各入力端子4
゜5.7に加えられた信号をA/D変換器8,9゜10
でそれぞれA/D変換するように構成していこのA/D
変換器8.9.10のA/D変換処理は、周波数可変型
のサンプリングパルス発生器11からのサンプリングパ
ルスに従って行われ、サンプリングパルス発生器11の
出力周波数は中央処理装置12からのサンプリングパル
ス周波数 。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 9. As shown in Fig. 2, this electric motor diagnostic device has the following features:
1 of the 1st phase and 3rd phase of the 3-phase induction motor 1 to be diagnosed
The next current is detected by a current transformer (current detector) 2.3 and applied to the first input terminal 4 and the second input terminal 5, and the rotation speed of the three-phase induction motor 1 is detected by a pulse generator (rotation detector) 6. in addition to the third input terminal 7, each input terminal 4
The signal added to ゜5.7 is sent to A/D converter 8, 9゜10
This A/D is configured to perform A/D conversion respectively.
The A/D conversion process of the converter 8.9.10 is performed according to the sampling pulse from the frequency variable sampling pulse generator 11, and the output frequency of the sampling pulse generator 11 is the sampling pulse frequency from the central processing unit 12. .
設定信号によって決められ、ステータコイル診断時(波
形分析時)は例えば電源周波数の256倍の周波数に設
定され、ロータコイル診断時(周波数分析時)は例えば
電源周波数の16倍の周波数に設定されることになる。It is determined by a setting signal, and during stator coil diagnosis (waveform analysis), the frequency is set to, for example, 256 times the power supply frequency, and during rotor coil diagnosis (frequency analysis), the frequency is set to, for example, 16 times the power supply frequency. It turns out.
中央処理装置12は、A/D変換器8,9.10から出
力される波形データを各々収集してメモリ13に蓄え、
メモリ13に蓄えた波形データをもとにして各種演算を
行うことにより、3相誘導電動機のステータコイルの診
断(レヤーショート。The central processing unit 12 collects waveform data output from the A/D converters 8, 9, and 10, and stores them in the memory 13.
By performing various calculations based on the waveform data stored in the memory 13, diagnosis of the stator coil of a three-phase induction motor (layer short circuit) is performed.
断線、ゆるみの検出)およびロータコイルの診断(レヤ
ーショート、断線の検出)を行うためのデータを求め、
このデータを表示器14.15に表示するようになって
いる。Obtain data for diagnosing the rotor coil (detecting layer shorts and disconnections) and diagnosing the rotor coil.
This data is displayed on display devices 14 and 15.
なお、メモリ13は収集した波形データを記憶するだけ
でなく、ステータコイルおよびロータコイルの診断を行
うためのプログラムも記憶している。Note that the memory 13 not only stores the collected waveform data but also stores programs for diagnosing the stator coils and rotor coils.
以下、この電動機診断装置の動作を第3図ないし第9図
を参照して詳細に説明する。Hereinafter, the operation of this motor diagnostic device will be explained in detail with reference to FIGS. 3 to 9.
中央処理装置12は、第3図に示すように、まずステー
タコイルの診断動作を行い(ステップLJ+)ついでロ
ータコイルの診断動作を行い(ステップU2)、最後に
ステータコイルおよびロータコイルの診断結果を表示す
る(ステップU3)。As shown in FIG. 3, the central processing unit 12 first performs a diagnostic operation for the stator coil (step LJ+), then performs a diagnostic operation for the rotor coil (step U2), and finally performs a diagnostic operation for the stator coil and rotor coil. Display (step U3).
ステータコイルの診断において、中央処理装置12は、
第4図に示すように、まずサンプリング周波数をステー
タコイル診断用(例えば電源周波数の256倍の周波数
)とするためのサンプリングパルス周波数設定信号をサ
ンプリングパルス発生器11に与える(ステップ■1)
、この結果、サンプリングパルス発生器11は電源周波
数の256倍の周波数のサンプリングパルスを発生し、
A/D変teas、9は、このサンプリングパルスに基
づいて第5図(A1. (B)、 (C)に示ず3
相誘導電動機1の第1相、第2相および第3相の1次電
流のうち、第1相および第3相の1次電流をA/D変換
して波形データD1.D3の列を出力することになる。In diagnosing the stator coil, the central processing unit 12:
As shown in FIG. 4, first, a sampling pulse frequency setting signal is given to the sampling pulse generator 11 to set the sampling frequency for stator coil diagnosis (for example, a frequency 256 times the power supply frequency) (step 1).
, As a result, the sampling pulse generator 11 generates a sampling pulse with a frequency 256 times the power supply frequency,
A/D change tease, 9 is based on this sampling pulse in Figure 5 (A1. (B), (C) not shown 3
Among the primary currents of the first phase, second phase, and third phase of the phase induction motor 1, the primary currents of the first phase and the third phase are converted into waveform data D1. The D3 column will be output.
ついで、中央処理装置12は、ステータコイルの診断
に必要な数(電源周波数の数サイクル分)だけA/D変
換器8.9から第1相および第3相の波形データD、、
D3を収集してメモリ13に蓄え、〈ステ7プv2)、
メモリ13に蓄積した波形データD1.D3をもとにし
て、同一サンプルタイミングの波形データDI、D3毎
に次式の演算を行うことにより、3相誘導電動機lの第
2相の一次電流に対応する波形データD2を求めてメモ
リ13に蓄積する(ステップ■3)。Next, the central processing unit 12 receives the first phase and third phase waveform data D, .
Collect D3 and store it in memory 13, <Step 7 v2),
Waveform data D1. stored in the memory 13. Based on D3, the following equation is calculated for each waveform data DI and D3 at the same sample timing to obtain waveform data D2 corresponding to the primary current of the second phase of the three-phase induction motor l and store it in the memory 13. (Step ■3).
D2 = (D+ +D3) ・・・f
l+上記第il1式の演算が成立するのは通常は零相電
流がきわめて小さいためであって、
D、 +02 +[)3 I=IQ
の関係があるためである。なお、第2相の一次電流の波
形データD2は、第111式の演算を行わずに、もう1
組の変流器およびA/D変換器を設けて得ることも可能
である。D2 = (D+ +D3)...f
l+The calculation of the above-mentioned formula il1 is established because the zero-sequence current is usually extremely small, and because there is a relationship of D, +02 + [)3 I=IQ. Note that the waveform data D2 of the second phase primary current is calculated by another one without performing the calculation of Equation 111.
It is also possible to provide a set of current transformers and an A/D converter.
ついで、中央処理装置12は、メモリ13に記憶した各
相の波形データD1.D2.D3から第1、第2.第3
の各相の電流値が負債から正値に変化するときのゼロク
ロス位相11,12.II。Next, the central processing unit 12 stores the waveform data D1 . of each phase stored in the memory 13 . D2. 1st, 2nd, etc. from D3. Third
Zero-cross phases 11, 12 . when the current value of each phase changes from debt to positive value. II.
(第5図)をそれぞれ求めるとともに、各相の波形デー
タDl、D2.D3から振幅(ピーク値)All、AI
2.AI3をそれぞれ選び出しくステップ■4)、つい
で各相のゼロクロス位相11゜12.13から各相の位
相差PL2. P23. P31を次式により求める
(ステップv5)。(Fig. 5) are obtained, and the waveform data Dl, D2 . Amplitude (peak value) All, AI from D3
2. Step 4) of selecting each AI3, and then calculating the phase difference PL2 of each phase from the zero cross phase 11°12.13 of each phase. P23. P31 is determined by the following formula (step v5).
ついで、第1.第2.第3の各相の位相差P12゜P2
3.P31のうち最大のものP?+^Xと最小のものp
m I Nとを選び出し、さらに1辰幅AI1.AI2
゜AI、についても同様に最大のものA■MAXと最小
のものAIMINとを選び出す(ステップ■6)・
ついで、次式による演算を実行して位相不平衡率UBP
および振幅不平衡率UBAを求める(ステップv7)。Next, the first. Second. Phase difference of each third phase P12°P2
3. What is the largest P31? +^X and the smallest p
Select m I N, and further select one width AI1. AI2
Similarly, for ゜AI, select the maximum value A MAX and the minimum value AIMIN (step 6). Next, calculate the phase imbalance rate UBP by performing the calculation using the following formula.
and the amplitude unbalance rate UBA is determined (step v7).
ArMAX−AIM I N
UBA=□ ・・・(4)
AI、+AI2 +AI3
つぎに、ロータコイルの診断において、中央処理装置1
2は、第6図に示すように、まずサンプリング周波数を
ロータコイル診断用(例えば電源周波数の16倍の周波
数)とするためのサンプリングパルス周波数設定信号を
サンプリングパルス発生器11に与える(ステップW1
)にの結果、サンプリングパルス発生器11は電源周波
数の16倍の周波数のサンプリングパルスを発生し、A
/D変換器8.10はこのサンプリングパルスに基づい
て3相電動機1の第1相の1次電流をA/D変換して波
形データD1′の列を出力することになり、またパルス
ジェネレータ6の出力をA/D変換してデータD4を出
力することになる。ArMAX-AIM I N UBA=□...(4) AI, +AI2 +AI3 Next, in the diagnosis of the rotor coil, the central processing unit 1
2, as shown in FIG. 6, first supplies a sampling pulse frequency setting signal to the sampling pulse generator 11 to set the sampling frequency for rotor coil diagnosis (for example, 16 times the power supply frequency) (step W1
), the sampling pulse generator 11 generates a sampling pulse with a frequency 16 times the power supply frequency, and A
The /D converter 8.10 A/D converts the primary current of the first phase of the three-phase motor 1 based on this sampling pulse and outputs a sequence of waveform data D1'. The output will be A/D converted and data D4 will be output.
ついで、中央処理装置212は、ロータコイルの診断に
必要な数(電源周波数の数十サイクル分)だ+jΔ/’
D変換器8.10から波形データD1′およびデータD
4を収集してメモリ13に蓄える(ステップW2)。Then, the central processing unit 212 calculates +jΔ/' which is the number necessary for diagnosing the rotor coil (several tens of cycles of the power supply frequency).
Waveform data D1' and data D from D converter 8.10
4 is collected and stored in the memory 13 (step W2).
ついで、メモリ13から波形データD1′を読み出して
周波数分析(電源周波数の数十サイクル分を1サイクル
としてフーリエ変換を行う)を行うことにより第1相の
1次電流のパワースペクトラムを求める (ステップ
W3)。Next, the power spectrum of the primary current of the first phase is obtained by reading out the waveform data D1' from the memory 13 and performing frequency analysis (Fourier transform is performed with several tens of cycles of the power supply frequency as one cycle) (Step W3 ).
ついで、メモリ13からデータD4を読み出し、チ゛−
夕D4が「1」となるタイミングからデータD4が例え
ばつぎに「1」となるタイミイグまで期間内のサンプリ
ングデータ数を数え、このサンプリングデータ数とサン
プリング周波数と3相誘導電動機1の1回転当りにパル
スジェネレータ6から出力されるパルス数とによって3
相誘導電動機lの回転数N(rpm)を求め、さらにこ
の回転数Nと同期回転数NS (rpm)とから次式
に示す演算を行ってすべりSを算出する(ステップW、
)。Next, data D4 is read from the memory 13, and the data D4 is read from the memory 13.
Count the number of sampling data within the period from the timing when D4 becomes "1" until the timing when data D4 becomes "1" next, and calculate the number of sampling data, the sampling frequency, and one revolution of the three-phase induction motor 1. 3 depending on the number of pulses output from the pulse generator 6
The rotation speed N (rpm) of the phase induction motor l is determined, and the slip S is calculated by calculating the following equation from this rotation speed N and the synchronous rotation speed NS (rpm) (step W,
).
5−N
S@□ ・・・(5)s
ついで、すべりSと電源周波数foとに基づき次式に示
す演算を行ってうなり周波数fsを求める(ステップW
も)。5-N S@□ ...(5)s Next, the beat frequency fs is determined by calculating the following formula based on the slip S and the power supply frequency fo (Step W
too).
f 5=roX (12xS) H+ 16
1ついで、うなり周波数rsにおけるパワースペクトル
値P(fs)と電源周波数foにおけるパワースペクト
ル値P(fo)をメモリ13に蓄えたフーリエ変換結果
から選び出し、パワースペクトル値P (fs)、P
(fo)の比りを次式の演算により求める(ステップW
6)。f 5=roX (12xS) H+ 16
Next, the power spectrum value P (fs) at the beat frequency rs and the power spectrum value P (fo) at the power supply frequency fo are selected from the Fourier transform results stored in the memory 13, and the power spectrum values P (fs), P
(fo) is calculated by the following formula (step W
6).
P((0)
つぎに、診断結果の表示において、中央処理装置12は
、まず、ステータコイルの診断過程において求めた位相
不平衡率UBPおよび振幅不平衡率UBAのデータを表
示器14にデジタル表示するとともに、グラフインクの
表示器15に位相不平衡率UBPを横軸にし振幅不平衡
率UBAを縦軸にしてデータをプロットする。ついで、
ロータコイルの診断過程において求めたうなり周波数f
sおよびスペクトル強度の比りを表示器14にデジタル
表示するとともにパワースペクトラムを表示器15に電
源周波数成分を100%としてグラフィック表示する。P((0) Next, in displaying the diagnosis results, the central processing unit 12 first digitally displays the data of the phase unbalance rate UBP and the amplitude unbalance rate UBA obtained in the stator coil diagnosis process on the display 14. At the same time, the data is plotted on the graph ink display 15 with the phase imbalance rate UBP on the horizontal axis and the amplitude imbalance rate UBA on the vertical axis.
Beating frequency f determined in the rotor coil diagnosis process
s and the ratio of the spectral intensity are digitally displayed on the display 14, and the power spectrum is graphically displayed on the display 15 with the power frequency component set as 100%.
ごこて、上述の位相不平衡率UBPおよび振幅不平衡率
UBAとステータコイルのレヤーショート断線、ゆるみ
とのかかわりならびにうなり周fil数r sにおける
パワースペクトル([P(fs)と電源周波数P(fo
)におけるパワースペクトル値P(ro)との比りとロ
ータコイルのレヤーショート、断線とのかかわりについ
て説明する。The relationship between the above-mentioned phase unbalance rate UBP and amplitude unbalance rate UBA and layer short disconnection and loosening of the stator coil, and the power spectrum ([P(fs)) and power supply frequency P( fo
) and the relationship between the ratio with the power spectrum value P(ro) and the layer short and disconnection of the rotor coil will be explained.
まず、前者について説明する。供試電動機はいずれも定
格出力3KWの3相誘導電動機であり、一部のものにつ
いてはステータコイルの1極分を眉間短絡させ、または
巻線をゆるめである。このような多数台の3相誘導電動
機について各々位相不平衡率UBPおよび振幅不平衡υ
BAを求めた。First, the former will be explained. All of the test motors were three-phase induction motors with a rated output of 3 KW, and some had one pole of the stator coil short-circuited between the eyebrows or the windings were loose. For such a large number of three-phase induction motors, the phase unbalance rate UBP and amplitude unbalance υ
I asked for BA.
第7図は横軸に位相不平衡率UBPを、縦軸に振幅不平
衡率UBAをとって、各供試電動機における検出結果を
プロットしたものであり、白丸は正常なものを、黒丸は
眉間短絡をしているものを、白玉角はゆるみを有してい
るものをそれぞれ示している。Figure 7 plots the detection results for each tested motor, with the horizontal axis representing the phase unbalance rate UBP and the vertical axis representing the amplitude unbalance rate UBA. The white squares indicate those with short circuits, and those with loose corners.
また、正常な電動機群の代表としてNotの電動機を、
また層間短絡した電動機群の代表としてNO2の電動機
を選び、各々の電動機についての位相差P12. P
23. P31.振幅AI、、AI2゜Al1.位相
不平衡率UBPおよび振幅不平衡率UBAを第1表に示
す。In addition, the Not motor is used as a representative of the normal motor group.
Further, the NO2 motor is selected as a representative of the motor group with interlayer short circuit, and the phase difference P12 for each motor is determined. P
23. P31. Amplitude AI, , AI2°Al1. Table 1 shows the phase unbalance rate UBP and the amplitude unbalance rate UBA.
(以下余白)
第 1 表
第7図から明らかなように、位相不平衡率UBPおよび
振幅不平衡率tJBAがともに小さい領域、具体的には
UBP≦20%
で、かつ
UBA≦20%
の領域を、3相誘導電動機に眉間短絡、ゆるみが発生し
ていない正常領域、とみなすことができ、また、
20%<UBP<40%
または
20%<UBA<40%
の領域をステータコイルにゆるみが発生しているかまた
は微少区間での眉間短絡が発生している異常領域、そし
て、
UBP≧40%
または
UBA≧40%
以上の領域をステータコイルに眉間短絡が発生している
異常領域とみなすことができる。(Leaving space below) Table 1 As is clear from Figure 7, the region where both the phase unbalance rate UBP and the amplitude unbalance rate tJBA are small, specifically, the area where UBP ≦ 20% and UBA ≦ 20%. , can be regarded as a normal region where no glabellar short circuit or loosening occurs in the three-phase induction motor, and the region where 20% < UBP < 40% or 20% < UBA < 40% occurs in the stator coil. An abnormal area where the glabella short circuit occurs in the stator coil or where a glabella short circuit occurs in a minute area, and an area where UBP ≥ 40% or UBA ≥ 40% or more can be regarded as an abnormal area where a glabella short circuit occurs in the stator coil. .
したがって、実際に使用している3相誘導電動機につい
て、位相不平衡率UBPおよび振幅不平衡率UBAを検
出し、この3相誘導電動機は第7図においてどこに位置
するかを見れば、ステータコイルにおける眉間短絡、ゆ
るみのを無を定量的に判断することができる。また、プ
ロット位置が第7図において左から右あるいは下から上
へ推移するにつれて、すなわち位相不平衡率UBPまた
は振幅不平衡率UBAが大きくなるにつれてステータコ
イルの異常が進行していると判断でき、経時変化の監視
も行うことができる。Therefore, if we detect the phase unbalance rate UBP and amplitude unbalance rate UBA for the three-phase induction motor actually used, and see where this three-phase induction motor is located in Fig. 7, we can find that the stator coil It is possible to quantitatively determine whether the eyebrows are short or loose. Further, as the plot position moves from left to right or from bottom to top in FIG. 7, that is, as the phase unbalance rate UBP or amplitude unbalance rate UBA increases, it can be determined that the abnormality of the stator coil is progressing. Monitoring of changes over time can also be performed.
以上述べたように、位相不平衡率UBPおよび振幅不平
衡率UBPが定量化できるので、実験。As mentioned above, the phase unbalance rate UBP and the amplitude unbalance rate UBP can be quantified, so experiments were conducted.
実績により得られる第7図に示すような正常領域を予め
判断基準として定めておき、判断の対象となる3相誘導
電動機の位相不平衡率UBPおよび振幅不平衡率UBA
の実測結果をプロットするか、または正常時における3
相誘導電動機の位相不平衡率UBPおよび振幅不平衡率
UBAを定量化しておき、実測時の値と直接比較するこ
とにより、3相誘導電動機の正常、異常を正確に判断す
ることができる。The normal region shown in Fig. 7 obtained from actual results is determined in advance as a judgment standard, and the phase unbalance rate UBP and amplitude unbalance rate UBA of the three-phase induction motor to be judged are determined.
Plot the actual measurement results or 3 during normal operation.
By quantifying the phase unbalance rate UBP and the amplitude unbalance rate UBA of the phase induction motor and directly comparing them with the actually measured values, it is possible to accurately determine whether the three-phase induction motor is normal or abnormal.
つぎに、うなり周波数fSにおけるパワースペクトル値
P(Is)と電源周波数foにおけるパワースペクトル
値P(fo)との比りとロータコイルのレヤーショート
、断線とのかかわりについて説明する。なお、供試電動
機の使用は以下のとおりである。Next, a description will be given of the relationship between the ratio of the power spectrum value P(Is) at the beat frequency fS and the power spectrum value P(fo) at the power supply frequency fo, and the layer short-circuit and disconnection of the rotor coil. The use of the test motor is as follows.
定格出力+3KW
定格電圧:4oov
定格電流:12A
極致 :6
定格回転数:1144rpm
同期回転数:1200rpm
電源周波数:60Hz
第8図(A)は3相誘導電動機の回転が正常である場合
の第1相の1次電流波形図であって、縦軸は振幅を、ま
た横軸は時間をそれぞれ示している。Rated output + 3KW Rated voltage: 4oov Rated current: 12A Maximum: 6 Rated rotation speed: 1144 rpm Synchronous rotation speed: 1200 rpm Power frequency: 60 Hz Figure 8 (A) shows the first phase when the rotation of the three-phase induction motor is normal. FIG. 1 is a primary current waveform diagram in which the vertical axis shows amplitude and the horizontal axis shows time.
第8図(B)はそのパワースペクトラムであって、縦軸
は実効値の百分率を、また横軸は周波数をそれぞれ示し
ている。FIG. 8(B) shows the power spectrum, where the vertical axis shows the percentage of the effective value and the horizontal axis shows the frequency.
第9図(A)は回転子巻線を不平衡にした場合の第1相
の1次電流波形図、第9図(B)はそのそのパワースペ
クトラムである。FIG. 9(A) is a first phase primary current waveform diagram when the rotor winding is unbalanced, and FIG. 9(B) is its power spectrum.
正常時の検出回転数は1144rpmであったので、す
べりSIは第(8)式に示すように0.0467になる
。Since the detected rotation speed during normal operation was 1144 rpm, the slip SI is 0.0467 as shown in equation (8).
そして、うなり周波数fs+は第(91式に示すように
54.411zとなる。Then, the beat frequency fs+ is 54.411z as shown in formula (91).
fs+ =6Qx (1−2X0.0467)=54.
4Hz ・・−+91第8図(A
)から明らかなようにこの場合には1次電流波形にうな
り波形は現れず、また、第8図(B)からは54.4
Hzのレベルは0であることがわかる。fs+ =6Qx (1-2X0.0467)=54.
4Hz...-+91 Figure 8 (A
), no beat waveform appears in the primary current waveform in this case, and from FIG. 8(B), 54.4
It can be seen that the Hz level is 0.
一方、異常時の検出回転数は1110rpmであったの
で、すベリS2は第0@式に示すように0.075にな
る。そして、うなり周波数fs2は第(11)式に示す
ように51Hzになる。On the other hand, since the rotation speed detected at the time of abnormality was 1110 rpm, the slippage S2 becomes 0.075 as shown in the 0@th formula. Then, the beat frequency fs2 becomes 51 Hz as shown in equation (11).
r s2 =60X (12XO1075)−51Hz
・・・(11)第9図(A)から
明らかなように、1次電流波形にうなり波形が現われ、
第9図(B)から明らかなように、511Izのところ
に9%程度のパワー、 スペクトルがみられ、これによ
りD=9%が知られ、回転の異常が検知できる。r s2 =60X (12XO1075)-51Hz
...(11) As is clear from Fig. 9 (A), a beat waveform appears in the primary current waveform,
As is clear from FIG. 9(B), a power and spectrum of about 9% can be seen at 511Iz, and from this, D=9% can be known and an abnormality in rotation can be detected.
このようにすれば、うなり周波数を正確に知ることがで
きるので、電源周波数におけるパワースペクトル強度と
の比により電動機の回転の異常を捉えることができる。In this way, since the beat frequency can be accurately known, abnormalities in the rotation of the motor can be detected from the ratio with the power spectrum intensity at the power supply frequency.
したがうて、実験、実績により得られる判断基準値を定
めてお(場合には、検出結果を判断基準値と直接比較す
ることにより、定量的な正常、異常判定が行なえる。こ
の結果、個人差なく電動機の診断ができ、電動機の重大
な故障を未然に防止することが可能となる。Therefore, by establishing judgment reference values obtained through experiments and actual results (in some cases, by directly comparing the detection results with the judgment reference values, quantitative judgments of normality and abnormality can be made. As a result, individual differences It is possible to diagnose the electric motor without any problems, and to prevent serious failures of the electric motor.
ここで、波形分析用周波数を電源周波数の256倍にし
、周波数分析用周波数を電源周波数の16倍にしている
理由について説明する。Here, the reason why the waveform analysis frequency is set to 256 times the power supply frequency and the frequency analysis frequency is set to 16 times the power supply frequency will be explained.
まず、波形分析用周波数を電源周波数の256倍にして
いるのは、波形分析精度を2度以下にして位相不平衡率
UBPおよび振幅不平衡率UBAの計測精度を高めて正
常領域と異常領域の臨界付近での誤判定を減少させるた
めであり、180倍より大きい例えば256倍にしたも
のである0周波数をさらに高くすれば精度が上がる。First of all, the reason why the waveform analysis frequency is set to 256 times the power supply frequency is to increase the measurement precision of the phase unbalance rate UBP and amplitude unbalance rate UBA by keeping the waveform analysis accuracy below 2 degrees and to distinguish between normal and abnormal areas. This is to reduce misjudgments near the criticality, and if the 0 frequency is made higher, which is greater than 180 times, for example, 256 times, the accuracy will increase.
一方、周波数分析用周波数を電源周波数の16倍にした
のは、つぎのような理由による。すなわち、周波数分析
を行うには少くとも数十サイクル分のデータが必要であ
るが、この数十サイクル分のデータを波形分析用周波数
でサンプリングして収集したのでは、メモリ13の容量
が膨大なものとなり、このメモリ13の容量を少くする
ためにサンプリング周波数を波形分析用周波数より低く
したものであり、メモリ13の容量に余裕があれば16
倍より高い周波数でサンプリングしてもよい。ただ、こ
の場合、サンプリング周波数の下限は電a周波数の8倍
程度になる。これより周波数が低くなると折返し誤差が
現われることになり、周波数分析精度が下がることにな
る。On the other hand, the reason why the frequency analysis frequency is set to 16 times the power supply frequency is as follows. In other words, data for at least several tens of cycles is required to perform frequency analysis, but if these tens of cycles' worth of data were sampled and collected at the waveform analysis frequency, the capacity of the memory 13 would be enormous. In order to reduce the capacity of this memory 13, the sampling frequency is lower than the waveform analysis frequency.
Sampling may be performed at a frequency higher than twice the frequency. However, in this case, the lower limit of the sampling frequency is about 8 times the electric frequency. If the frequency is lower than this, an aliasing error will appear, and the frequency analysis accuracy will decrease.
発明の効果
この発明の電動機診断装置は、3相電動機のステータコ
イルの正常、異常によって変化する位相不平衡率および
振幅不平衡率を求めて表示するとともに、ロータコイル
等の正常5異常によって変化するうなり周波数および電
源周波数における電動機1次電流のパワースペクトル強
度の比を求めて表示するようにしたため、位相不平衡率
、振幅不平衡率およびパワースペクトル強度の比を定量
的に比較することによりステータコイルの診断およびロ
ータコイル等の診断を個人差なく本装置のみで同時に正
確に行うことができる。Effects of the Invention The motor diagnostic device of the present invention determines and displays the phase unbalance rate and amplitude unbalance rate that change depending on whether the stator coil of a three-phase motor is normal or abnormal, and also changes depending on whether the rotor coil is normal or abnormal. Since the ratio of the power spectrum intensity of the motor primary current at the beat frequency and the power supply frequency is determined and displayed, the ratio of the phase unbalance rate, amplitude unbalance rate, and power spectrum intensity can be quantitatively compared. diagnosis of rotor coils, rotor coils, etc. can be performed simultaneously and accurately with this device alone, regardless of individual differences.
また、ステータコイル診断のための波形分析時よりロー
タコイル診断のための周波数分析時の方のA/D変換器
のサンプリング周波数を下げているため、すなわち、ロ
ータコイル診断のときはサンプリング周波数を低くして
いるため、数十サイクル程度のかなり多数のサイクル分
のデータ収集を行う必要がある周波数分析時においても
収集すべき総データ数はそれほど増加せず、メモリの容
量は小さくてすむことになる。In addition, the sampling frequency of the A/D converter is lower during frequency analysis for rotor coil diagnosis than during waveform analysis for stator coil diagnosis.In other words, the sampling frequency is lower for rotor coil diagnosis. Therefore, even during frequency analysis, which requires data collection for quite a large number of cycles (about several tens of cycles), the total number of data to be collected does not increase significantly, and the memory capacity can be small. .
第1図はこの発明の構成を示すブロック図、第′2゛図
はこの発明の一実施例のブロック図、第3図はその中央
処理装置のメインプログラムを示すフローチャート、第
4図は第3図におけるステークコイル診断の詳細なフロ
ーチャート、第5図は3相誘導電動機の1次電流の波形
図、第6図は第3図におけるロータコイル診断の詳細な
フローチャート、第7図は位相不平衡率および振幅不平
衡率とステータコイルの正當、異常との関連の説明図、
第8図および第9図は周波数分析結果とロータコイルの
正常、異常との関連の説明図である。
1・・・3相誘導電動機、2.3・・・変流器(電流検
出器)、6・・・パルスジェネレータ(回転検出器)、
8.9・・・A/D変換器、11・・・サンプリングパ
ルス発生器、12・・・中央処理装置、12A・・・周
波数設定手段、12B・・・第1のデータ収集手段、1
2C・・・位相差演算手段、12D・・・振幅演算手段
、12E・・・位相不平衝率演算手段、12F・・・振
幅不平衡率演算手段、12G・・・回転数演算手段、1
2H・・・第2のデータ収集手段、121・・・周波数
分析手段、12J・・・うなり周波数演算手段、12K
・・・スペクトル比演算手段、13・・・メモリ、14
.15・・・表示器
第2図
第 3 図
第5図
第6図
第7図
第8図
第9図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the invention, FIG. Figure 5 is a waveform diagram of the primary current of a three-phase induction motor, Figure 6 is a detailed flowchart of rotor coil diagnosis in Figure 3, Figure 7 is a phase unbalance rate. and an explanatory diagram of the relationship between amplitude unbalance rate and stator coil correctness and abnormality,
FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory diagrams of the relationship between frequency analysis results and whether the rotor coil is normal or abnormal. 1...3-phase induction motor, 2.3...Current transformer (current detector), 6...Pulse generator (rotation detector),
8.9... A/D converter, 11... Sampling pulse generator, 12... Central processing unit, 12A... Frequency setting means, 12B... First data collection means, 1
2C: Phase difference calculation means, 12D: Amplitude calculation means, 12E: Phase unbalance rate calculation means, 12F: Amplitude imbalance rate calculation means, 12G: Rotation speed calculation means, 1
2H...Second data collection means, 121...Frequency analysis means, 12J...Beat frequency calculation means, 12K
...spectral ratio calculation means, 13...memory, 14
.. 15... Display Figure 2 Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9
Claims (1)
相電動機の回転を検出する回転検出器と、前記電流検出
器の出力をサンプリングしてA/D変換するA/D変換
器と、前記A/D変換器にサンプリングパルスを与える
周波数可変型のサンプリングパルス発生器と、 前記サンプリングパルス発生器のサンプリングパルス周
波数を波形分析用周波数およびこの波形分析用周波数よ
りより低い周波数分析用周波数に選択的に設定する周波
数設定手段と、前記波形分析用周波数でサンプリングさ
れて前記A/D変換器より出力される波形データを波形
分析に必要なサイクル数だけ収集してメモリに蓄える第
1のデータ収集手段と、前記第1のデータ収集手段によ
って前記メモリに蓄えられた波形データから各相電流間
の位相差を求める位相差演算手段と、前記メモリに蓄え
られた波形データから各相電流の振幅を求める振幅演算
手段と、前記位相差演算手段によって求めた各相電流の
位相差の最大および最小のものの差から位相不平衡率を
求める位相不平衡率演算手段と、前記振幅演算手段によ
って求めた各相電流の振幅の最大および最小のものの差
から振幅不平衡率を求める振幅不平衡率演算手段と、前
記回転検出器の出力から前記3相電動機の回転数を求め
る回転数演算手段と、前記周波数分析用周波数でサンプ
リングパルスされて前記A/D変換器より出力される波
形データを周波数分析に必要なサイクル数だけ収集して
前記メモリに蓄える第2のデータ収集手段と、前記第2
のデータ収集手段によって前記メモリに蓄えられた波形
データをもとにして周波数分析を行う周波数分析手段と
、前記回転数演算手段によって求めた前記3相電動機の
回転数からうなり周波数を求めるうなり周波数演算手段
と、前記周波数分析手段による分析結果をもとにしてう
なり周波数のスペクトル強度と電源周波数のスペクトル
強度の比を求めるパワースペクトル比演算手段と、 前記位相不平衝率演算手段、振幅不平衡率演算手段およ
びパワースペクトル比演算手段の演算結果を表示する表
示器とを備えた電動機診断装置。[Claims] A current detector for detecting the primary current of a three-phase motor;
a rotation detector that detects the rotation of a phase motor; an A/D converter that samples the output of the current detector and converts it into A/D; and a frequency variable sampling type that provides a sampling pulse to the A/D converter. a pulse generator; a frequency setting means for selectively setting the sampling pulse frequency of the sampling pulse generator to a waveform analysis frequency and a frequency analysis frequency lower than the waveform analysis frequency; a first data collection means for collecting waveform data outputted from the A/D converter for a number of cycles necessary for waveform analysis and storing it in a memory; phase difference calculation means for calculating the phase difference between each phase current from the waveform data stored in the memory, amplitude calculation means for calculating the amplitude of each phase current from the waveform data stored in the memory, and each phase calculated by the phase difference calculation means. a phase unbalance rate calculation means for calculating a phase unbalance rate from the difference between the maximum and minimum phase differences of the current; and an amplitude unbalance rate from the difference between the maximum and minimum amplitudes of each phase current calculated by the amplitude calculation means an amplitude unbalance factor calculation means for calculating the rotation speed of the three-phase motor from the output of the rotation detector; and a sampling pulse at the frequency analysis frequency and output from the A/D converter. a second data collecting means for collecting waveform data for a number of cycles required for frequency analysis and storing the collected waveform data in the memory;
a frequency analysis means for performing frequency analysis based on the waveform data stored in the memory by the data collection means; and a beat frequency calculation for calculating a beat frequency from the rotation speed of the three-phase motor obtained by the rotation speed calculation means. means, power spectrum ratio calculating means for calculating the ratio of the spectral intensity of the beat frequency to the spectral intensity of the power supply frequency based on the analysis result by the frequency analyzing means; the phase unbalance factor calculating means; and the amplitude unbalance factor calculating means. An electric motor diagnostic device comprising means and a display for displaying the calculation results of the power spectrum ratio calculation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59276906A JPS61151477A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Apparatus for diagnosis of electromotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59276906A JPS61151477A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Apparatus for diagnosis of electromotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61151477A true JPS61151477A (en) | 1986-07-10 |
Family
ID=17576033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59276906A Pending JPS61151477A (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Apparatus for diagnosis of electromotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61151477A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007053842A (en) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Control device of motor |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59276906A patent/JPS61151477A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007053842A (en) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | Control device of motor |
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