JPS61151478A - Apparatus for diagnosis of electromoter - Google Patents

Apparatus for diagnosis of electromoter

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JPS61151478A
JPS61151478A JP59276907A JP27690784A JPS61151478A JP S61151478 A JPS61151478 A JP S61151478A JP 59276907 A JP59276907 A JP 59276907A JP 27690784 A JP27690784 A JP 27690784A JP S61151478 A JPS61151478 A JP S61151478A
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JP
Japan
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frequency
value
component
order
beat frequency
Prior art date
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Application number
JP59276907A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kuno
勉 久野
Soji Nishimura
荘治 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd, Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately perform diagnoisis, by performing quantitative comparison by displaying the componet ratio of the primary current of an electromotor in frequency and power source frequency changed by normality and abnormality of the rotor coil of a three-phase electromotor. CONSTITUTION:The primary current of a three-phase induction electromotor 1 is detected by current detector 2 and the rotation of the three-phase induction electromotor 9 is detected by a rotation detector 3 while the obtained signal respectively receives A/D conversion by A/D converters 4, 5. A central processing unit 7 collects wave form data outputted from the A/D converters 4, 5 to store the same in data memory 8 and performs various operations to calculate data for performing the diagnosis of the rotor coil of the three-phase induction electromotor 1 and displays the same on a display device to perform diagnosis.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は3相誘導電動機のロータコイルの眉間短絡(
レヤーショート)、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 applicable to the glabellar short circuit (
The present invention relates to an electric motor diagnostic device that can diagnose abnormalities such as layer shorts, wire breaks, and rotor bar wire breaks.

従来の技術 3相誘導電動機のロータコイル、ロータバーの断線、レ
ヤーシ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。
2. Description of the Related Art If a rotor coil or rotor bar of a three-phase induction motor breaks or a layer short occurs, smooth rotation will not be achieved and a serious failure will occur, so it is necessary to detect abnormalities in the rotor at an early stage.

このため、従来は、回転中のロータコイルの1相分の電
流波形をオシロスコープによって観察し、観察結果に基
づき、検査員がロータの異常の有無を判断していた。す
なわち、ロータに異常を来すと検出波形が正常時のもの
と異なることを利用して3相誘導電動機の異常を判断す
るのである。
For this reason, conventionally, the current waveform of one phase of the rotating rotor coil was observed using an oscilloscope, and based on the observation results, an inspector determined whether or not there was an abnormality in the rotor. That is, when an abnormality occurs in the rotor, the detected waveform is different from the normal one, which is used to determine whether the three-phase induction motor is abnormal.

しかしながら、このような波形観察による診断では、異
常の有無の判断基準の定量化が難しく、正確な診断を行
えないという問題があった。
However, in such a diagnosis based on waveform observation, it is difficult to quantify the criteria for determining the presence or absence of an abnormality, and there is a problem that accurate diagnosis cannot be made.

この発明の基礎となる電動機診断装置は、ロータコイル
等の異常の判断を定量的に行えるものであり、3相誘導
電動機の1次電流を電流検出器(変流器)で検出すると
ともに、3相誘導電動機の回転を回転検出器(パルスジ
エネレーク)で検出し、電流検出器および回転検出器の
出力を第1および第2のA/D変換器で固定周波数発振
器からのサンプリングパルスに基づいてそれぞれA/D
変換させるようにし、中央処理装置が第1のA/D変換
器から出力される1次電流の波形データをフーリエ変換
(周波数分析)に必要なサイクル数(例えば数十サイク
ル程度)だけ収集してデータメモリに蓄えるとともに、
第2のA/D変換器から出力される回転検出データを必
要なサイクル分だけ収集してデータメモリに蓄え、デー
タメモリに蓄えた電源周波数の数十サイクル分の波形デ
ータを読み出し、この全波形データを1サイクルとして
フーリエ変換することにより1次電流の周波数分析を行
い、また、データメモリに蓄えた回転検出データを読み
出してこの回転検出データから3相誘導電動機の回転数
を求め、さらにこの回転数からすべりを求めてうなり周
波数を求め、前記の周波数分析結果におけるうなり周波
数成分と電源周波数成分の比を求めて表示するような構
成にしている。そして、上記比の大きさによりロータコ
イルの異常を診断するようになっている。なお、うなり
周波数fBとは、電源周波数foとすべりSとにより、 f  =fax (1−’2XS)      ・・・
・・・[1)で求める周波数である。
The motor diagnostic device that forms the basis of this invention is capable of quantitatively determining abnormalities in rotor coils, etc., and detects the primary current of a three-phase induction motor with a current detector (current transformer). The rotation of the phase induction motor is detected by a rotation detector (pulse generator), and the outputs of the current detector and rotation detector are detected by the first and second A/D converters based on the sampling pulse from the fixed frequency oscillator. A/D respectively
The central processing unit collects the waveform data of the primary current output from the first A/D converter by the number of cycles (for example, about several tens of cycles) required for Fourier transform (frequency analysis). In addition to storing data in memory,
The rotation detection data output from the second A/D converter is collected for the necessary cycles and stored in the data memory, and the waveform data for several tens of cycles of the power supply frequency stored in the data memory is read out. Frequency analysis of the primary current is performed by Fourier transforming the data as one cycle, and the rotation detection data stored in the data memory is read out and the rotation speed of the three-phase induction motor is determined from this rotation detection data. The configuration is such that the beat frequency is determined by calculating the slip from a number, and the ratio between the beat frequency component and the power supply frequency component in the frequency analysis result is determined and displayed. Then, an abnormality in the rotor coil is diagnosed based on the magnitude of the above ratio. Note that the beat frequency fB is determined by the power supply frequency fo and the slip S, as f = fax (1-'2XS)...
...This is the frequency found in [1].

発明が解決しようとする問題点 上記の電動機診断装置は離散的なフーリエ変換を行うも
のであり、電源周波数およびうなり周波数が固定周波数
発振器のサンプリングパルスと同期していなければ、各
々の成分あ値は正確なものとならず、一般に画周波数は
サンプリングパルスには同期していない。すなねら、離
散的なフーリエ変換のみ、その値が得られるものである
Problems to be Solved by the Invention The motor diagnostic device described above performs discrete Fourier transform, and if the power supply frequency and beat frequency are not synchronized with the sampling pulse of the fixed frequency oscillator, the maximum value of each component will be The image frequency is generally not synchronized with the sampling pulse. In other words, only the discrete Fourier transform can provide that value.

この発明は、電源周波数およびうなり周波数ならびにそ
れらの成分の値を正確に求めてパワースペクトルのうな
り周波数成分と電源周波数成分の比を正確に求めること
ができて異常診断の精度を高めることができる電動機診
断装置を提供することを目的とする。
This invention provides an electric motor that can accurately determine the power supply frequency, beat frequency, and the values of those components, and accurately determine the ratio of the power supply frequency component to the power supply frequency component of the power spectrum, thereby increasing the accuracy of abnormality diagnosis. The purpose is to provide diagnostic equipment.

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@ (1)の1次電流を検出する電流検出器(2
)と、前記3相電動機(1)の回転数を検出する回転検
出器(3)と、前記電流検出器(2)の出力から周波数
分析用波形データを収集するとともに前記回転検出器(
3)の出力から回転検出データを収集するデータ収集部
(1)と、 このデータ収集部(1)によって収集した周波数分析用
波形デ゛−夕をフーリエ変換することにより周波数分析
を行う周波数分析手段(II)と、前記周波数分析手段
(I[)による分析結果から最大となる第1の極大点次
数を見つける電源周波数用極大点探索手段(I[[)と
、前記分析結果における前記第1の極大点次数の前後の
次数の成分の値の大小を比較する電源周波数用比較手段
(IV)と、この電源周波数用比較手段(IV)の比較
結果に基づき前記第1の極大点次数の成分の値と前記第
1の極大点次数の前後の次数の成分のいずれか大きい方
の値とから電源周波数の成分の値を求める電源周波数用
補正演算手段(V)と、前記データ収集部(1)によっ
て収集した回転検出データからうなり周波数に対応する
次数を求める次数算出手段(Vl)と、 前記周波数分析手段(II)による分析結果から前記次
数算出手段(Vl)によって求めたうなり周波数に対応
する次数付近で成分の値が最大となる第2の極大点次数
を見つけるうなり周波数用極大点探索手段(■)と、前
記分析結果における前記第2の極大点次数の前後の次数
の成分の値の大小を比較するうなり周波数用比較手段(
■)と、このうなり周波数用比較手段(■)の比較結果
に基づき前記第2の極大点次数の成分の値と前記第2の
極大点次数の前後の次数の成分のいずれか大きい方の値
とからうなり周波数成分の値を求めるうなり周波数用補
正演算手段(IX)と、前記うなり周波数の成分の値と
前記電源周波数の成分の値との比を求めて出力する出力
手段(X)とを備える構成にしたことを特徴とする。こ
の場合、データ収集部■は、A/D変換器4,5.固定
周波数発振器6.データメモリ8などで構成され、他の
各手段■〜Xは中央処理装置(後述)によって実現され
る。
Means for Solving the Problems As shown in FIG.
Current detector (2) that detects the primary current of phase electric @ (1)
), a rotation detector (3) that detects the rotation speed of the three-phase electric motor (1), and a rotation detector (3) that collects waveform data for frequency analysis from the output of the current detector (2).
3); a data collection unit (1) that collects rotation detection data from the output of the data collection unit (1); and a frequency analysis means that performs frequency analysis by Fourier transforming the frequency analysis waveform data collected by the data collection unit (1). (II), power frequency maximum point searching means (I[[) for finding the maximum first local maximum point degree from the analysis result by the frequency analysis means (I[)); A comparison means (IV) for power frequency compares the magnitude of the values of components of orders before and after the maximum point order, and a comparison means (IV) for power frequency compares the values of the components of the first maximum point order based on the comparison result of the comparison means (IV) for power supply frequency. power supply frequency correction calculation means (V) for calculating the value of the power supply frequency component from the value and the larger value of the components of orders before and after the first local maximum point order; and the data collection unit (1). an order calculation means (Vl) that calculates an order corresponding to the beat frequency from the rotation detection data collected by; and an order corresponding to the beat frequency calculated by the order calculation means (Vl) from the analysis result by the frequency analysis means (II). A beat frequency maximum point search means (■) for finding a second local maximum point order in which the value of the component is maximum in the vicinity, and a magnitude of the values of components of orders before and after the second local maximum point order in the analysis result. Beat frequency comparison means (
Based on the comparison result of the beat frequency comparison means (■), the value of the component of the second maximum point order or the component of the order before or after the second maximum point order, whichever is larger. a beat frequency correction calculation means (IX) for calculating the value of the beat frequency component from the above, and an output means (X) for calculating and outputting the ratio between the value of the beat frequency component and the value of the power supply frequency component. It is characterized by having a configuration in which it is equipped with. In this case, the data collection section (2) includes A/D converters 4, 5 . Fixed frequency oscillator6. It is composed of a data memory 8 and the like, and the other means (1) to (X) are realized by a central processing unit (described later).

作用 このように、この発明の電動機診断装置は、3相電動機
のロータコイル等の正常、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次電流成分
比を求めて表示するようにしたため、上記比を定量的に
比較することによりロータコイル等の診断を個人差なく
正確に行うことができる。
As described above, the motor diagnostic device of the present invention determines and displays the motor primary current component ratio at the beat frequency and power supply frequency, which vary depending on whether the rotor coil of the three-phase motor is normal or abnormal. By quantitatively comparing the above ratios, it is possible to accurately diagnose rotor coils, etc., regardless of individual differences.

また、フーリエ変換による周波数分析結果をもとにして
、極大点演算手段、比較手段、補正演算手段によって、
電源周波数およびうなり周波数の成分の値のサンプリン
グ周波数との非同期による誤差を補正しているため、電
源周波数、うなり周波数における成分の値を正確に求め
ることができ、診断精度を高めることができる。
In addition, based on the frequency analysis results by Fourier transform, the maximum point calculation means, comparison means, and correction calculation means are used to calculate the
Since errors due to non-synchronization of the power supply frequency and beat frequency component values with the sampling frequency are corrected, the component values at the power supply frequency and beat frequency can be accurately determined, and diagnostic accuracy can be improved.

実施例 この発明の一実施例を第2図ないし第8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1次電流を電流検出器(
変流器)2で検出するとともに、3相誘導電動機1の回
転を回転検出器(パルスジェネレータ)3で検出し、得
られた信号をA/D変換器4,5でそれぞれA/D変換
するように構成している。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8. As shown in Fig. 2, this electric motor diagnostic device has the following features:
The primary current of the three-phase induction motor 1 to be diagnosed is measured using a current detector (
At the same time, the rotation of the three-phase induction motor 1 is detected by a rotation detector (pulse generator) 3, and the obtained signals are A/D converted by A/D converters 4 and 5, respectively. It is configured as follows.

このA/D変換器4,5のA/D変換処理は、固定周波
数発振器6からのサンプリングパルスに従って行われ、
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32倍の周波数に設定六個 J、  、−J−1ご
デ、・ス 中央処理装置7は、A/D変換器4,5から出力される
波形データを各々収集してデータメモリ8に蓄え、デー
タメモリ8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相誘導電動機のロータコイルの診断
(レヤーショート。
The A/D conversion processing of the A/D converters 4 and 5 is performed according to the sampling pulse from the fixed frequency oscillator 6,
When diagnosing the rotor coil (during frequency analysis), set the frequency to 32 times the power supply frequency, for example. By collecting each waveform data and storing it in the data memory 8, and performing various calculations based on the waveform data stored in the data memory 8, the rotor coil of the three-phase induction motor is diagnosed (layer short).

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9に表示するようになっている。
This data is displayed on the display 9.

なお、10はロータコイルの診断を行うためのプログラ
ムを記憶しているプログラムメモリである。
Note that 10 is a program memory that stores a program for diagnosing the rotor coil.

以下、この電動機診断装置の動作を第3図ないし第8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 8.

中央処理装置7は、第3図に示すように、まずフーリエ
変換に必要な数(電源周波数の数十サイクル分、例えば
64サイクル分)のデータ、すなわち、32X64=2
048個だけA/D変換器4.5から波形データD1.
および回転検出データD2を収集してデータメモリ8に
蓄える(ステップW、)。
As shown in FIG. 3, the central processing unit 7 first generates the necessary number of data for the Fourier transform (several tens of cycles of the power supply frequency, for example, 64 cycles), that is, 32×64=2
048 waveform data D1.5 from the A/D converter 4.5.
and rotation detection data D2 are collected and stored in the data memory 8 (step W).

ついで、データメモリ8から波形データD1を読み出し
て周波数分析(2048個の波形データを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1次電流の
パワースペクトラムを求める(ステップW2)。
Next, the power spectrum of the primary current is obtained by reading out the waveform data D1 from the data memory 8 and performing frequency analysis (Fourier transform is performed using 2048 pieces of waveform data as one cycle) (step W2).

この場合、周波数分析結果は、定格電源周波数rpoが
60Hz、サンプリング周波数が60X321)z、離
数的フーリエ変換の波形データ数が2048個、すなわ
ち電源周波数の64サイクル分であるとすると、第6図
に示すように基本波周波数を60/641)zとする各
次調波成分の値として得られることになり、6 ’O/
 641)z毎の周波数成分の値が得られることになる
In this case, the frequency analysis results are as shown in Fig. 6, assuming that the rated power supply frequency rpo is 60 Hz, the sampling frequency is 60 x 321) z, and the number of discrete Fourier transform waveform data is 2048, that is, 64 cycles of the power supply frequency. As shown in , it is obtained as the value of each harmonic component with the fundamental frequency as 60/641)z, and 6'O/
641) The value of the frequency component for each z is obtained.

ついで、前ステップW2の周波数解析結果をもとにして
、第4図のフローチャートに示す演算を行って正確な電
源周波数f、およびその周波数成分の値を求める(ステ
ップW3:詳細な説明は第4図に関連して説明する)。
Next, based on the frequency analysis results in the previous step W2, calculations shown in the flowchart of FIG. (explained in relation to the figure).

このステップW3を実行するのは、ステップW2の周波
数分析では、電源周波数が定格電源周波数の60Hzで
一定であるのではなく、例えば59〜61Hzの範囲内
で時々刻々変動し、例えば電源周波数が59.51)z
のときにデータ収集を行ったときにも分析結果としては
64次(m=64)の成分、すなわち60)1zの成分
の値しか得られず、正確な電源周波数における値が出な
いためであり、上記ステップW3の演算を行うことによ
り、正確な電源周波数を求め、正確な電源周波数成分の
値A、を求めるのである。
This step W3 is executed because, in the frequency analysis of step W2, the power supply frequency is not constant at 60Hz, which is the rated power supply frequency, but fluctuates from time to time within the range of 59 to 61Hz, for example, when the power supply frequency is 59Hz. .51)z
This is because even when data was collected at the time of the analysis, only the value of the 64th order (m=64) component, that is, the 60)1z component, was obtained, and the value at the accurate power frequency was not obtained. , by performing the calculation in step W3 above, an accurate power supply frequency is determined, and an accurate value A of the power supply frequency component is determined.

ついで、データメモリ8からデータD2を読み出し、デ
ータD2が「1」となるタイミングからデータD2が例
えばつぎに「1」となるタイミングまでの期間内のサン
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3から出力されるパルス数とによっ
て3相誘導電動機1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ペリSを算出し、さらに電源
周波数f、の次数rnp(ステップW3で求めたもの)
とすベリSとを用いて、うなり周波数fBoの次数mB
Oを求める(ステップW4)。
Next, the data D2 is read from the data memory 8, the number of sampling data within a period from the timing when the data D2 becomes "1" to the timing when the data D2 becomes "1" next, for example, is calculated, and this number of sampling data and the sampling data are counted. The rotation speed N (rpm) of the three-phase induction motor 1 is determined from the frequency and the number of pulses output from the pulse generator 3 per one rotation of the three-phase induction motor 1, and further, this rotation speed N and the synchronous rotation speed Ns (rpm) are calculated. ), calculate the periphery S by performing the calculation shown in the following equation, and further calculate the order rnp of the power supply frequency f (obtained in step W3).
The order mB of the beat frequency fBo is calculated using
O is determined (step W4).

ついで、ステップW2の周波数解析結果および前ステッ
プW4で求めたうなり周波数rsoの次数msoとをも
とにして、第5図のフローチャートに示す演算を行って
正確なうなり周波数rBおよびその周波数成分の値A8
を求める(ステップW5:詳細な説明は第5図に関連し
て説明する)。
Next, based on the frequency analysis result in step W2 and the order mso of the beat frequency rso obtained in the previous step W4, calculations shown in the flowchart of FIG. 5 are performed to obtain an accurate beat frequency rB and the value of its frequency component. A8
(Step W5: Detailed explanation will be given in conjunction with FIG. 5).

このステップW5を実行するのは、うなり周波数f8が
60 / 64 Hzの整数倍の周波数になっておらず
、うなり周波数fBにおける正確な値が得られないため
であり、上記ステップW、の演算を行うことにより正確
なうなり周波数を求め、正確なうなり周波数成分の値A
8を求めるのである。
This step W5 is executed because the beat frequency f8 is not an integral multiple of 60/64 Hz, and an accurate value at the beat frequency fB cannot be obtained, so the calculation in step W is performed. The accurate beat frequency is obtained by performing the following steps, and the accurate beat frequency component value A
We are looking for 8.

ついで、うなり周波数成分の値ABと電源周波数成分の
値A、の比りを次式の演算により求め、この比りをうな
り周波数f8とともにプリンタなどの出力装置(CRT
、プリンタ等)9に出力する(ステップW6)。
Next, the ratio between the value AB of the beat frequency component and the value A of the power supply frequency component is calculated by the following equation, and this ratio is output to an output device such as a printer (CRT) together with the beat frequency f8.
, printer, etc.) 9 (step W6).

つぎに、第3図におけるステップW3の演算を第4図の
フローチャートに基づいて説明す為。ま−?つ4ksp
%、’mm島り鰭r+whJfr−j−ツ噛、InWh
−(=64)付近で、その成分の値が最大となる次数を
見つける。そして、この次数をInl  (mlは整数
)、その周波数をrl、その成分の値をV(ml)とす
る。
Next, the calculation in step W3 in FIG. 3 will be explained based on the flowchart in FIG. 4. Ma-? 4ksp
%,'mm island fin r+whJfr-j-tsu bite, InWh
Find the order where the value of the component is maximum around -(=64). Then, let this order be Inl (ml is an integer), its frequency be rl, and the value of its component be V (ml).

ついで、(m I−1)次の成分の値V(m+  1)
と(m、+1)次の成分の値V(mt+1)とを比較し
、 V(ml−1)≧■(m1+1)  ・旧・・(2)の
ときには、 k=V(ml)/V(m、−1)   −旧−+31“
d=1/ (k+1)          ・・・・・
・(4)Ap =V (ml ) / (yc d/a
+nπd) −−+51f、=f1 (1−67m1)
     −旧−(er1mP=m1 (1−67m1
)    ・・・・・・(7)の各演算(rnpは実数
)を行い、正確な電源周波数r、とこの電源周波数f、
の成分の値A、とその次数m、を求める。
Then, the value of the next (m I-1) component V(m+1)
and (m, +1) and the value of the next component V (mt+1), and when V (ml-1) ≧ ■ (m1 + 1) - Old... (2), k = V (ml) / V ( m, -1) -old-+31"
d=1/ (k+1)...
・(4) Ap = V (ml) / (yc d/a
+nπd) −-+51f, = f1 (1-67m1)
-Old-(er1mP=m1 (1-67m1
) ・・・・・・Perform each operation in (7) (rnp is a real number) and find the accurate power supply frequency r, this power supply frequency f,
Find the value A of the component and its order m.

一方、上記比較の結果、 V (ml −1)<V (m+、+ 1)   ・・
・・・・(8)のときには、 に=V(m、)/V(ml+1)    ・・自・−(
(1)d=1/(k+1)             
 ・・・・・・QlllAp =V  (ml )  
/  (πd/a+nrtd)  −Qυr、=f、 
 (1−d/m、)       −−−−−−021
mp=ml  (1d/m1)       −−Qm
の各演算(rnpは実数)を行って電源周波数r、。
On the other hand, as a result of the above comparison, V (ml -1)<V (m+, + 1)...
...When (8), = V (m,) / V (ml + 1) ... Self - (
(1) d=1/(k+1)
...QllAp = V (ml)
/ (πd/a+nrtd) −Qυr,=f,
(1-d/m,) -------021
mp=ml (1d/m1) --Qm
(rnp is a real number) and calculates the power supply frequency r.

電源周波数〔、の成分の値Δ32次数m、を求める。The value Δ32nd order m of the component of the power supply frequency [, is determined.

つぎに、第3図におけるステップW、の演算を第5図の
フローチャートに基づいて説明する。まず、うなり周波
数fBOに対応する次数mho付近でその成分の値が最
大となる次数を見つける。
Next, the calculation in step W in FIG. 3 will be explained based on the flowchart in FIG. 5. First, an order whose component value is maximum near the order mho corresponding to the beat frequency fBO is found.

そして、この次数をm2  (m2は整数)、その周波
数をf2、その成分の値をV、 (m−2)とする。
Then, let this order be m2 (m2 is an integer), its frequency be f2, and the value of its component be V, (m-2).

ついで、(m2−1)次の成分の値V (rn 1−1
)と(m2+1)次°の成分の値V (m 2 +l 
)とを比較し、 V (rr+z  1 ) ≧V C’rn2 + 1
 )   ・・・・・・041のときには、 k −V (m2 ) / V (m2 1.)   
川−αりd=1/(k+1)            
 ・・・・・・叫AB =V  (m2 )  / (
πd/5ind)   −・・・−Q71fB= f2
 (1−d/m2)      ・・・・・−Qlの各
演算を行い、正確なうなり周波数fBとこのうなり周波
数f、の成分の値A8とを求める。
Then, the value of the next (m2-1) component V (rn 1-1
) and the value of the (m2+1) degree component V (m2+l
), and V (rr+z 1 ) ≧V C'rn2 + 1
)......041, k - V (m2) / V (m2 1.)
River −α d=1/(k+1)
・・・・・・Scream AB =V (m2) / (
πd/5ind) -...-Q71fB= f2
(1-d/m2) . . . -Ql is performed to obtain the accurate beat frequency fB and the value A8 of the component of this beat frequency f.

一方、上記比較の結果、 V (m2−1)<V (m2+ l)   ・・−−
−−α匂のときには、 k=V (m2) /V (m2 +1)   −−Q
md=1/ (k+1)          ・・・(
21)AB =V (m2 ) / <n d/aln
πd) −(22)r、=r2 (1−d/m2)  
   ・ (23)の各演真を行ってうなり周波数fP
、うなり周波数fBの成分の値A8を求める。
On the other hand, as a result of the above comparison, V (m2-1)<V (m2+ l) ・・−
−−α When the odor is present, k=V (m2) /V (m2 +1) −−Q
md=1/ (k+1) ...(
21) AB = V (m2) / <nd/aln
πd) −(22)r, = r2 (1-d/m2)
・ Perform each demonstration of (23) to find the beat frequency fP
, the value A8 of the component of the beat frequency fB is determined.

つぎに、うなり周波数f8におけるパワースペクトル値
P (fB)と電源周波数f、におけるパワースペクト
ル値P (f、)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, the ratio between the power spectrum value P (fB) at the beat frequency f8 and the power spectrum value P (f,) at the power supply frequency f, and the layer short of the rotor coil. The relationship with disconnection will be explained. The use of the test motor is as follows.

定格出カニ3KW 定格電圧:400V 定格電流:12A 極数  =6 定格回転数:1)44rpm 同期回転数:1200rpm 電源周波数:60Hz 第7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: 400V Rated current: 12A Number of poles = 6 Rated rotation speed: 1) 44 rpm Synchronous rotation speed: 1200 rpm Power frequency: 60 Hz Figure 7 (A) shows the case where the rotation of the 3-phase induction motor is normal. FIG. 2 is a diagram of the primary current waveform of the first phase of FIG.

第7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、まな横軸は周波数をそれぞれ示し
ている。
FIG. 7(B) shows the power spectrum, where the vertical axis shows the percentage of the effective value and the horizontal axis shows the frequency.

第8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8図(B)はそのそのパワースペ
クトラムである。
FIG. 8(A) is a first phase primary current waveform diagram when the rotor winding is unbalanced, and FIG. 8(B) is its power spectrum.

正常時の検出回転数は1)44rpmであったので、す
べりSIは第(24)式に示すように0.0467そし
て、うなり周波数fB1は第(25)式に示すように5
4.41)zとなる。
The detected rotation speed during normal operation was 1) 44 rpm, so the slip SI was 0.0467 as shown in equation (24), and the beat frequency fB1 was 5 as shown in equation (25).
4.41) z.

rBl=60x (L−2x0.0467)=54.4
Hz          ・・(25)第7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7図(B)からは54.4 Hz
のレベルは0であることがわかる。
rBl=60x (L-2x0.0467)=54.4
Hz...(25) As is clear from Figure 7 (A), no beat waveform appears in the primary current waveform in this case, and from Figure 7 (B), 54.4 Hz
It can be seen that the level of is 0.

一方、異常時の検出回転数は1)10rpmであったの
で、すべりS2は第(26)式に示すように0.075
になる。そして、うなり周波数fB2は第(27)式に
示すように51Hzになる。
On the other hand, the detected rotation speed at the time of abnormality was 1) 10 rpm, so the slip S2 was 0.075 as shown in equation (26).
become. Then, the beat frequency fB2 becomes 51 Hz as shown in equation (27).

f s2−6Qx (12X0.O75)=51Hz 
         ・・127)第8図(A)から明ら
かなように、1次電流波耳イl−、二、九rM油窮礒く
丁目手−j1負司QrEfl(Q)端1八日HD―かな
ように、51Hz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。
f s2-6Qx (12X0.O75)=51Hz
...127) As is clear from Fig. 8 (A), the primary current wave is 1-, 2, 9 rM oil cramped chome-j1 negative QrEfl (Q) end 18-day HD-. As shown, a power spectrum of about 9% is seen at 51 Hz, and from this, D=9% is 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。した
がって、実験、実績により得られる判断基準値を定めて
おく場合には、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(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。
In this way, the beat frequency can be accurately known, and abnormalities in the rotation of the motor can be detected from the ratio with the power spectrum at the power supply frequency. Therefore, if a criterion value obtained through experimentation or actual results is determined, a quantitative determination of normality or abnormality can be made by directly comparing the detection result with the criterion value. As a result, it is possible to diagnose the electric motor, which differs from person to person, and to prevent serious failures of the electric motor.

また、フーリエ変換結果をさらに処理して電源周波数お
よびうなり周波数ならびにそれらの成分の値を正確に求
めるようにしているので、フーリエ変換のサンプリング
周波数と電源周波数およびうなり周波数との非同期によ
る誤差をなくすことができ、各周波数成分の比をきわめ
て正確に求めることができ、異常診断の信頼性を高める
ことができる。
In addition, since the Fourier transform results are further processed to accurately determine the values of the power supply frequency, beat frequency, and their components, errors due to non-synchronization between the sampling frequency of the Fourier transform and the power supply frequency and beat frequency can be eliminated. The ratio of each frequency component can be determined extremely accurately, and the reliability of abnormality diagnosis can be improved.

発明の効果 この発明の電動機診断装置は、3相電動機のロータコイ
ル等の正常、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次電流の成分比を求めて表
示するようにしたため、上記比を定量的に比較すること
によりロータコイル等の診断を個人差なく正確に行うこ
とができる。
Effects of the Invention The motor diagnostic device of the present invention determines and displays the component ratio of the motor primary current at the beat frequency and power supply frequency, which vary depending on whether the rotor coil of the three-phase motor is normal or abnormal. By making quantitative comparisons, it is possible to accurately diagnose rotor coils, etc., regardless of individual differences.

また、フーリエ変換結果をさらに処理して電源周波数お
よびうなり周波数周波数ならびにそれらの成分の値を正
確に求めるようにしているので、フーリエ変換のサンプ
リング周波数と電源周波数およびうなり周波数との非同
期による誤差をなくすことができ、各周波数成分の比を
きわめて正確に求めることができ、異常診断の信頼性を
高めることができる。
In addition, the Fourier transform results are further processed to accurately determine the values of the power supply frequency, beat frequency, and their components, eliminating errors caused by asynchrony between the sampling frequency of the Fourier transform and the power supply frequency and beat frequency. The ratio of each frequency component can be determined extremely accurately, and the reliability of abnormality diagnosis can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図における要部の詳細なフローチャート、第5図
は同じく第3図における要部の詳細なフローチャート、
第6図はフーリエ変換結果の説明図、第7図および第8
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・・・電流検出器、3・・
・回転検出器、■・・・データ収集部、■・・・周波数
分析手段、■・・・電源周波数用極大点探索手段、■・
・・電源周波数用比較手段、■・・・電源周波数用補正
演算手段、■・・・次数算出手段、■・・・うなり周波
数用極大点探索手段、■・・・うなり周波数用比較手段
、■・・・うなり周波数用補正演算手段、X・・・出力
手段3相電會磨骨 第1図 第4図 第5図 第6図 第7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. 3 is a flowchart showing the main program of the central processing unit, and FIG. 4 is the same as that shown in FIG. A detailed flowchart of the main parts, Fig. 5 is a detailed flowchart of the main parts in Fig. 3,
Figure 6 is an explanatory diagram of the Fourier transform results, Figures 7 and 8
The figure is an explanatory diagram of the relationship between frequency analysis results and whether the rotor coil is normal or abnormal. 1... 3-phase induction motor, 2... current detector, 3...
・Rotation detector, ■...Data collection unit, ■...Frequency analysis means, ■...Local maximum point search means for power frequency, ■...
... Comparison means for power supply frequency, ■ ... Correction calculation means for power supply frequency, ■ ... Order calculation means, ■ ... Maximum point search means for beat frequency, ■ ... Comparison means for beat frequency, ■ . . . Beating frequency correction calculation means,

Claims (1)

【特許請求の範囲】 3相電動機(1)の1次電流を検出する電流検出器(2
)と、前記3相電動機(1)の回転数を検出する回転検
出器(3)と、前記電流検出器(2)の出力から周波数
分析用波形データを収集するとともに前記回転検出器(
3)の出力から回転検出データを収集するデータ収集部
(1)と、 このデータ収集部( I )によって収集した周波数分析
用波形データをフーリエ変換することにより周波数分析
を行う周波数分析手段(II)と、前記周波数分析手段(
II)による分析結果から定格電源周波数に対応する次数
付近で成分の値が最大となる第1の極大点次数を見つけ
る電源周波数用極大点探索手段(III)と、前記分析結
果における前記第1の極大点次数の前後の次数の成分の
値の大小を比較する電源周波数用比較手段(IV)と、こ
の電源周波数用比較手段(IV)の比較結果に基づき前記
第1の極大点次数の成分の値と前記第1の極大点次数の
前後の次数の成分のいずれか大きい方の値とから電源周
波数の成分の値を求める電源周波数用補正演算手段(V
)と、 前記データ収集部( I )によって収集した回転検出デ
ータからうなり周波数に対応する次数を求める次数算出
手段(VI)と、 前記周波数分析手段(II)による分析結果から前記次数
算出手段(VI)によって求めたうなり周波数に対応する
次数付近で成分の値が最大となる第2の極大点次数を見
つけるうなり周波数用極大点探索手段(VII)と、前記
分析結果における前記第2の極大点次数の前後の次数の
成分の値の大小を比較するうなり周波数用比較手段(V
III)と、このうなり周波数用比較手段(VIII)の比較
結果に基づき前記第2の極大点次数の成分の値と前記第
2の極大点次数の前後の次数の成分のいずれか大きい方
の値とからうなり周波数成分の値を求めるうなり周波数
用補正演算手段(IX)と、 前記うなり周波数の成分の値と前記電源周波数の成分の
値との比を求めて出力する出力手段(X)とを備えた電
動機診断装置。
[Claims] A current detector (2) that detects the primary current of a three-phase motor (1).
), a rotation detector (3) that detects the rotation speed of the three-phase electric motor (1), and a rotation detector (3) that collects waveform data for frequency analysis from the output of the current detector (2).
a data collection unit (1) that collects rotation detection data from the output of 3), and a frequency analysis means (II) that performs frequency analysis by Fourier transforming the frequency analysis waveform data collected by this data collection unit (I). and the frequency analysis means (
power frequency maximum point searching means (III) for finding a first local maximum point order in which the value of a component is maximum near the order corresponding to the rated power frequency from the analysis result according to II); power frequency comparison means (IV) that compares the magnitude of the values of the components of the orders before and after the local maximum point order; power frequency correction calculation means (V
), an order calculation means (VI) for calculating the order corresponding to the beat frequency from the rotation detection data collected by the data collection section (I), and an order calculation means (VI) for calculating the order corresponding to the beat frequency from the rotation detection data collected by the data collection section (I); ), a beat frequency maximum point search means (VII) for finding a second local maximum point order in which the value of the component is maximum near the order corresponding to the beat frequency obtained by Beat frequency comparison means (V
III) and the comparison result of this beat frequency comparison means (VIII), the value of the component of the second local maximum point order or the value of the component of the orders before or after the second local maximum point order, whichever is larger. a beat frequency correction calculation means (IX) for calculating the value of the beat frequency component from the above, and an output means (X) for calculating and outputting the ratio of the value of the beat frequency component and the value of the power supply frequency component. Equipped with electric motor diagnostic equipment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017217069A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-21 株式会社日立製作所 Rotor diagnostic apparatus, rotor diagnostic method, and rotor diagnostic program

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