JPS6359748A - 電動機巻線の吸湿度測定方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流または交流電動機の巻線の吸湿度測定
方法に関し、特に吸湿による電動機巻線の突発的な絶縁
破壊事故を未然に防止できるオンライン吸湿度測定方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電動機の巻線絶縁材等が吸湿すると、その電動
機の絶縁破壊電圧は著しく低下するといわれており、万
一、使用中の電動機が吸湿して絶縁破壊が起きると、例
えば製鉄工場における圧延機や集塵機、或いは発電所に
おけるタービン発電機などのように、特に連続運転が必
要とされる重要機器の突発的な停止を招き、生産上の大
きな損失となるばかりか場合によっては災害や公害を発
生することにもなりかねない。

そこで、電動機巻線の吸湿度は常に厳密に管理する必要
がある。従来は、各種の電動機のうち、高圧交流電動機
に関しては、その固定子巻線の吸湿度測定法として、「
成極指数測定（ＰＩ測測定」が普及している。これは、
交流電動機の停止状態において、その固定子の巻線に直
流電圧（ＥＶ）を印加することにより巻線に流れる充電
電流の変化量から巻線絶縁材の乾燥状態を評価するもの
である。

すなわち、巻線の絶縁材の多くはその内部に空隙があり
、これらが一種の複合誘電体を構成している。これに第
４図のような回路で直流電圧Ｅｖを印加すると、絶縁材
１．、には洩れ電流以外に電荷が乱雑な状態から電界の
方向に配列するための電流が流れるので、電流ｉは第５
図のように時間の経過とともに減衰する。この場合の１
分経過時の電流値ｉ、を１０分経過時の電流値ｉ、。で
除した値（ｉ、／ｉ、、）を、成極指数（ＰＩ）と呼び
、ＰＩ＞２．５を乾燥状態と評価している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような従来の電動機巻線の吸湿度測定方法
にあっては、先ず第１に、電動機運転中の吸湿状態が不
明であるという問題点がある。また、測定時に空気が乾
燥していて相対湿度ＲＨが低いと、見掛は上はＰＩが良
い値を示し正しい評価が出来ない場合がある。更にまた
、低圧の直流電動機については、ＰＩ測測定行っている
ものは少なく、停止時に絶縁抵抗の測定を行うものが多
いが、一般に電動機停止後数時間は、巻線温度の低下に
伴い絶縁抵抗は上昇するといわれており、測定時間によ
っては正しい評価が出来ない場合があるという問題点も
ある。

この発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、電動機の運転中の巻線温度の変化に対
する絶縁抵抗の変化特性を求めて、これを湿度変化に対
応させることにより、交流・直流の別を問わず、また湿
度に左右されず、運転状態での電動機巻線の吸湿程度を
自動判定するオンライン吸湿度測定方法を提供すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明の電動機巻線の吸湿度測定方法は、絶縁測定手
段と巻線温度測定手段を用いて運転状態における電動機
巻線の絶縁抵抗と温度の変化を所定の時間間隔で検出し
、その検出毎に前記温度変化に応じた絶縁抵抗モデル値
を求めて、そのモデル値と絶縁抵抗実測値とに基づき絶
縁抵抗／温度特性値を算出すると共に、得られた所定個
数の絶縁抵抗／温度特性値の時系列データから湿度変化
に対応させて湿度上昇時の代表値と湿度下降時の代表値
とを選定し、これら両代表値の積算値に基づき巻線吸湿
度を評価する。

〔作用〕

電動機運転状態において所定の時間間隔で実測して得た
巻線の絶縁抵抗／温度特性値と、理論式から演算して得
たそのモデル値との比を時系列で求めるとともに、その
中から湿度が上昇中の場合と下降中の場合とにつき、そ
れぞれに対応させて代表値を選び、その代表値の積と所
定の判断基準値とを比較して、巻線の吸湿程度を判定す
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図とともに説明する。

第１図はこの発明を適用する吸湿度測定装置１の概略構
成を示し、直流電動機２の吸湿度を評価するためのもの
であり、運転中の電機子巻線３の絶縁抵抗を測定するオ
ンライン絶縁抵抗測定器４、同じく電機子巻線３の温度
を測定する温度測定装置５、電動機周囲の雰囲気の相対
湿度を測定する湿度計６よりなる測定部１０と、この測
定部１０からのデータを入力してオンラインで処理し、
電機子巻線３の吸湿度評価結果を警報装置１１に出カス
るマイクロコンピュータ１２よりなる判定部１３とを備
えている。

なお上記温度測定装置５は、例えば抵抗温度計、熱電対
等でも良く、或いは巻線抵抗の増加と熱時定数との関係
から所定の予測式に基づいて巻線平均温度上昇を算出す
るいわゆる抵抗法による温度測定装置でも良い。

第１図に示す吸湿度測定装置１の構成に従って行われる
この発明の電動機巻線の吸湿度測定方法を、第２図に示
す手順に従って説明する。

判定部１３のマイクロコンピュータ１２は、直流電動機
２の運転が開始されると、第２図に示すプログラムに従
って演算処理を実行する。

すなわち、ステップのではメモリのデータエリアをクリ
アした後、従来データを参照して適宜の値に設定した絶
縁抵抗初期値Ｍ０と電動機巻線温度初期値Ｔ０と湿度初
期値ＲＨ，とをそのデータエリアに記憶させて初期化す
る。

次にステップ■に移行し、ループカウンタＣＮＴにステ
ップ３〜ステツプ１１よりなるループの繰り返し回数ｎ
を記憶させる。この実施例の場合は、測定部１０からの
データ入力を１０分間隔で２４時間繰り返すものとして
、ｎ＝１４４に設定する。

次にステップ■に移行して、絶縁抵抗測定器４からの絶
縁抵抗測定値Ｍと、温度測定装置５からの巻線温度測定
値Ｔと、湿度計６からの相対湿度測定値ＲＨとをそれぞ
れ入力ボートより読み込み、これらをメモリの所定の記
憶領域にそれぞれ記憶する。

続いて、ステップ■に移行して、記憶した絶縁抵抗の前
回値ＭＡ（第１回目はＭ　Ａ　＝　Ｍ　Ｏ）と、巻線温
度の前回値ＴＡ　（第１回目はＴ　Ａ　＝　Ｔ　Ｏ）及
び今回値Ｔ、とを呼出して、絶縁抵抗モデル値Ｍ、を算
出する。この絶縁抵抗モデル値Ｍ、とは、第３図に示す
ように、前回の巻線温度ＴＡが測定時間間隔であるｔ＝
１０分間で今回巻線温度Ｔ３まで変化したとき、異常吸
湿しない正常な巻線絶縁材が上記の温度変化後に示すで
あろう絶縁抵抗推定値であり、その算出は絶縁抵抗／温
度特性に関する１０℃半減説に基づいて（１１式により
行なわれる。

Ｍｗａ　＝　ＭＡｘ　Ｏ，５ΔＴ／１０・・　・　・（
１）但し、ΔＴ＝Ｔ、−’ｒａ 次に、ステップ■に移行する。ここでは、上記で予測し
た絶縁抵抗モデル値Ｍ１に対する今回の絶縁抵抗実測値
Ｍ３の比を、絶縁抵抗／温度特性値Ｓとして次式（２）
により算出する。

Ｓ＝Ｍｌ／Ｍ、　　・・・（２） 続いてステップ■に移行し、先に絶縁抵抗ＭＡ、Ｍｌお
よび巻線温度ＴＡ、Ｔ、と同期させて入力しである湿度
データの前回値ＲＨＡおよび今回値ＲＨおを記憶領域か
ら呼出す。そして、その両値の比較から１０分経過した
後の湿度が上昇したか否かを判別する。

この判別結果をステップ■で算出した絶縁抵抗／温度特
性値Ｓと照合して、該特性値Ｓが湿度上昇時のもの（Ｓ
ｌ）か或いは湿度下降または一定時のもの（Ｓｔ　）か
を選別し、前者であればステップ■ａに移行し、後者で
あればステップ■ｂに移行する。そして、絶縁抵抗／温
度特性値Ｓの最小値（つまり絶縁抵抗が最も悪い状態）
をそれぞれに選定する。

すなわち、ステップ■ａでは、湿度上昇時の絶縁抵抗／
温度特性値Ｓ、とその最小値を記憶しておくメモリの内
容ＭＩＮとを比較する。この場合、変数ＭＩＮに最初は
第１回目の絶縁抵抗／温度特性値Ｓ、を入れてお（。そ
の結果、ＭＩＮ＜Ｓ。

であれば最小値と判断して、ステップ■にジャンプする
。一方、Ｍ　Ｉ　Ｎ　＜　Ｓ　＋でなければステップ■
ａに移行し、メモリの内容ＭＩＮをＳＩと置き換えてか
ら、ステップ■に移行する。

これに対し、湿度下降または一定時の場合は、その絶縁
抵抗／温度特性値Ｓ２につき、ステップ３〜ステツプ■
ｂを経て上記と同様に処理して最小値を選定する。

次にステップ■でカウンタＣＮＴをデクリメントしてか
ら、次のステップ０に移行する。ここでは、カウンタＣ
ＮＴの値が零になったか否かが判断される。零でなけれ
ばステップ０に移行し、所定の設定時間である１０分間
が経過したと判断された後、ステップ■に戻る。

このステップ３〜ステツプ■のループが、１４４回すな
わち２４時間経過するまで繰り返されてから、ステップ
＠に移行する。

ステップ＠では、最小値を記憶しておくメモリに記憶さ
れた内容、つまり上記の絶縁抵抗／温度特性値の各最小
値（代表値）ＳＩＭとＳ工とを呼び出し、両値の積を演
算して、その結果を吸湿度評価値ＣＰ　！　　（”ＳＩ
ｘＸＳｚ、４）として算出する。

ステップ０では、この吸湿度評価値ＣＰＩが所定の基準
値例えば１．２未満であるか否かを判定する。その結果
、基準値未満であれば吸湿特性存りと判定し、ステップ
■に移行して例えば警報装置１１に警報発信を指令する
。

一方、基準値１．２以上であれば吸湿特性無しと判定し
て、ステップ■に復帰する。

６スタンドを有するタンデム圧延機に、以上の電動機巻
線の吸湿度測定を実施した場合のデータの一例を第１表
に示す。

第１表 （注）１．２以上「良」とする。

表中、■欄は湿度上昇時の絶縁抵抗／温度特性代表値Ｓ
ＩＭ％■欄は湿度下降または一定時の絶縁抵抗／温度特
性代表値ＳＺＭ％■欄は吸湿度評価値ＣＰ　Ｉ　　（＝
Ｓ＋ＨＸＳｚｘ）をそれぞれ第１．２．４゜５．６の各
スタンド別に求めた値である。

これに対して、■欄は従来の「成極指数測定法（ＰＩ）
Ｊを用いて測定した吸湿度である。すなわち、タンデム
圧延機の運転停止時に、相対湿度８３％という高湿度の
、正しい評価が期待できる状態下で、５００ｖメガによ
り１分経過時と１０分経過時の電動機巻線の絶縁抵抗（
ＭΩ）を測定し、その比をＰＩ値として求めたものであ
る。

このＰＩ値と■欄の吸湿度評価値ＣＰＩとを比較したと
ころ相関係数０．８３５となり、この実施例による測定
が十分に信軌できることを示した。

この実施例によれば、運転中の電動機の吸湿状況が常時
正確に把握できるから、圧延機が電動機の故障で突然停
止するなどの事故を未然に防止できる。

なお、上記の実施例では、この発明の電動機巻線の吸湿
度測定方法を、タンデム圧延機における直流電動機に適
用した場合についてのみ述べたが、これに限らず、その
他の直流および交流電動機に対して広（適用できる。

また、上記実施例の判定部１３は、マイクロコンピュー
タ１２に代えて比較回路、論理回路、加算回路等の電子
回路で構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、電動機巻線の
吸湿特性を判定するのに、電動機の運転状態に於いて＠
線の絶縁抵抗と温度と雰囲気湿度とを所定時間間隔で検
出しつつ、まず絶縁抵抗／温度特性を算出してその結果
をモデル値と比較し、次いでその時系列比較データを湿
度変化の態様に従いグループに区分して、各グループ毎
の代表値を求め、これらの代表値に基づき吸湿度を評価
するものとした。このため、電動機巻線の吸湿状態を、
湿度の如何に係わらずオンラインで正確に自動判定する
ことが可能となり、不測の絶縁破壊事故による生産ライ
ンの停止や公害・災害の発生を未然に防止できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用する測定装置の概要説明図、第
２図はこの発明の電動機巻線吸湿度測定方法の手順を示
す説明図、第３図はこの発明の詳細な説明図、第４図は
従来の電動機巻線の吸湿度測定方法の説明図、第５図は
その測定原理説明図である。 １は吸湿度測定装置、２は電動機、３は電機子巻線、４
は絶縁抵抗測定装置、５は温度測定装置、６は湿度針、
１０は測定部、１３は判定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁測定手段と巻線温度測定手段を用いて運転状態にお
   ける電動機巻線の絶縁抵抗と温度の変化を所定の時間間
   隔で検出し、その検出毎に前記温度変化に応じた絶縁抵
   抗モデル値を求めて、そのモデル値と絶縁抵抗実測値と
   に基づき絶縁抵抗／温度特性値を算出すると共に、得ら
   れた所定個数の絶縁抵抗／温度特性値の時系列データか
   ら湿度変化に対応させて湿度上昇時の代表値と湿度下降
   時の代表値とを選定し、これら両代表値の積算値に基づ
   き巻線吸湿度を評価することを特徴とする電動機巻線の
   吸湿度測定方法。