KR101009316B1 - An error detection method based on network analysis of induction motor winding - Google Patents

An error detection method based on network analysis of induction motor winding Download PDF

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Abstract

이 발명은 유도전동기 권선의 회로분석을 통해 유도전동기의 고장을 검출하는 방법에 대한 것이다. 이 발명에서는 유도전동기의 고장을 검출하기 위해, 전원 고조파와 비전원 고조파를 추출하는 단계(S10), 짝수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S20), 홀수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S30), 양(陽)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S40), 부(負)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S50) 및 제로시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S60)를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a method for detecting a failure of an induction motor through circuit analysis of an induction motor winding. In the present invention, to detect the failure of the induction motor, extracting the power harmonics and non-power harmonics (S10), calculating the even harmonic current harmonics (S20), calculating the odd harmonic current harmonics (S30), Calculating a positive sequence harmonic current harmonic (S40), calculating a subsequence harmonic current harmonic (S50), and calculating a zero sequence harmonic current harmonic (S60).

이 발명에서는 코일, 변압기, AC 모터의 실효값,고조파함 유율,이득값 등의 데이터의 비교를 통해 사용자는 상·하한의 제어 한계를 설정할 수 있다,In the present invention, the user can set the upper and lower control limits by comparing data such as the effective value of the coil, transformer, and AC motor, harmonic content rate, and gain value.

유도전동기, 고장, 단락, 고장전류, 고장검출, 고장진단, 권선. Induction motor, fault, short circuit, fault current, fault detection, fault diagnosis, winding.

Description

유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법{An error detection method based on network analysis of induction motor winding}An error detection method based on network analysis of induction motor winding}

이 발명은 유도전동기 권선의 회로분석에 의해 유도전동기의 고장을 검출하는 방법에 대한 것이다. 특히 이 발명은 저항, 임피던스, 유도계수, 고조파 하모닉을 이용하여 유도전동기의 고장을 검출하는 방법과, 회전자 전류파형의 편차를 이용하여 유도전동기의 고장을 검출하는 방법에 대한 것으로서, 이 발명에서 제공하는 유도전동기의 권선 회로 분석 기술은 우수한 고장 검출 도구를 제공하며, 코일, 변압기, 교류 전동기와 직류 전동기 사이의 기록의 비교는 사용자로 하여금 상·하한의 제어 한계를 설정해 준다. The present invention relates to a method for detecting a failure of an induction motor by analyzing a circuit of the induction motor winding. In particular, the present invention relates to a method of detecting a failure of an induction motor using a resistance, an impedance, an induction coefficient, and a harmonic harmonic, and a method of detecting a failure of an induction motor using a deviation of a rotor current waveform. The winding circuit analysis technology of the induction motor provides an excellent fault detection tool, and the comparison of the record between the coil, transformer, AC motor and DC motor sets the upper and lower control limits.

종래 유도전동기의 고장을 검출하는 대표적인 방법들은 다음과 같다:Representative methods for detecting a failure of a conventional induction motor are as follows:

1. 임피던스의 변화추이에 의한 고장 검출방법1. Fault detection method by trend of impedance change

교류 600볼트 이상의 장비에서는 단락이 발전하여 급속한 오류를 일으키는 것이 사실이며, 특히 단락이 점차적으로 고장으로 발전하는 일은 자주 일어난다. 실제로 이러한 오류의 검출은 주파수 스펙트럼과 주파수구간의 피크 값에 의존한 다. 볼 베어링이 이탈되기 시작하자마자, 베어링이 매우 빨리 분리되고, 너무 빨라서 진동해석을 사용하여 감지할 수 없게 된다. 만약 진동해석이 시간이 흐를수록 베어링의 기능적 퇴보를 검출할 수 없다면 이러한 견해는 올바르다고 할 수 있다. It is true that in equipment with alternating current 600 volts or more, short circuits develop and cause rapid errors, and in particular, short circuits gradually develop into failures. In practice, the detection of these errors depends on the peak value of the frequency spectrum and frequency section. As soon as the ball bearings begin to break away, the bearings detach very quickly and are too fast to detect using vibration analysis. If the vibration analysis cannot detect the functional deterioration of the bearing over time, this view is correct.

종래에는 MCA(Motor Current Analysis) 모터의 종류 및 용량 별로 각각의 기준값,예를 들어서 특정 주파수 구간의 이득 및 고조파 함유율 등의 기준값을 수집된 자료의 이득과 고조파 함유율 등의 실제 값들을 서로 비교하기 위해 사용될 수 있으며, 제조와 합격 판정 테스트를 위한 상·하한의 제어 한계를 설정하기 위하여 사용될 수도 있다. Conventionally, reference values, such as gain and harmonic content of a specific frequency section, are compared with each reference value for each type and capacity of a motor current analysis (MCA) motor to compare actual values such as gain and harmonic content of collected data with each other. It can be used to set upper and lower control limits for manufacturing and acceptance test.

이처럼 임피던스의 변화추이와 분석 목적을 위하여 사용되는 MCA는 백분율 불균형 방법과 실험 방법들 사이의 차이를 사용하는 비교 도구이다. 이 가운데 백분율 불균형 방법에서는, 코일들 사이의 차이점(즉, 3상 모터에서의 위상차)은 시간이 흐를수록 어느 한 방향으로 쏠린다는 점을 이용한다. 예를 들어서, 저항값은 온도의 영향을 받는 반면에, 위상 사이의 상대적 차이는 온도의 영향을 받지않으며, 이러한 사실을 사용하면 사용자 또는 소프트웨어는 온도 보정 계산을 실시할 필요가 없고, 이로 인해 임피던스(Z)와 유도계수(L)는 온도에 의해 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 그래서, 백분율 불균형 방법은 시간이 흐를수록 오류의 감지에 대해 가장 편리한 방법으로 인식되어 왔다. As such, the MCA used for trends of impedance and for analysis purposes is a comparison tool that uses the difference between the percent imbalance method and the experimental method. In this method of percent imbalance, the difference between the coils (i.e., the phase difference in a three-phase motor) takes advantage of the fact that over time it is oriented in either direction. For example, the resistance value is affected by temperature, while the relative difference between phases is not affected by temperature, and using this fact, the user or software does not need to perform temperature correction calculations, resulting in impedance It can be seen that (Z) and induction coefficient (L) are not significantly affected by temperature. Thus, the percentage imbalance method has been recognized as the most convenient way to detect errors over time.

한편 백분율 불균형 방법에서는 그 극한치가 숫자로 나타낸 것보다 더 시각적이다. 그래프에서의 갑작스러운 변화는 오류가 발생하고 있으므로 즉시 조치되어야 한다는 것을 나타낸다. 이 방법에서는 시간이 흐를수록 약간의 변화는 오류가 어떤 방향으로 기울고 있음을 나타내며, 정기적으로 고려해야 할 것을 가리키고, 저항성분(R)의 불균형에서의 변화는 대개, 접속이 헐거워지고 있다는 것을 나타낸다. On the other hand, in the percent imbalance method, the extremes are more visual than numbers. Sudden changes in the graph indicate that an error is occurring and should be addressed immediately. In this method, a slight change over time indicates that the error is inclined in some direction, which should be taken into account regularly, and a change in the imbalance of the resistance component R usually indicates that the connection is loose.

또한 유도계수와 임피던스 불균형이 회전자 위치 때문에 발생할 때, 상대적 불균형은 비슷한 값을 보여준다 (즉, L = 11%, Z = 12% vs. L = 5%, Z = 50%). 만약 L과 Z 사이의 상대적인 불균형 값의 차이가 많이 난다면, 이것은 시간이 흐를수록 전기 절연파괴를 나타내고 조치가 취해져야 함을 나타낸다. Also, when induction coefficients and impedance imbalances occur due to rotor position, the relative imbalances show similar values (ie, L = 11%, Z = 12% vs. L = 5%, Z = 50%). If there is a large difference in relative unbalance between L and Z, this indicates an electrical breakdown over time and action should be taken.

한편 유도전동기의 고장을 검출하는 경우에 그래픽 기법을 사용함으로써 시간의 경과에 따른 고장의 경향을 살펴볼 수 수 있다. 기록에서 보이는 급작스런 측정값의 변화는 심한 오류가 발생하고 있고, 응급 조치가 취해져야 한다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 예정에 따라 수리를 요구하는 기록은 녹색에서 노란색 그 다음에는 빨간색으로 점차로 변할 것이다. 이것은 다음과 같이 기록의 변화를 나타낼 것이다. 표 1은 임피던스, 위상각 변화추이에 의한 고장 검출기준을 보여주고 있다.On the other hand, when detecting the failure of the induction motor, the trend of failure over time can be examined by using the graphic technique. Sudden changes in readings in the records indicate that severe errors are occurring and that emergency measures should be taken. For example, as scheduled, records requiring repairs will gradually change from green to yellow and then red. This would indicate a change of record as follows. Table 1 shows the fault detection criteria by the trend of impedance and phase angle change.

기록record 기준값의 변화Change of reference value 정도표시Accuracy R.Z.L.R.Z.L. < 3%<3% 녹색green R.Z.L.R.Z.L. < 3%, < 5%<3%, <5% 노란색yellow R.Z.L.R.Z.L. > 5%> 5% 빨간색Red

2. 회전자 전류편차에 의한 고장 검출방법2. Fault detection method by rotor current deviation

회전자 전류편차에 의한 고장 검출방법은 회전자 상태의 초기 평가를 수행하기 위한 트랜드에 적합한 방법이다. 이 방법은 각각의 정현파 파형 상호간의 상대적인 평균 전류의 차이에 기초하고 있다. 즉 평균전류의 편차값은 평균값으로부터 계산되며, 더 높은 전류 편차를 나타내면 더 높은 편차값을 갖는다. 표 2는 회전자 전류편차의 기준을 보여주고 있다.The failure detection method by the rotor current deviation is a method suitable for the trend for performing the initial evaluation of the rotor condition. This method is based on the difference in relative average currents between each sinusoidal waveform. That is, the deviation value of the average current is calculated from the average value, and the higher the current deviation, the higher the deviation value. Table 2 shows the criteria for rotor current deviation.

편차(%)Deviation(%) 평가evaluation < 5<5 양호Good > 5, < 15> 5, <15 나쁨Bad > 15> 15 심함Severe

이러한 편차값들은 회전자의 오류 상태에 대한 트랜드를 나타내는 데 적합하다. 즉 회전자의 평균 정격 전류의 기준선을 설정하고, 그리고 시간 대비 운전 중인 회전자 전류의 기준선에 대한 편차값을 주기적으로 비교함으로써 회전자 오류에 대한 변화추이 값을 부여할 수 있다. 이러한 회전자 전류편차에서 5% 이상의 변화는 회전자의 오류가 발생하고 있다는 것을 나타내고, 검출된 오류는 회전자 편심, 부러진 회전자 막대, 회전자의 파손 등을 의미한다. These deviation values are suitable to represent the trend for the error condition of the rotor. In other words, by setting the reference line of the average rated current of the rotor, and periodically comparing the deviation value of the rotor current with respect to the reference line of the operating time can be given a change trend value for the rotor error. A change of 5% or more in the rotor current deviation indicates that an error of the rotor is occurring, and the detected error means a rotor eccentricity, a broken rotor rod, or breakage of the rotor.

3. 고조파 전류 하모닉에 의한 고장검출방법3. Fault detection method by harmonic current harmonic

이 방법에서는 모터의 결함을 검출하는 계산식은 모두 회전주파수로부터 계산되므로 진단 알고리즘의 신뢰도에 가장 큰 영향을 주는 변수는 회전수이다. 이 방법에서는 정확한 회전수를 알지 못하는 경우 회전자 봉 결함 주파수의 오차뿐만 아니라 높은 주파수로서 분석하는 정적 및 동적 편심 주파수에 더 큰 오차가 발생되므로 고장 분석의 정확도가 떨어진다. In this method, since the equations for detecting motor defects are all calculated from the rotational frequency, the number of revolutions that most affects the reliability of the diagnostic algorithm is the rotational speed. In this method, if the exact number of revolutions is not known, the error of the rotor rod defect frequency is larger, as well as the static and dynamic eccentric frequencies which are analyzed as high frequencies.

4.스펙트럽 분석에 의한 고정자 권선 단락 검출4.Stator winding short circuit detection by spectrum analysis

유도전동기의 고정자 권선은 절연 시스템에 작용하는 열적 과부하 기계적 진동 등의 다양한 요소들에 의해 발생되는 응력을 받는다. 이들은 각각 다른 방법으로 절연에 영향을 미치지만, 한 원인에 의해 야기되는 열화가 나머지에 의해 야기되는 열화를 증가시키는 형태로 서로 간에 상호작용을 한다.The stator windings of induction motors are stressed by various factors, such as thermal overload mechanical vibrations acting on the insulation system. They affect insulation in different ways, but they interact with each other in such a way that the degradation caused by one cause increases the degradation caused by the rest.

선간 단락은 특히 권선 방식이 불규칙한 전동기를 비롯한 고정자 고장의 가장 일반적인 유형의 하나이다. 대부분의 경우, 이 유형의 결함은 층간, 상간 또는 코일과 접지고장으로 진전되고, 최종적으로는 전동기의 파손으로 이어진다.Line short is one of the most common types of stator failures, especially motors with irregular winding styles. In most cases, this type of fault develops between layers, phases, or coils and ground faults, eventually leading to breakage of the motor.

권선 절연의 열화는 통상 권선의 몇몇 회수에 관계되는 선간 결함으로부터 시작된다. 결함 전류는 심각한 국부적 가열을 야기시키고, 권선의 많은 부분으로 급속히 전파된다. 권선과 접지 사이의 절연 고장은 전동기의 철심에 회복할 수 없는 손상을 일으키는 큰 접지 전류를 일으킬 수 있다.Degradation of the winding insulation usually starts with line faults that are related to some number of windings. Fault currents cause severe local heating and rapidly propagate to much of the windings. Insulation failures between the windings and the ground can cause large ground currents that cause irreparable damage to the iron core of the motor.

표 3과 도 1은 일반적인 고장 모드와 패턴을 정리한 것이다. 고장의 원인에 상관없이 실제적인 고장 모드는 5개의 그룹으로 구분할 수 있다. 고정자 권선 단락 고장의 가장 일반적 유형은 코일 내의 선간 단락이다.Table 3 and Figure 1 summarize the common failure modes and patterns. Regardless of the cause of the failure, the actual failure mode can be divided into five groups. The most common type of stator winding short circuit failure is a line short within the coil.

고장모드Failure Mode 고장형태Type of failure 코일내 선간 단락Short circuit between coils 대칭형태Symmetry 동일한 상에서의 층간 단락Interlayer shorting on the same bed 결상: 단상화Open phase: single phase 상간 단락Interphase 접지를 포함한 비 대칭 형태Asymmetrical form with ground 상-접지 단락Phase-to-ground short 접지를 배제한 기타 비대칭 형태Other asymmetrical forms without grounding 한 상에서의 개방Opening in the Hansang 접지를 배제한 기타 비대칭 형태Other asymmetrical forms without grounding

일반적으로 결함의 진전 과정은 선간단락(Turn-to-turn) → 층간단락(Coil-to-coil) → 상간단락(Phase-to phase) 또는 코일과 접지단락(Phase-to-ground) → 최종 고장의 순서로 진행된다. 일례로 전동기가 빈번히 기동되면, 과도한 코일의 움직임에 기인하여 하나의 코일 내에 미소한 선간 단락이 일어난다. 이 상태가 진전되면, 과도한 열이 단락된 코일 내에 발생되고, 결과적으로 절연 열화의 원인이 된다. 전동기의 보호 장치의 유형에 따라, 전동기는 계속 운전될 수도 있으나, 상 또는 접지 절연이 파괴될 때까지 열의 증가가 손상된 부위에서 발생한다. 이 때문에 상간 결함이나 접지 결함이 발생한다.In general, the fault progression process involves turn-to-turn → coil-to-coil → phase-to phase or coil and phase-to-ground → final failure. Proceeds in the order of. For example, if the motor is frequently started, minute line short circuits occur in one coil due to excessive coil movement. As this state progresses, excessive heat is generated in the shorted coil, which in turn causes insulation deterioration. Depending on the type of protective device of the motor, the motor may continue to operate, but the increase in heat occurs at the damaged site until the phase or ground insulation is broken. This causes phase to phase defects and ground faults.

한편 도 6은 전부하 조건에서 고장이 없는 양호한 전동기와 선간 결함이 있는 전동기의 고정자 전류신호의 주파수 스펙트럼을 비교한 것이다. 양호한 전동기에서도 전원 주파수(60 Hz)의 3차 고조파 성분이 나타나는 것을 알 수 있다. 도 6a에서 전 부하 조건의 경우, 양호한 전동기에서 30 Hz와, 90 Hz 부근에 주파수 성분이 나타나는데, 이는 회전 주파수의 폭을 갖는 측대역(side-band) 주파수들이다. 도 6b에서 선간 결함이 발생하였을 때, 이들 성분은 약간 변화하고, 단지 3차 고조파 하모닉 성분인 180 Hz 성분이 많이 증가하고 있음을 알 수 있다. 6 compares the frequency spectra of the stator current signals of a good motor without failure under full load conditions and a motor with a fault in the line. It can be seen that even in a good motor, the third harmonic component of the power supply frequency (60 Hz) appears. In the full load condition in FIG. 6A, frequency components appear in 30 Hz and around 90 Hz in a good motor, which are side-band frequencies with a width of rotational frequency. When the line defect occurs in FIG. 6B, these components are slightly changed, and it can be seen that the 180 Hz component, which is only the third harmonic harmonic component, is greatly increased.

위에서 기술한 내용을 정리해보면, 종래기술에 있어서 전류측정에 의한 회전수 검출 방법은 타코 센서로 축 회전을 직접 측정하는 것이 아니라 전류 신호만 분석한 스펙트럼에서 회전주파수를 찾아내기 때문에 스펙트럼 상에 회전 주파수 성분이 없는 경우 회전수를 찾아내지 못할 수도 있고, 주파수 해상도에 따라 큰 오차를 동반한다. In summary, in the prior art, the rotation speed detection method using current measurement finds the rotation frequency in the spectrum by analyzing only the current signal, not directly measuring the shaft rotation with a taco sensor. If there is no component, it may not be able to find the number of revolutions, and it is accompanied by a large error depending on the frequency resolution.

따라서 이러한 문제점들을 개선할 수 있는 유도 전동기의 고장 검출방법의 등장이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for the appearance of a failure detection method of an induction motor that can improve these problems.

이 발명은 위에 기술한 종래 유도 전동기의 고장 검출방법들이 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위한 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a fault detection method by analyzing a circuit of an induction motor winding to solve the problems of the fault detection methods of the conventional induction motor described above.

이 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.

이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법은,The fault detection method by circuit analysis of the induction motor winding according to the present invention,

유도전동기의 고장을 검출하기 위해,To detect the failure of an induction motor,

전원 고조파와 비전원 고조파를 추출하는 단계(S10);Extracting power harmonics and non-power harmonics (S10);

짝수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S20);Calculating an even harmonic current harmonic (S20);

홀수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S30);Calculating odd harmonic current harmonics (S30);

양(陽)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S40);Calculating a positive sequence harmonic current harmonic (S40);

부(負)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S50); 및Calculating a sub-sequence harmonic current harmonic (S50); And

제로시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S60)를 포함하여 이루어지고,Calculating a zero sequence harmonic current harmonic (S60),

위 단계(S10~S60)들이 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.The above steps (S10 ~ S60) is characterized in that it is performed sequentially.

이 발명에 있어서, 위 전원 고조파와 비전원 고조파를 추출하는 단계(S10)는,In this invention, the step of extracting the power source harmonics and non-power harmonics (S10),

스펙트럼에서 피크성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)값을 읽어 들이는 단계(S10-1));Reading frequency CP1 and level CL1 values of peak components in the spectrum (S10-1);

위에서 읽어들인 피크성분의 주파수 중에서 60Hz(±0.2%내)의 정수 배인 것을 확인하는 단계(S10-2);Confirming that an integer multiple of 60 Hz (within ± 0.2%) of the frequencies of the peak components read above (S10-2);

정수가 되는 부분은 정수 성분의 고조파 PH1, 정수 성분의 피크 레벨 PL1으로서, 정수가 되지 않으면 NPH1, NPL1로 바꾸어 저장하는 단계(S10-3); The part to be an integer is harmonic PH1 of the integer component and the peak level PL1 of the integer component, and if not, converting to NPH1 and NPL1 (S10-3);

정수성분(PH1)의 레벨인 PL1를 자승하여 계속 더하여 TPH를 계산하는 단계(S10-4); Calculating TPH by adding the square of PL1, which is the level of the integer component PH1, to continue adding T1;

정수가 아닌 성분의 레벨인 NPL1를 자승하여 계속 더하여 TNPH를 계산하는 단계(S10-5);Calculating TNPH by adding a square of NPL1, which is a non-integer level of the component (S10-5);

위 단계(S10-1 ~ S10-5)들을 소정 회수 a1까지 반복하는 단계(S10-6); Repeating the above steps (S10-1 to S10-5) to a predetermined number a1 (S10-6);

위 소정 회수의 반복 수행이 완료되면 TPH, TNPH 값을 1/2승(루트)하여 60Hz에서의 레벨(L60)로 나누어 전체 조화 왜곡(Total Harmonic distortion)(%)을 계산하는 단계(S10-7); 및Completion of the above predetermined number of times, calculating the total harmonic distortion (%) by dividing the TPH and TNPH values by a power of 1/2 (root) by the level (60) at 60 Hz (S10-7). ); And

정해진 시간간격(Tipd)마다 값을 저장하고 레벨을 기준 값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하고 표시하는 단계(S10-8)를 구비하여 이루어지고,And storing (S10-8) displaying and displaying "" danger "," "warning" "by storing the value at a predetermined time interval and comparing the level with the reference value.

이때 주파수 분석은 고해상도로 처리되는 것을 특징으로 한다.At this time, the frequency analysis is characterized in that it is processed in high resolution.

이 발명에 있어서, 위 짝수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S20)는,In this invention, the step of calculating the even harmonic current harmonic (S20),

스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들이는 단계(S20-1)Reading the frequency CP1 and the level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S20-1)

H=60x2로 설정하고, CP1이 H=120이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a2=a2+1, x1=x1+2로 설정하여 S20-1을 반복하는 단계(S20-2); Setting H = 60x2, and if CP1 is H = 120, square the sum value CL1, add a2 = a2 + 1, and set x1 = x1 + 2 to repeat S20-1 (S20-2);

H=120가 아니면 CP1 값과 비교하여 H=120보다 작으면 CP2를 읽어 반복하고, CP1이 120보다 크면, H=60x4로 변경하여 반복하는 단계(S20-3); If H = 120, compare CP1 to less than H = 120, repeat CP2, and if CP1 is greater than 120, change to H = 60x4 and repeat (S20-3);

위 단계(S20-1 ~ S20-3)들을 소정 회수 a2까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)를 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분 (L60)으로 나누어 전체 짝수 조화 왜곡(Total Even Harmonic distortion)(%)를 얻는 단계(S20-4); 및After repeating the above steps (S20-1 to S20-3) to a predetermined number a2, the squared sum (Het) is added to the power of 1/2 (root) and divided by the component (60) of 60 Hz (total even harmonic distortion) (Total Obtaining Even Harmonic distortion (%) (S20-4); And

정해진 시간간격(The)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하는 단계(S20-5)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a step (S20-5) of storing the value at each predetermined time interval (The) and comparing the level with the reference value and displaying "danger" and "warning".

이 발명에 있어서, 위 홀수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S30)는,In the present invention, the step (S30) of calculating the odd harmonic current harmonics,

스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들이는 단계(S30-1);Reading the frequency CP1 and the level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S30-1);

H=60x1(x=1)로 설정하고, CP1이 H=60이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a3=a3+1, x2=x2+2로 하여 위 단계(S30-1)을 반복하는 단계(S30-2);If H = 60x1 (x = 1), CP1 is H = 60, the value CL1 is squared and added, and a3 = a3 + 1, x2 = x2 + 2, and the above steps (S30-1) are repeated. Step S30-2;

H=60이 아니면 CP1 값과 비교하여 H=60보다 작으면 CP2를 읽어 위 단계(S30-2)를 반복하고, CP1이 60보다 크면, H=60x3 으로 변경하여 위 단계(S30-1)로 돌아가는 단계(S30-3); If H = 60, compare CP1 to less than H = 60. Read CP2 and repeat step S30-2. If CP1 is greater than 60, change to H = 60x3 and go to step S30-1. Return step (S30-3);

소정 회수 a3까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)을 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분(L60)으로 나누어 전체 홀수 조화 왜곡(Total Odd Harmonic distortion)(%)을 얻는 단계(S30-4); 및After repeating up to a3 a3 times, multiplying the added value (Het) by 1/2 power (root) to divide by 60Hz component (L60) to obtain the total odd harmonic distortion (%) (S30). -4); And

정해진 시간간격(Tho)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하는 단계(S30-5)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And storing the value at each predetermined time interval (Tho) and comparing the level with the reference value (“30”) to display “danger” and “warning”.

이 발명에 있어서, 위 양(陽)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S40)는,In this invention, the step (S40) of calculating the above positive sequence harmonic current harmonic,

저장된 피크리스트에서 양 시퀀스 고조파 하모닉(4,7,10..)성분을 구하는 단계(S40-1); Obtaining both sequence harmonic harmonics (4,7,10 ..) components from the stored peak list (S40-1);

고조파 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S40-2); 및Checking and storing whether the harmonic component is within an error range (S40-2); And

총 양 시퀀스 고조파 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판별하는 단계(S40-3)를 구비하여 이루어지며,Obtaining and storing the total amount of sequence harmonic components, and comparing the set risk and warning level to determine the failure (S40-3),

이때 위 단계(S40-3)에서는 전동기의 RPM이 증가하는 방향으로 회전력이 작용하거나, 고정자에 열이 발생하거나, 또는 위험이나 경고 레벨을 초과하면 고장으 로 판별하고, At this time, in the above step (S40-3), if the rotational force acts in the direction of increasing the RPM of the motor, heat is generated in the stator, or if the danger or warning level is exceeded, it is determined as a failure,

주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 한다.The rotation speed of the induction motor is calculated by using an interpolation method of a window function used for frequency analysis.

이 발명에 있어서, 위 부(負)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S50)는,In the present invention, the step (S50) of calculating the sub-sequence harmonic current harmonic,

저장된 피크 리스트에서 부 시퀀스 고조파 하모닉(3,5,8..)성분을 구하는 단계(S50-1);Obtaining a subsequence harmonic harmonic (3,5,8 ..) component from the stored peak list (S50-1);

고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S50-2); 및Checking and storing whether the harmonic harmonic component is within an error range (S50-2); And

총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단하는 단계(S50-3)를 구비하여 이루어지고,And calculating (S50-3) to obtain and store the total bush sequence harmonic harmonic component and determine the failure by comparing with the set risk and warning level.

이때 위 단계(S50-3)에서는 구해진 총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분이 위험 또는 경고 레벨을 초과하거나, 회전력이 전동기에 역방향으로 작용하거나, 전류가 증가하거나, 열이 발생하면 고장으로 판단하고,At this time, in the above step (S50-3), if the total bushing harmonic harmonic component obtained exceeds the danger or warning level, the torque acts in the reverse direction to the motor, the current increases, or the heat is generated,

주파수 분석은 고해상도로 처리되고,Frequency analysis is processed in high resolution,

주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 한다.The rotation speed of the induction motor is calculated by using an interpolation method of a window function used for frequency analysis.

이 발명에 있어서, 위 제로시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S60) 는,In the present invention, the step (S60) of calculating the zero sequence harmonic current harmonic,

저장된 피크리스트에서 제로 시퀀스 고조파 하모닉(3,6,9..)성분을 구하는 단계(S60-1);Obtaining a zero sequence harmonic harmonic (3, 6, 9.) component from the stored peak list (S60-1);

고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S60-2); 및Checking and storing whether the harmonic harmonic component is within an error range (S60-2); And

총 제로 시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단하는 단계(S60-3)를 구비하여 이루어지고,Obtaining and storing the total zero sequence harmonic harmonic component and comparing the set risk and warning levels to determine a failure (S60-3).

이때 위 단계(S60-3)에서는 위험 또는 경고 레벨을 초과하거나, 전동기에서 열이 발생하지만 회전에는 영향이 없거나, 비선형 부하로 인한 중성선에 과전류 및 순환전류가 흘러 열이 발생하는 경우는 고장으로 판단하고,At this time, if the danger or warning level is exceeded in the above step (S60-3), or if the heat is generated from the motor but there is no influence on the rotation, or the overcurrent and the circulating current flow through the neutral wire due to the nonlinear load, it is determined as a failure. and,

주파수 분석은 고해상도로 처리되고,Frequency analysis is processed in high resolution,

주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 한다.The rotation speed of the induction motor is calculated by using an interpolation method of a window function used for frequency analysis.

이 발명에 의해 기대되는 효과는 다음과 같다:The effects expected by this invention are as follows:

첫째, 유도전동기의 권선 회로 분석을 통해 우수한 고장 검출 도구를 제공할 수 있다. First, an excellent fault detection tool can be provided by analyzing the winding circuit of the induction motor.

둘째, 코일, 변압기, AC 모터의 실효값,고조파함 유율,이득값 등의 데이터 의 비교를 통해 사용자는 상·하한의 제어 한계를 설정할 수 있다,Second, the user can set the control limits of the upper and lower limits by comparing data such as the effective value of the coil, transformer, AC motor, harmonic flux rate, and gain value.

종래 전류측정에 의한 회전수 검출 방법은 타코 센서로 축 회전을 직접 측정하는 것이 아니라 전류 신호만을 분석한 스펙트럼에서 회전주파수를 찾아내기 때문에 스펙트럼 상에 회전 주파수 성분이 없는 경우 회전수를 찾아내지 못할 경우도 있고, 주파수 해상도에 따라 큰 오차를 동반하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 이 발명에서는 주파수 분석을 고해상도로 하고, 주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 적용하여 정확한 회전수를 계산함으로써 결함 검출의 신뢰도를 높인다. The conventional method of detecting rotation speed by measuring current does not directly measure shaft rotation with taco sensor but finds the rotation frequency in the spectrum that analyzes the current signal only.If there is no rotation frequency component in the spectrum, the rotation speed cannot be found. Also, accompanied by a large error according to the frequency resolution. Therefore, in order to solve this problem, in the present invention, the frequency analysis is made high resolution, and the accurate rotational speed is calculated by applying the window function interpolation method used in the frequency analysis to increase the reliability of defect detection.

이 발명에서 계산하는 전동기의 회전수는 직접 계측한 회전수와 정확히 일치함을 전제로 하고, 경험적 데이터를 기본으로 고장검출 기준을 설정하였다. 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법은 도 2에 도시된 바와 같이 크게 다음의 여섯 개의 알고리즘으로 이루어진다. On the premise that the rotational speed of the electric motor calculated by this invention is exactly the same as the rotational speed measured directly, fault detection criteria were set based on empirical data. The fault detection method by circuit analysis of the induction motor winding according to the present invention consists of the following six algorithms as shown in FIG.

가. 전원 고조파와 비전원 고조파 추출 알고리즘(S10)end. Power Harmonics and Non-Power Harmonic Extraction Algorithms (S10)

도 3은 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 전원 고조파와 비전원 고조파의 추출 알고리즘(S10)의 구체적인 흐름도이다. 이 알고리즘의 처리과정은 다음과 같다:3 is a detailed flowchart of an extraction algorithm S10 of power harmonics and non-power harmonics in the fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention. The processing of this algorithm is as follows:

1) Read CP1, CL1(a=1): 스펙트럼에서 피크성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들인다(S10-1). 1) Read CP1, CL1 (a = 1): Reads the frequency CP1 and level CL1 of the peak component from the spectrum (S10-1).

2) CP1/60: 읽어들인 피크주파수 중에서 60Hz(±0.2%내)의 정수 배인 것을 확인한다(S10-2).2) CP1 / 60: Check that it is an integer multiple of 60 Hz (within ± 0.2%) of the read peak frequencies (S10-2).

3) 정수가 되는 부분은 정수 성분의 고조파 PH1, 정수 성분의 피크 레벨 PL1으로서, 정수가 되지 않으면 NPH1, NPL1로 바꾸어 저장한다(S10-3). 3) The portion to be an integer is the harmonic PH1 of the constant component and the peak level PL1 of the constant component. If the constant is not, the portion is stored as NPH1 and NPL1 (S10-3).

4) TPH: 정수성분(PH1)의 레벨인 PL1를 자승하여 계속 더한다(S10-4). 4) TPH: PL1 which is the level of the integer component PH1 is squared and added continuously (S10-4).

5) TNPH: 정수가 아닌 성분의 레벨인 NPL1를 자승하여 계속 더한다(S10-5).5) TNPH: Squares and adds NPL1, which is a non-integer component level (S10-5).

6) a=a+1로 하여 이 과정을 반복하며, a=100까지 루프를 돌린다(S10-6). 6) Repeat this process with a = a + 1 and run the loop until a = 100 (S10-6).

7) a=101이면 TPH, TNPH 값을 1/2승(루트)하여 60Hz에서의 레벨(L60)로 나누고 100을 곱하면 전체 조화 왜곡(Total Harmonic distortion)(%)가 얻어진다(S10-7). 7) If a = 101, the TPH and TNPH values are divided by half (root), divided by the level at 60 Hz (L60), and multiplied by 100 to obtain the total harmonic distortion (%) (S10-7). ).

8) 정해진 시간간격(Tipd)마다 값을 저장하고 레벨을 기준 값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하고 디스플레이한다(S10-8). 8) The value is stored at each predetermined time interval (Tipd) and the level is compared with the reference value to display and display "DANGER" and "Warning" (S10-8).

나. 짝수 고조파 전류 하모닉(Harmonics) 연산 알고리즘(S20)I. Even harmonic current harmonics algorithm (S20)

도 4는 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 짝수 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S20)의 상세한 흐름도이다. 이 알고리즘의 처리 과정은 다음과 같다.4 is a detailed flowchart of an even harmonic current harmonic calculation algorithm S20 in the fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention. The processing of this algorithm is as follows.

1) Read CPa, CLa(a=1): 스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들인다(S20-1)1) Read CPa, CLa (a = 1): Read the frequency CP1 and level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S20-1).

2) H=60x2로 한다. CP1이 H=120이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a=a+1, x=x+2로 하여 1)을 반복한다(S20-2). 2) Let H = 60x2. If CP1 is H = 120, the value CL1 is squared and added, and 1) is repeated with a = a + 1 and x = x + 2 (S20-2).

3) H=120가 아니면 CP1 값과 비교하여 H=120보다 작으면 CP2를 읽어 반복하고, CP1이 120보다 크면, H=60x4로 변경하여 반복한다(S20-3). 3) If H = 120, compare CP1 to less than H = 120 and repeat CP2. If CP1 is greater than 120, change to H = 60x4 and repeat (S20-3).

4) a=5000까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)를 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분 (L60)으로 나누고 100을 곱하여 전체 짝수 조화 왜곡(Total Even Harmonic distortion)(%)를 얻는다(S20-4). 4) After repeating up to a = 5000, the squared sum (Het) is divided by half power (root), divided by 60Hz component (L60), and multiplied by 100 to get total Even Harmonic distortion (%). (S20-4).

5) 정해진 시간간격(The)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하고 디스플레이 하고 홀수 하모닉 계산 루틴으로 간다(S20-5). 5) The value is stored at each predetermined time interval (The), and the level is compared with the reference value to display and display “DANGER” and “Warning” and go to the odd harmonic calculation routine (S20-5).

다. 홀수 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S30)All. Odd harmonic current harmonic calculation algorithm (S30)

도 5는 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 홀수 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S30)의 상세한 흐름도이다. 이 알고리즘의 처리 과정은 다음과 같다.5 is a detailed flowchart of an odd harmonic current harmonic calculation algorithm S30 in the fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention. The processing of this algorithm is as follows.

1) Read CPa, CLa(a=1): 스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들인다(S30-1).1) Read CPa, CLa (a = 1): Read the frequency CP1 and level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S30-1).

2) H=60x1(x=1)로 한다. CP1이 H=60이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a=a+1, x=x+2로 하여 1)을 반복한다(S30-2). 2) Let H = 60x1 (x = 1). If CP1 is H = 60, the value CL1 is squared and added, and 1) is repeated with a = a + 1 and x = x + 2 (S30-2).

3) H=60이 아니면 CP1 값과 비교하여 H=60보다 작으면 CP2를 읽어 2)를 반복하고, CP1이 60보다 크면, H=60x3 으로 변경하여 1)로 돌아간다(S30-3). 3) If H = 60, compared to CP1 value, if CP is less than H = 60, CP2 is read and 2) is repeated. If CP1 is greater than 60, H = 60x3 is changed to 1) (S30-3).

4) a=5000까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)을 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분(L60)으로 나누고 100을 곱하여 전체 홀수 조화 왜곡(Total Odd Harmonic distortion)(%)을 얻는다(S30-4).4) After repeating up to a = 5000, multiply the added value (Het) by 1/2 power (root), divide by 60Hz component (L60), and multiply by 100 to get the total odd harmonic distortion (%) (S30-4).

5) 정해진 시간간격(Tho)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하고 디스플레이 하고H+ve 계산 루틴으로 간다(S30-5). 5) Store the value at the predetermined time interval (Tho), compare the level with the reference value, display and display “Hazard”, “Warning” and go to the H + ve calculation routine (S30-5).

라. 양 시퀀스(positive sequence) 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S40)la. Positive sequence harmonic current harmonic calculation algorithm (S40)

이 알고리즘(S40)의 처리 과정은 다음과 같다.The processing procedure of this algorithm S40 is as follows.

1) 저장된 피크리스트에서 양 시퀀스 고조파 하모닉(4,7,10..)성분을 구한다(S40-1).1) Obtain both sequence harmonic harmonics (4,7,10 ..) from the stored peak list (S40-1).

2) 고조파 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장한다(S40-2).2) Check that the harmonic component is within the error range and store it (S40-2).

3) 총 양 시퀀스 고조파 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판별한다(S40-3). 이때 위험 또는 경고 레벨을 초과하면, 전동기의 RPM이 증가하는 방향으로 회전력이 작용하거나, 또는 고정자에 열이 발생하므로 고장으로 판별한다.3) The total amount of sequence harmonics is obtained, stored, and the failure is determined by comparing with the set danger and warning levels (S40-3). At this time, if the danger or warning level is exceeded, the rotational force acts in the direction in which the RPM of the motor increases, or heat is generated in the stator.

마. 부시퀀스(negative sequence) 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S50)hemp. Negative sequence harmonic current harmonic algorithm (S50)

이 알고리즘(S50)의 처리 과정은 다음과 같다.The processing procedure of this algorithm S50 is as follows.

1) 저장된 피크 리스트에서 부 시퀀스 고조파 하모닉(3,5,8..)성분을 구한다(S50-1).1) The subsequence harmonic harmonic (3,5,8 ..) component is obtained from the stored peak list (S50-1).

2) 고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장한다(S50- 2).2) Check if the harmonic harmonic component is within the error range and store it (S50-2).

3) 총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단한다(S50-3). 이때 구해진 총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분이 위험 또는 경고 레벨을 초과하면, 회전력이 전동기에 역방향으로 작용하거나, 전류가 증가하거나, 열이 발생하거나, 또는 베어링, 커플링, 회전자의 손상에 영향을 받게 되므로 고장으로 판단한다.3) Obtain and store the total Bush Harmonic Harmonic Harmonic Component and determine the failure by comparing with the set danger and warning level (S50-3). If the total Busquency Harmonic Harmonic component obtained at this point exceeds the danger or warning level, the rotational force acts in the reverse direction to the motor, increases current, generates heat, or damages to bearings, couplings and rotors. Therefore, it is considered a failure.

바. 제로(zero) 시퀀스 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘(S60)bar. Zero sequence harmonic current harmonic calculation algorithm (S60)

이 알고리즘(S60)의 처리 과정은 다음과 같다.The processing procedure of this algorithm S60 is as follows.

1) 저장된 피크리스트에서 제로 시퀀스 고조파 하모닉(3,6,9..)성분을 구한다(S60-1).1) The zero sequence harmonic harmonic (3,6,9 ..) component is obtained from the stored peak list (S60-1).

2) 고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장한다(S60-2).2) Check and store the harmonic harmonic components within the error range (S60-2).

3) 총 제로 시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단한다(S60-3). 이때 위험 또는 경고 레벨을 초과하는 경우 고장으로 판별하며, 이때의 증상은, 전동기에서 열이 발생하지만 회전에는 영향이 없고, 비선형 부하로 인한 중성선에 과전류 및 순환전류가 흘러 열이 발생한다.3) Obtain and store the total zero sequence harmonic harmonic components and determine the failure by comparing with the set danger and warning levels (S60-3). At this time, if the danger or warning level is exceeded, it is determined as a failure. The symptom of this time is that heat is generated in the motor, but the rotation is not affected.

위에 기술한 여섯 개의 알고리즘이 차례로 수행됨으로써 이 발명에 따른 유 도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출이 이루어진다. The six algorithms described above are executed in sequence to detect faults by analyzing the circuit of the inductively conductive winding.

이 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 이 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 이 발명은 이 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 이 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.This invention may be variously modified and may take various forms and only detailed embodiments thereof are described in the detailed description of the invention. It is to be understood, however, that the invention is not limited to the specific forms referred to in the description of the invention, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.

이 발명의 기술사상을 이용한 고정자 권선의 회로분석에 의한 고장 검출 방법을 유도전동기의 고장 예측에 적용할 수 있다.The failure detection method by circuit analysis of the stator winding using the technical idea of the present invention can be applied to the failure prediction of the induction motor.

도 1은 유도전동기의 일반적인 고장 모드와 패턴을 보여주는 예시도.1 is an exemplary view showing a general failure mode and pattern of an induction motor.

도 2는 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법의 흐름도.2 is a flow chart of a fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention;

도 3은 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 전원 고조파와 비전원 고조파의 추출 알고리즘을 나타내는 흐름도.3 is a flowchart illustrating an extraction algorithm of power harmonics and non-power harmonics in the fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention;

도 4는 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 짝수 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘을 나타내는 흐름도.4 is a flowchart showing an even harmonic current harmonic calculation algorithm in a fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention;

도 5는 이 발명에 따른 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법에 있어서 홀수 고조파 전류 하모닉 연산 알고리즘을 나타내는 흐름도.5 is a flowchart illustrating an odd harmonic current harmonic calculation algorithm in a fault detection method by circuit analysis of an induction motor winding according to the present invention;

도 6a는 전부하 조건시 고장이 없는 양호한 유도전동기의 고정자 전류신호의 주파수 스팩트럼도.6A is a frequency spectrum diagram of a stator current signal of a good induction motor without failure under full load conditions.

도 6b는 전부하 조건시 선간 결함이 있는 유도전동기의 고정자 전류신호의 주파수 스팩트럼도..6b is a frequency spectrum diagram of a stator current signal of an induction motor having a line fault under full load conditions.

Claims (7)

유도전동기의 고장을 검출하기 위해,To detect the failure of an induction motor, 전원 고조파와 비전원 고조파를 추출하는 단계(S10);Extracting power harmonics and non-power harmonics (S10); 짝수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S20);Calculating an even harmonic current harmonic (S20); 홀수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S30);Calculating odd harmonic current harmonics (S30); 양(陽)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S40);Calculating a positive sequence harmonic current harmonic (S40); 부(負)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S50); 및Calculating a sub-sequence harmonic current harmonic (S50); And 제로시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S60)를 포함하여 이루어지고,Calculating a zero sequence harmonic current harmonic (S60), 위 단계(S10~S60)들이 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.The above step (S10 ~ S60) characterized in that performed sequentially, fault detection method by the circuit analysis of the induction motor winding. 제 1 항에 있어서, 위 전원 고조파와 비전원 고조파를 추출하는 단계(S10)는,The method of claim 1, wherein the extracting the power source harmonics and non-power source harmonics (S10), 스펙트럼에서 피크성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)값을 읽어 들이는 단계(S10-1));Reading frequency CP1 and level CL1 values of peak components in the spectrum (S10-1); 위에서 읽어들인 피크성분의 주파수 중에서 60Hz(±0.2%내)의 정수 배인 것을 확인하는 단계(S10-2);Confirming that an integer multiple of 60 Hz (within ± 0.2%) of the frequencies of the peak components read above (S10-2); 정수가 되는 부분은 정수 성분의 고조파 PH1, 정수 성분의 피크 레벨 PL1으로서, 정수가 되지 않으면 NPH1, NPL1로 바꾸어 저장하는 단계(S10-3); The part to be an integer is harmonic PH1 of the integer component and the peak level PL1 of the integer component, and if not, converting to NPH1 and NPL1 (S10-3); 정수성분(PH1)의 레벨인 PL1를 자승하여 계속 더하여 TPH를 계산하는 단계(S10-4); Calculating TPH by adding the square of PL1, which is the level of the integer component PH1, to continue adding T1; 정수가 아닌 성분의 레벨인 NPL1를 자승하여 계속 더하여 TNPH를 계산하는 단계(S10-5);Calculating TNPH by adding a square of NPL1, which is a non-integer level of the component (S10-5); 위 단계(S10-1 ~ S10-5)들을 소정 회수 a1까지 반복하는 단계(S10-6); Repeating the above steps (S10-1 to S10-5) to a predetermined number a1 (S10-6); 위 소정 회수의 반복 수행이 완료되면 TPH, TNPH 값을 1/2승(루트)하여 60Hz에서의 레벨(L60)로 나누어 전체 조화 왜곡(Total Harmonic distortion)(%)을 계산하는 단계(S10-7); 및Completion of the above predetermined number of times, calculating the total harmonic distortion (%) by dividing the TPH and TNPH values by a power of 1/2 (root) by the level (60) at 60 Hz (S10-7). ); And 정해진 시간간격(Tipd)마다 값을 저장하고 레벨을 기준 값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하고 표시하는 단계(S10-8)를 구비하여 이루어지고,And storing (S10-8) displaying and displaying "" danger "," "warning" "by storing the value at a predetermined time interval and comparing the level with the reference value. 이때 주파수 분석은 고해상도로 처리되는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.At this time, the frequency analysis is characterized in that the high-resolution processing, fault detection method by the circuit analysis of the induction motor winding. 제 1 항에 있어서, 위 짝수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S20)는,The method of claim 1, wherein the calculating of the even harmonic current harmonic (S20), 스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들이는 단계(S20-1)Reading the frequency CP1 and the level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S20-1) H=60x2로 설정하고, CP1이 H=120이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a2=a2+1, x1=x1+2로 설정하여 S20-1을 반복하는 단계(S20-2); Setting H = 60x2, and if CP1 is H = 120, square the sum value CL1, add a2 = a2 + 1, and set x1 = x1 + 2 to repeat S20-1 (S20-2); H=120가 아니면 CP1 값과 비교하여 H=120보다 작으면 CP2를 읽어 반복하고, CP1이 120보다 크면, H=60x4로 변경하여 반복하는 단계(S20-3); If H = 120, compare CP1 to less than H = 120, repeat CP2, and if CP1 is greater than 120, change to H = 60x4 and repeat (S20-3); 위 단계(S20-1 ~ S20-3)들을 소정 회수 a2까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)를 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분 (L60)으로 나누어 전체 짝수 조화 왜곡(Total Even Harmonic distortion)(%)를 얻는 단계(S20-4); 및After repeating the above steps (S20-1 to S20-3) to a predetermined number a2, the squared sum (Het) is added to the power of 1/2 (root) and divided by the component (60) of 60 Hz (total even harmonic distortion) (Total Obtaining Even Harmonic distortion (%) (S20-4); And 정해진 시간간격(The)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하는 단계(S20-5)를 구비하여 이루어지고, And storing the value at each predetermined time interval (The) and comparing the level with the reference value (“20”) to display “danger” and “warning”. 이때 주파수 분석은 고해상도로 처리되는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.At this time, the frequency analysis is characterized in that the high-resolution processing, fault detection method by the circuit analysis of the induction motor winding. 제 1 항에 있어서, 위 홀수 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S30)는,The method of claim 1, wherein calculating the odd harmonic current harmonic (S30), 스펙트럼에서 피크를 갖는 성분의 주파수(CP1)와 레벨(CL1)을 읽어 들이는 단계(S30-1);Reading the frequency CP1 and the level CL1 of the component having the peak in the spectrum (S30-1); H=60x1(x=1)로 설정하고, CP1이 H=60이면 값(CL1)을 자승하여 더하고, a3=a3+1, x2=x2+2로 하여 위 단계(S30-1)을 반복하는 단계(S30-2);If H = 60x1 (x = 1), CP1 is H = 60, the value CL1 is squared and added, and a3 = a3 + 1, x2 = x2 + 2, and the above steps (S30-1) are repeated. Step S30-2; H=60이 아니면 CP1 값과 비교하여 H=60보다 작으면 CP2를 읽어 위 단계(S30-2)를 반복하고, CP1이 60보다 크면, H=60x3 으로 변경하여 위 단계(S30-1)로 돌아가는 단계(S30-3); If H = 60, compare CP1 to less than H = 60. Read CP2 and repeat step S30-2. If CP1 is greater than 60, change to H = 60x3 and go to step S30-1. Return step (S30-3); 소정 회수 a3까지 반복하고 난 후 자승하여 더해진 값(Het)을 1/2승(루트)하여 60Hz의 성분(L60)으로 나누어 전체 홀수 조화 왜곡(Total Odd Harmonic distortion)(%)을 얻는 단계(S30-4); 및After repeating up to a3 a3 times, multiplying the added value (Het) by 1/2 power (root) to divide by 60Hz component (L60) to obtain the total odd harmonic distortion (%) (S30). -4); And 정해진 시간간격(Tho)마다 값을 저장하고 레벨을 기준값과 비교하여 ““위험””, ““경고””를 표시하는 단계로 가는 단계(S30-5)를 구비하여 이루어지고,And a step (S30-5) of storing a value at a predetermined time interval (Tho) and comparing the level with a reference value and displaying “danger” and “warning”. 이때 주파수 분석은 고해상도로 처리되는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.At this time, the frequency analysis is characterized in that the high-resolution processing, fault detection method by the circuit analysis of the induction motor winding. 제 1 항에 있어서, 위 양(陽)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S40)는,The method of claim 1, wherein the calculating of the above positive sequence harmonic current harmonic (S40), 저장된 피크리스트에서 양 시퀀스 고조파 하모닉(4,7,10..)성분을 구하는 단계(S40-1); Obtaining both sequence harmonic harmonics (4,7,10 ..) components from the stored peak list (S40-1); 고조파 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S40-2); 및Checking and storing whether the harmonic component is within an error range (S40-2); And 총 양 시퀀스 고조파 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판별하는 단계(S40-3)를 구비하여 이루어지며,Obtaining and storing the total amount of sequence harmonic components, and comparing the set risk and warning level to determine the failure (S40-3), 이때 위 단계(S40-3)에서는 전동기의 RPM이 증가하는 방향으로 회전력이 작용하거나, 고정자에 열이 발생하거나, 또는 위험이나 경고 레벨을 초과하면 고장으로 판별하고, At this time, in the above step (S40-3), when the rotational force acts in the direction of increasing the RPM of the motor, heat is generated in the stator, or if the danger or warning level is exceeded, it is determined as a failure, 주파수 분석은 고해상도로 처리되고,Frequency analysis is processed in high resolution, 주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.A method for detecting faults by circuit analysis of induction motor windings, comprising calculating the rotational speed of an induction motor using an interpolation method of a window function used for frequency analysis. 제 1 항에 있어서, 위 부(負)시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S50)는,The method of claim 1, wherein the calculating of the subsequence harmonic current harmonic (S50), 저장된 피크 리스트에서 부 시퀀스 고조파 하모닉(3,5,8..)성분을 구하는 단계(S50-1);Obtaining a subsequence harmonic harmonic (3,5,8 ..) component from the stored peak list (S50-1); 고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S50-2); 및Checking and storing whether the harmonic harmonic component is within an error range (S50-2); And 총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단하는 단계(S50-3)를 구비하여 이루어지고,And calculating (S50-3) to obtain and store the total bush sequence harmonic harmonic component and determine the failure by comparing with the set risk and warning level. 이때 위 단계(S50-3)에서는 구해진 총 부시퀀스 고조파 하모닉 성분이 위험 또는 경고 레벨을 초과하거나, 회전력이 전동기에 역방향으로 작용하거나, 전류가 증가하거나, 열이 발생하면 고장으로 판단하고,At this time, in the above step (S50-3), if the total bushing harmonic harmonic component obtained exceeds the danger or warning level, the torque acts in the reverse direction to the motor, the current increases, or the heat is generated, 주파수 분석은 고해상도로 처리되고,Frequency analysis is processed in high resolution, 주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.A method for detecting faults by circuit analysis of induction motor windings, comprising calculating the rotational speed of an induction motor using an interpolation method of a window function used for frequency analysis. 제 1 항에 있어서, 위 제로시퀀스 고조파 전류 하모닉을 연산하는 단계(S60)는,The method of claim 1, wherein the calculating of the zero sequence harmonic current harmonic (S60), 저장된 피크리스트에서 제로 시퀀스 고조파 하모닉(3,6,9..)성분을 구하는 단계(S60-1);Obtaining a zero sequence harmonic harmonic (3, 6, 9.) component from the stored peak list (S60-1); 고조파 하모닉 성분이 오차 범위 내에 있는지 확인하여 저장하는 단계(S60-2); 및Checking and storing whether the harmonic harmonic component is within an error range (S60-2); And 총 제로 시퀀스 고조파 하모닉 성분을 구하여 저장하고 설정된 위험 및 경고 레벨과 비교하여 고장을 판단하는 단계(S60-3)를 구비하여 이루어지고,Obtaining and storing the total zero sequence harmonic harmonic component and comparing the set risk and warning levels to determine a failure (S60-3). 이때 위 단계(S60-3)에서는 위험 또는 경고 레벨을 초과하거나, 전동기에서 열이 발생하지만 회전에는 영향이 없거나, 비선형 부하로 인한 중성선에 과전류 및 순환전류가 흘러 열이 발생하는 경우는 고장으로 판단하고,At this time, if the danger or warning level is exceeded in the above step (S60-3), or if the heat is generated from the motor but there is no influence on the rotation, or the overcurrent and the circulating current flow through the neutral wire due to the nonlinear load, it is determined as a failure. and, 주파수 분석은 고해상도로 처리되고,Frequency analysis is processed in high resolution, 주파수 분석에 사용되는 창 함수(window function)의 보간법을 사용하여 유도전동기의 회전수를 계산하는 것을 특징으로 하는, 유도전동기 권선의 회로분석에 의한 고장검출방법.A method for detecting faults by circuit analysis of induction motor windings, comprising calculating the rotational speed of an induction motor using an interpolation method of a window function used for frequency analysis.
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