TWI426282B - 絕緣劣化檢出裝置 - Google Patents

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TWI426282B
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

絕緣劣化檢出裝置
本發明係有關一種以變頻器(inverter)驅動的機器中的絕緣劣化檢出裝置，尤其有關一種能夠合適地利用在電動機中的絕緣劣化檢出裝置。[inverter有多種名稱，如反相器、反向器、變換器、變頻器等等。本文中依一般業者的習慣稱為變頻器]。
就以變頻器驅動的機器而言，可舉出電動機、不斷電電源裝置(UPS：Uninterruptible Power Supply)、電磁爐以及照明裝置等，然而不論是哪種機器皆會因長年的劣化而發生絕緣劣化。例如，在使用於搬運機等的電動機中，饋電(也稱為供電)用的導體電纜(cable)與電動機的作業台連結，伴隨著作業台的頻繁移動，會有於導體電纜發生摩擦、扭曲、伸縮而導致導體覆膜損傷的情形，又，在使用於切削加工用機等的電動機中，切消液與油等飛濺至電動機，且會有沿著旋轉軸(shaft)等流動而侵蝕到內部的絕緣材料的情形。
如上述，絕緣劣化程度取決於使用環境和構件的耐久性，漏洩電流會經由該絕緣劣化發生處流通，成為人體觸電危機和漏電遮斷器作動的主要原因。漏電斷路器本應當是為了防範人體觸電而設置的裝置。然而人命第一雖是理所當然，一旦漏電斷路器動作，含有該負載機器的裝置或設備即會停止，要找出漏電原因和漏電處以及接著的復舊需要花上時間，招致裝置或設備的運轉效率降低。
亦即，從狀態監視保全的觀點來看，較佳為能夠定期地檢出/監視負載機器的絕緣狀態。例如，就檢出電動機的絕緣劣化的手法而言，已提案有一種絕緣監視裝置，係將以開關(switch)進行負載機器(電動機)之饋電的饋電電路切換至含有絕緣電阻及接地(ground)的閉電路，將電壓施加至前述閉電路，而量測流通在閉電路的微小電流，藉此來檢出絕緣劣化(下述之專利文獻1等文獻)。
專利文獻1：日本特開2008-102096號公報
專利文獻2：日本特開2007-159289號公報
專利文獻3：日本特開平8-285903號公報
專利文獻4：日本特開平9-19046號公報
專利文獻5：日本特開平2-304380號公報
專利文獻6：日本特開昭63-85380號公報
專利文獻7：日本特開2009-261138號公報
專利文獻8：日本特開平7-239539號公報
由於絕緣劣化的開端與發展程度是視所使用的機器和使用環境而異，因此以往是將以開關等進行負載機器之饋電的饋電電路切換至含有絕緣電阻及接地的閉電路，定期地實施機器的絕緣劣化診斷。
然而，在為了實施絕緣劣化診斷而切換饋電電路時，必須使負載機器的驅動完全地停止，絕緣劣化的診斷時期被限制在負載機器的驅動前或驅動後。尤其，在必須長期連續運轉的機器中有無法檢出絕緣劣化於未然的課題。
本發明的目的在於提供一種不需切換負載機器之饋電的饋電電路即能夠檢出以變頻器驅動的機器中的絕緣劣化之絕緣劣化檢出裝置。
為了達成前述目的，本發明的絕緣劣化檢出裝置係用以檢出以變頻器驅動的負載機器中的絕緣劣化之裝置，其具備：設置在變頻器裝置與以變頻器裝置驅動的負載機器之間之饋電電路而用以量測饋電電路的零相電流之手段；用以取得饋電電路的至少1相以上的相電流的頻率之手段；以及對零相電流的量測結果實施信號解析之信號解析手段；上述信號解析手段係對所量測出的零相電流信號實施傅立葉(Fourier)轉換，僅抽出相當於相電流的基本波成分的信號。
此外，本發明的絕緣劣化檢出裝置係檢出以變頻器驅動的負載機器中的絕緣劣化之裝置，其具備：設置在變頻器裝置與電動機之間之饋電電路而用以量測饋電電路的零相電流之零相電流量測手段；以及用以使電動機的旋轉待機的指令控制手段；上述零相電流量測手段係量測以於旋轉待機時即使施加有外力旋轉軸也不會旋轉的方式對3相饋電的相電流之總和。
在本發明中較佳為，復具備：取得饋電電路的至少1相以上的相電流的頻率之手段；以及對零相電流的量測結果實施信號解析之信號解析手段；上述信號解析手段係對所量測出的零相電流信號實施傅立葉轉換，僅抽出相當於相電流的基本波成分的信號。在本發明中較佳為，復具備：當電動機為N相驅動(N為自然數)時量測至少(N-1)相的相電流的值之手段；以及演算各相的絕緣電阻之演算手段；演算手段係從在電動機的旋轉軸的固定位置於N個以上的不同狀態下所量測的零相電流及各相的相電流之值演算各項的絕緣電阻。
依據上述構成，能夠去除電源雜訊(noise)和以變頻器驅動時的載波(career)雜訊等的影響來檢出以變頻器驅動的機器中的絕緣劣化。尤其，當負載機器為電動機時，不僅在電動機的旋轉狀態，即使在有外力施加時仍將電動機的旋轉軸予以固定的待機狀態，也不需將變頻器裝置和負載機器的饋電電路切換至另外的電路即能夠檢出絕緣劣化。因此，即使是必須長期連續運轉的電動機也能夠早期發現絕緣劣化的徵候。
本申請案乃是以2009年3月5日於日本提出申請的日本特願2009-52005號以及2010年2月8日於日本提出申請的國際專利申請案PCT/JP/2010/051754號為優先權之基礎，並經參照將其等的記載內容編入本申請案中。
以下，參照圖式說明較佳實施形態。
實施形態1
第1圖係顯示本發明實施形態1的絕緣劣化檢出裝置101的構成圖。負載機器3係藉由從變頻器裝置1經由饋電電路6a、6b、6c饋給相電流而驅動。例如，就以變頻器驅動的負載機器而言，可舉例出電動機、不斷電電源裝置(UPS)、電磁爐以及照明裝置等。控制裝置2具有控制變頻器驅動之功能，依據負載機器的驅動方式，將三相的驅動電流的波形和大小和週期等控制信號傳送至變頻器裝置1。
本發明的絕緣劣化檢出裝置101係具備零相電流感測器4、電流感測器5、以及絕緣劣化檢出電路90。
零相電流感測器4係設置在饋電電路6a、6b、6c的途中，係具有量測饋電電路的零相電流之功能。零相電流係指經由絕緣電阻流向大地的漏洩電流。考量從變頻器裝置1輸出的信號為交流信號以及經由絕緣電阻漏洩的電流為微小電流，零相電流感測器4較宜為使用例如零相變流器(ZCT：Zero-phase Current Transformer)或者磁通量閘(flux-gate)電流感測器等。另外，雖未予圖示，但變頻器裝置1的接地端子與負載機器3的接地端子以地(ground)線連接亦無妨。
電流感測器5係設置在饋電電路6a、6b、6c中任一者的1處，係具有量測流通在負載機器3的各個相電流之功能。考量從變頻器裝置1輸出的信號為交流信號，電流感測器5較佳為使例如使用變流器(CT：Current Transformer)及霍耳(Hall)元件的霍耳CT。惟最佳為依據所通電的相電流的電流上限值來選擇適當的電流感測器，在量測微小電流的情形中，亦可使用磁通量閘電流感測器或直接插入至電路的分路(shunt)電阻器。
絕緣劣化檢出電路90係含有頻率演算電路7及同步檢波電路8。頻率演算電路7係從電流感測器5所量測的相電流來演算頻率。同步檢波電路8係對零相電流感測器4所量測的零相電流信號實施傳立葉轉換，僅抽出相當於頻率演算電路7所演算出的相電流的頻率之成分(基本波)。
接著，絕緣劣化檢出電路90係將同步檢波電路8的演算結果傳送至顯示裝置等顯示器9，使演算結果的推移情形定期地顯示，藉此便容易以視覺檢出絕緣劣化。此外，雖未予圖示，但除了顯示器9之外，亦可為使用漏電遮斷器、漏電繼電器(relay)或警告蜂鳴器(buzzer)等將絕緣劣化通知使用者(user)形態，較佳為附加有在發生絕緣劣化時使用者想要有的功能。
接著，針對絕緣劣化檢出方法進行說明。饋電至負載機器3的相電流的週期係依據負載機器3的驅動規格而有固定週期的情形或可變週期的情形，惟在此是考慮週期屬於可變週期的情形。
由於變頻器裝置1的特性，在從直流信號轉換至交流信號時，會成為重疊有載波雜訊和電源雜訊等的交流波形。為了高精度地進行零相電流的量測，較佳為僅量測去除上述雜訊後的基本波成分。但在使用帶通濾波器(band-pass filter)來僅抽出基本波成分的情形中，還要考慮週期之變化而必須設定寬達某程度的通過頻帶。結果，並無法得獲得充分的雜訊去除效果。
就其對策而言，利用零相電流波形的周期與相電流波形的週期呈一致的關係(另外，相位則不一定呈一致)，以相電流波形的週期為基準，從零相電流感測器的輸出信號進行雜訊去除。
具體而言，首先從所量測出的相電流波形抽出相當於1週期的期間，進行頻率的演算。接著，從與相電流同時進行量測的零相電流波形抽出與該期間相同期間的波形。接著，對該抽出的波形實施傳立葉轉換，對轉換結果實施同步檢波，該同步檢波係僅抽出相當於相電流的頻率的成分。
藉由上述手法，即使在相電流的頻率有變化的情形中，仍能夠高精度地求取具有與相電流的1週期相同週期的零相電流的基本波成分。
第2圖係顯示相電流的週期為可變週期時的波形處理的概略說明圖。在此係顯示饋電至負載機器3的相電流的週期變化時的電流感測器5的輸出波形21以及含有雜訊的零相電流感測器4的輸出波形22。由於饋電至負載機器3的相電流的週期係逐次變化，因此輸出波形21、22的1週期相當之期間(寬度)一直變化。
在抽出由相電流波形求得的每一週期的零相電流波形的情形中，當將所抽出的波形重疊並予以平均化時(與藉由示波器(oscilloscope)的觸發信號(trigger)進行的平均化(averaging)功能相同)，由於零相電流係對應於相電流的週期而變化，因此波形並不一致，無法正確地進行平均化。
另一方面，依每一週期實施傳立葉轉換，藉由同步檢波依每一週期基演算零相電流的有效值，藉此即能夠追從相電流的週期變化地轉換為物理量(有效值)。因此，不需依存相電流的週期變化而能夠正確地量測零相電流。
另外，在以上的說明中雖然是說明為了波形處理而將要抽出的區間設定為基本波一週期份的情形，但在設定為基本波的複數週期份的情形亦可實施平均化處理和傳立葉轉等波形處理。亦即，對藉由同步檢波求得零相電流的值實施移動平均處理等平均化處理、或者依每一週期幾乎不變動的期間抽出量測波形實施平均化處理，藉此即能夠進行更高精度的絕緣劣化檢出。
此外，雖然是根據零相電流的值實施絕緣劣化檢出，但根據絕緣電阻的值實施絕緣劣化檢出也是沒問題的。具體而言，使用VT(Voltage Transformer)等電壓量測機器來量測相電壓，而能夠從相電壓與零相電流的關係演算絕緣電阻，因此根據絕緣電阻的值實施絕緣劣化檢出乃為容易者。
此外，第3圖所示的絕緣劣化檢出裝置102係構成為：從控制裝置2經由以有線形式或無線形式構成的資訊通信手段(例如，電纜11)將相電流的大小和週期等相關資訊直接提供給同步檢波電路8。尤其，若為第3圖所示的形態，由於並非直接量測相電流的週期和相電壓的值，因此也不會有量測誤差，能夠高精度地實施絕緣劣化檢出。此外，電流感測器的省去可謀求裝置的小型化。
在以上的說明中雖然是舉以3相交流進行驅動的負載機器為例進行說明，但在使用單相交流或2相交流的情形中，本發明同能夠實施。此外，電流感測器和零相電流感測器只要有1個以上便沒有問題，例如，能夠針對3相皆進行相電流的量測，從各相電流的波形演算頻率，將各演算值予以平均化並減去量測誤差、藉由比較檢查(check)判定量測失誤(miss)。
以上，在本實施形態中係能夠無關於饋電至以變頻器驅動的負載機器的相電流的週期而高精度地實施絕緣劣化檢出。
實施形態2
第4圖係顯示本發明實施形態2的絕緣劣化檢出裝置103的構成圖。在此，說明使用電動機10作為第1圖中的負載機器3的情形。
電動機10係藉由將3相的驅動電流從變頻器裝置1經由饋電電路6a、6b、6c饋電而以任意的旋轉速度旋轉、以任意的旋轉角停止。控制裝置2係具有控制變頻器驅動之功能，依據電動機10的驅動方式，將三相的驅動電流的波形和大小和週期等控制信號傳送至變頻器裝置1。
電動機10能夠依營運狀態而主要區分為旋轉狀態、待機狀態、停止狀態三種狀態。待機狀態係指在電動機並未旋轉的狀態中，以即使在電動機的旋轉軸施加有外力也不會不慎旋轉的方式對3相饋電有相電流的狀態。另一方面，停止狀態則是指完全沒有饋電任何相電流的狀態，亦即電動機的旋轉軸會因外力造成旋轉的狀態。通常而言，使電動機營運時係從停止狀態經待機狀態到成為旋轉狀態，然後依據電動機的使用用途進行動作，另一方面，營運結束時則是從旋轉狀態經待機狀態到成為停止狀態。
旋轉指令裝置11係對控制裝置下達指令使電動機10的營運狀態成為旋轉狀態、待機狀態、停止狀態的任一狀態。
旋轉狀態的電動機10的絕緣劣化檢出方法係與實施形態1中所描述的相同故省略重複說明。
接著，針對待機狀的電動機10的絕緣劣化檢出進行說明。在電動機10為待機狀態的情形中，雖然饋電至各相的相電流波形也可能含有漣波(ripple)和電源雜訊，但仍能夠將之視為大致直流波形。此外，視轉動軸的固定位置(角度)，各相電流的值會不同。另外，經由各相的雜散電容而漏洩的電流小到可以忽略，若也不沒有經由電阻成分等而漏洩的電流，則流通在3相的相電流相加後成為零。
另一方面，雖然經由各相的雜散電容而漏洩的電流小到可以忽略但存在經由電阻成分等而漏洩的電流時，則能夠使用零相電流感測器4來檢出零相電流。但如上述由於零相電流大致為直流成分，因此無法使用零相變流器和變流器，必須使用例如磁通量閘電流感測器等能夠量測微小直流電流的零相電流感測器4。另外，電流感測器5也同樣必須使用能夠量測直流電流的感測器。
在本實施形態中係不論在旋轉狀態或待機狀態皆能夠進行絕緣劣化檢出，與以往在電動機10的停止狀態時將饋電電路6a、6b、6c切換至另外的電路而實施絕緣劣化檢出的方式相當不同。
另外，在以上的說明中雖然是根據零相電流的值實施絕緣劣化檢出，但根據絕緣電阻的值實施絕緣劣化檢出也沒有問題。具體而言，使用VT(Voltage Transformer)等電壓量測機器來量測相電壓，而能夠從相電壓與零相電流的關係演算絕緣電阻，因此根據絕緣電阻的值實施絕緣劣化檢出乃為容易者。
此外，在同步電動機和感應電動機的情形中，相電壓係能夠以數學式將電動機10的轉速和所饋電的相電流建立起關聯，電動機10的轉速亦能夠以數學式與相電流的頻率建立起關聯。亦即，利用電流感測器5量測相電流，只要能夠演算相電流的有效值、相電流的頻率，則能夠容易地演算相電壓。
亦即，在同步電動機和感應電動機的情形中，饋電至電動機的電流係由d軸電流和q軸電流組成。q軸電流乃為有助於旋轉的電流成分，d軸電流乃為無助於旋轉的電流成分，因此從節能(energy saving)的觀點出發而採用使無助於旋轉的d軸電流成為零的控制方式乃為一般作法。亦即，電動機的相電壓成為與q軸電流成比例的值。
在實施絕緣劣化檢出時，相電壓的值愈大，愈能夠實施更高精度的絕緣劣化檢出。就其理由而言，可舉出零相電流感測器的量測靈敏度。尤其，在零相電流感測器之中具有能夠量測微小電流之特徵的零相變流器係常常使用稱為PC高導磁合金(permalloy)的材料作為構成磁性構件。然而，磁性特性會因為退火步驟的熱處理條件和材料組成、對磁性材的應力等而變動，尤其，具有B-H曲線(Curve)的原點附近的非線形區域中的B-H曲線重現性差之課題。尤其，由於微小電流檢出係使用原點附近的非線性區域，因此會有量測變異，能夠實質精度佳地量測者為數mA以上者。
另一方面，健全狀態的電動機的絕緣電阻為數MΩ以上，例如，當採用絕緣電阻10MΩ、相電壓100V時，漏洩電流為10μA。由此可知，為了高精度地實施絕緣劣化檢出，儘可能地增加相電壓使漏洩電流增加乃為有效者。
因此，只在絕緣劣化檢出時才除了q軸電流以外還饋電無助於旋轉的d軸電流而使相電壓增加，藉此即能夠高精度地實施絕緣劣化檢出。使d軸電流增加而使相電壓增加的手法不管是在電動機旋轉時或待機時皆有效。尤其，在待機時所給電的d軸電流為交流成分的情形中，應留意必須選擇能夠量測直流及交流成分的電流感測器和零相電流感測器。
此外，與第3圖同樣地，從控制裝置2經由以有線形式或無線形式構成的資訊通信手段將相電流的大小和週期等相關資訊直接提供給同步檢波電路的形態，本發明亦可實施。此外，不僅在以3相交流驅動的電動機10，在以單相交流或2相交流驅動的情形中，同樣能夠實施絕緣劣化檢出。
此外，在本實施形態中雖然是針對將本發明實施形態1應用在電動機10的情形進行說明，但例如即使沒有絕緣劣化檢出電路90和電流感測器5，仍然能夠實施絕緣劣化檢出。
以上，本實施形態中係以變頻器驅動的電動機不論是旋轉狀態或待機狀態皆能夠高精度地實施絕緣劣化檢出。
實施形態3
第5圖係顯示本發明實施形態3的絕緣劣化檢出裝置104的構成圖。絕緣劣化檢出裝置104係與第4圖所示的構成大致相同，但就各相的相電流的量測手段而言，還具備量測各相的相電流的電流感測器5以及演算各相的絕緣電阻值的絕緣電阻演算電路12。此外，在實施形態2中係根據從電動機10的饋電電路6a、6b、6c漏洩的電流之總和亦即零相電流來檢出絕緣劣化，而在本實施形態中則是根據從電動機的饋電電路6a、6b、6c的各相漏洩的電流來檢出各相的絕緣劣化。
令電動機10的各相的絕緣電阻為Ru 、Rv 、Rw ，且令電動機10的各相的阻抗(impedance)為Rm ，假設各相平衡(balance)而Rm 皆為相同值，等效電路如第6圖所示。
接著，針對各相的絕緣電阻Ru 、Rv 、Rw 的算出方法進行說明。漏洩電流Ig 係使用各相的相電流Idu 、Idv 、Idw 而以下式(1)表示。
[數1]
αI du +βI dv +γI dw =I g 　(1)
其中，
Ru 、Rv 、Rw ：各相的絕緣電阻
Rm ：各相的阻抗
Ig ：漏洩電流(零相電流感測器4的輸出)
Idu 、Idv 、Idw ：各相的相電流
式(1)中所示的各相的相電流Idu 、Idv 、Idw 的值係成為對應於旋轉軸的待機位置(角度)的值，因此只要待機位置(角度)不同，各值亦不同。亦即，與各相的絕緣電阻Ru 、Rv 、Rw 成反比例的3個係數α、β、γ雖然是未知數，但可令旋轉軸至少3次以上在不同位置(角度)待機並每次量測各相的相電流及零相電流(漏洩電流)，藉此而能夠建立未知數和相電流、零相電流的聯立方程式，結果即可算出係數α、β、γ的值。
另外，電動機10的阻抗Rm 即使不明，只要上述係數α、β、γ為已知，漏洩電流便能夠定量地評價。此外，藉由於事前檢測阻抗Rm ，即能夠演算各相的絕緣電阻，此外亦能夠特定出異常相。當然，只要能夠演算各相的絕緣電阻則依據等效電路演算電動機10的絕緣電阻乃為容易者係無需贅言。
此外，旋轉軸的固定位置(角度)和固定次數係依電動機的使用環境和驅動相數而不同，上述者係驅動相數乃為3相交流的情形，2相交流的情形則可令旋轉軸至少2次以上、單相交流的情形則可令旋轉軸至少1次以上在不同位置(角度)待機，藉此而能夠建立未知數和相電流、零相電流的聯立方程式。
此外，雖然依使用者的電動機的使用環境亦會不同，惟在於營運時夾帶有複數次使旋轉暫時停止之動作且至少3次以上在不同位置(角度)待機的情形，能夠以上述方法檢出絕緣劣化。亦即，在電動機的營運開始時及營運結束時以外的通常營運時，即使未安排特別檢查模式(mode)仍能夠檢出絕緣劣化。
假如若於通常營運時無法令旋轉暫時待機時或無法以預定次數在不同位置待機時，由於電動機的營運開始時或營運結束時必定能夠確保待機狀態，因此，在此時例如設定為檢查模式而實施量測直到滿足必要次數，並在滿足必要次數時演算聯立方程式的解，藉此而能夠檢出絕緣劣化。此外，當在營運結束時以外的通常營運時無法演算各相的絕緣電阻時，亦能夠在營運結束時設定檢查模式而實施量測直到滿足必要次數。
另外，在以上的說明中係使用3個電流感測器來量測各相的相電流，但例如採取下述作法亦無妨：將電流感測器5設置在3相中的任兩相，剩下的1相則依據3相的總和為零之關係(假設漏洩電流的值相較於相電流的值非常得小)來反求。一般而言，N相驅動的情形(N為自然數)係使用N-1個電流感測器5分別實測(N-1)相的相電流，剩下的1相則能夠依據N相的相電流的總和為零之關係來算出。
此外，與第3圖同樣地，從控制裝置2經由以有線形式或無線形式構成的資訊通信手段將相電流的大小和週期等相關資訊直接提供給同步檢波電路的形態，本發明亦可實施。
此外，如在實施形態2中已說明過，只在絕緣劣化檢出時才將無助於旋轉的d軸電流饋電給電動機而使相電壓增加，這對絕緣劣化檢出的高精度化亦為有效者。
以上，在本實施形態中係能夠從於電動機待機狀態所獲得之電流感測器5和零相電流感測器4的輸出來演算各相的絕緣電阻，能夠進行異常相的量測等。
實施形態4
第7圖係顯示本發明實施形態4的絕緣劣化檢出裝置105的構成圖。絕緣劣化檢出裝置105係與第1圖所示的構成大致相同，惟絕緣劣化檢出電路93還具備用以使兩信號的相位一致的相位補正電路13。
在例如使用零相變流器和變流器作為零相電流感測器4及電流感測器5時，視連接至零相變流器和變流器的負擔電阻的值，有輸出信號相對於輸入信號產生相位差的情形，結果即有零相電流感測器4的輸出與電流感測器5的輸出存在相位差的情形。
以下，針對零相電流感測器4的輸出與電流感測器5的輸出有相位差時的問題點進行說明。
首先，針對零相電流感測器4及電流感測器5的輸出入相位差資訊，藉由評價各個感測器單體而預先取得。
第8圖係零相電流感測器4與電流感測器5的各輸出沒有位相差時的波形處理的概略說明圖。當不存在相位差時，從所量測出的相電流波形21抽出相當於一週期的期間，且從與相電流同時進行量測的零相電流波形22抽出與該期間相同期間的波形。此時，不論相電流之週期為固定週期，或是可變週期，零相電流波形之抽出波形與相電流之一週期相同。
另一方面，第9圖為零相電流感測器4與電流感測器5之各輸出有相位差之情形時的波形處理之概要說明圖。有相位差時，從所量測之相電流波形21抽出相當於一週期之期間，並且從與相電流同時進行量測之零相電流波形22抽出與該期間相同期間之波形。此時，相電流的週期若為固定週期則不會有問題，但相電流的週期若為可變週期則零相電流波形的抽出波形不會等同相電流的一週期。亦即，必須要考慮相位差，否則傅立葉轉換後的結果會有誤差。
接著，針對相位補正的方法進行說明。藉由感測器單體評價而預先取得零相電流感測器4相對於輸入信號(基準信號)的輸出入相位差Φ1及電流感測器5相對於輸入電流(基準信號)的輸出入相位差Φ2。例如，將60Hz、1A之電流當作1次電流輸入於零相電流感測器4及電流感測器5，而以示波器(oscilloscope)實驗地觀察與輸出波形之相位差亦可，更佳為以實驗數據之統計處理取得使輸入電流之大小以及頻率數之各值變化時之輸出輸入相位差之關係。
如上所述，要使零相電流感測器4之輸出與電流感測器5之輸出之相位差成為零時，有必要將零相電流感測器4與電流感測器5之任一方之輸出波形加以補正而使輸出波形之相位之相位差Φ1-Φ2成為零。例如，在相位差Φ1-Φ2相對於輸入電流的頻率為固定的情形，較佳為以位移(shift)一固定相位的方式構成由類比(analog)電路組成的相位補正電路13。此外，在相位差Φ1-Φ2相對於輸入電流的頻率為可變的情形，較佳為以使輸出入相位差的關係預先記憶在記憶體(memory)的方式構成由數位(digital)電路組成的相位補正電路13。
以上，在本實施形態中係在零相電流感測器4的輸出與電流感測器5的輸出存在相位差的情形中，藉由設置使該相位差成為零亦即使零相電流波形21與相電流波形22的週期一致的相位補正電路13，而能夠高精度地實施絕緣劣化檢出。
以上已藉由較佳實施形態及圖式說明了本發明，然而對本發明技術領域人員而言當可進行各種的變化和變更。只要未脫離本案申請專利範圍(claim)所定義者，則該變化和變更便應理解為包含在本發明的範圍內。
1．．．變頻器裝置
2．．．控制裝置
3．．．負載機器
4．．．零相電流感測器
5．．．電流感測器
6a、6b、6c．．．饋電電路
7．．．頻率演算電路
8．．．同步檢波電路
9．．．顯示器
10．．．電動機
11．．．電纜
11．．．旋轉指令裝置
12．．．絕緣電阻演算電路
13．．．相位補正電路
21．．．電流感測器5的輸出波形
22．．．零相電流感測器4的輸出波形
90至94．．．絕緣劣化檢出電路
101至105．．．絕緣劣化檢出裝置
Idu 、Idv 、Idw ．．．相電流
Ig ．．．漏洩電流
Rm ．．．阻抗
Ru 、Rv 、Rw ．．．絕緣電阻
第1圖係顯示本發明實施形態1的絕緣劣化檢出裝置的構成圖。
第2圖係顯示相電流的週期為可變時的波形處理的概略說明圖。
第3圖係顯示絕緣劣化檢出裝置的其他例的構成圖。
第4圖係顯示本發明實施形態2的絕緣劣化檢出裝置的構成圖。
第5圖係顯示本發明實施形態3的絕緣劣化檢出裝置的構成圖。
第6圖係顯示電動機的等效電路的概略構成圖。
第7圖係顯示本發明實施形態4的絕緣劣化檢出裝置的構成圖。
第8圖係零相電流感測器與電流感測器的各輸出沒有位相差時的波形處理的概略說明圖。
第9圖係零相電流感測器與電流感測器的各輸出有位相差時的波形處理的概略說明圖。
1．．．變頻器裝置
2．．．控制裝置
4．．．零相電流感測器
5．．．電流感測器
6a、6b、6c．．．饋電電路
7．．．頻率演算電路
8．．．同步檢波電路
9．．．顯示器
10．．．電動機
11．．．旋轉指令裝置
90．．．絕緣劣化檢出電路
103．．．絕緣劣化檢出裝置

Claims (9)

  1. 一種絕緣劣化檢出裝置，係用以檢出以變頻器驅動的負載機器中的絕緣劣化之裝置，此裝置具備：設置在變頻器裝置與電動機之間之饋電電路而用以量測前述饋電電路的零相電流之零相電流量測手段；以及用以使前述電動機的旋轉待機的指令控制手段；前述零相電流量測手段係量測以於旋轉待機時即使施加有外力旋轉軸也不會旋轉的方式對各相饋電的相電流之總和；並且該絕緣劣化檢出裝置，復具備：當前述該電動機為N相驅動(N為自然數)時量測至少(N-1)相的相電流的值之手段；以及演算各相的絕緣電阻之演算手段；前述演算手段係從電動機的旋轉軸的固定位置於N個以上的不同狀態下所量測的前述零相電流及前述各相的相電流之值演算各相的絕緣電阻。
  2. 如申請專利範圍第1項之絕緣劣化檢出裝置，其中，復具備：用以取得前述饋電電路的至少1相以上的相電流的頻率之手段；以及對前述零相電流的量測結果實施信號解析之信號解析手段；前述信號解析手段係對所量測出的前述零相電流 信號實施傳立葉轉換，而僅抽出相當於相電流的基本波成分的信號。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置，其中，在前述電動機的營運開始時及營運結束時之外的通常營運時，實施絕緣劣化檢出。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置，其中，在設定在前述電動機的營運開始時或營運結束時的檢查模式，實施絕緣劣化檢出。
  5. 如申請專利範圍第1項之絕緣劣化檢出裝置，其中，在前述電動機的營運結束時之外的通常營運時，當無法演算各相的絕緣電阻時，在設定在前述電動機的營運結束時的檢查模式，為了演算各相的絕緣電阻而實施不足份的量測。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置，其中，在饋電給前述電動機的電流成分中，僅在實施絕緣劣化檢出時增加對轉矩不起作用的電流成分並增加相電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置，其中，復具備：用以演算各相的絕緣電阻的演算手段；前述演算手段係從相電流的值及相電流的頻率演算相電壓的值，並從相電壓的值和所量測出的前述零相電流的值演算絕緣電阻。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置， 其中，當流通前述饋電電路的相電流為可變週期時，信號解析手段係依相電流的每一週期實施信號解析，並將依每一週期獲得的信號解析結果予以平均化。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項之絕緣劣化檢出裝置，其中，復具備：以使相電流的週期與零相電流的週期一致的方式補正量測信號的相位之手段。
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