本發(fā)明涉及監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)、并針對(duì)異常狀態(tài)保護(hù)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。

背景技術(shù)：

在工廠中存在多個(gè)電動(dòng)機(jī)，該設(shè)備的診斷是由維護(hù)部門通過(guò)五感診斷來(lái)進(jìn)行判定的。特別是涉及重要度較高的電動(dòng)機(jī)，由于需要定期診斷，成本較高。并且，在電動(dòng)機(jī)中，若開始劣化則會(huì)引起劣化加速地發(fā)展。在交流電機(jī)的情況下，由機(jī)械應(yīng)力和熱劣化所產(chǎn)生的絕緣物的空隙、損傷部會(huì)因放電等引起層間短路(layershort)(層間短路)，有時(shí)會(huì)突然造成絕緣破壞，因此一旦電動(dòng)機(jī)發(fā)生劣化則只會(huì)推進(jìn)劣化進(jìn)展的狀態(tài)。

因此，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的始終監(jiān)視技術(shù)的關(guān)注正在提高。然而，電動(dòng)機(jī)的始終監(jiān)視大多以對(duì)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)安裝各種傳感器等測(cè)量設(shè)備為前提。作為測(cè)量設(shè)備例如有轉(zhuǎn)矩計(jì)、編碼器、加速度傳感器等。

但是，對(duì)于集中管理數(shù)百～數(shù)千臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制中心適用上述前提會(huì)導(dǎo)致布線的數(shù)量較多，因此該適用是不現(xiàn)實(shí)的。因此，需要一種裝置，其不使用特殊傳感器，而是根據(jù)通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制中心測(cè)量到的電流和電壓的信息來(lái)簡(jiǎn)單地診斷電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，并且能提高可靠性、生產(chǎn)性、安全性。

例如，存在如下技術(shù)：即使電動(dòng)機(jī)的容量、負(fù)載變化，也利用恒定電流設(shè)定電路調(diào)整出穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流，以此為基準(zhǔn)，相對(duì)于該基準(zhǔn)設(shè)定允許變動(dòng)范圍的上限值、下限值以及脈動(dòng)信號(hào)值來(lái)始終監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)的異常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視(參照專利文獻(xiàn)1)。

已知有一種電動(dòng)機(jī)的良否診斷系統(tǒng)，包括：特征量檢測(cè)單元，其根據(jù)流過(guò)作為診斷對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的電流檢測(cè)特征量；運(yùn)算存儲(chǔ)單元，其預(yù)先導(dǎo)出并存儲(chǔ)當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于正常狀態(tài)時(shí)通過(guò)特征量檢測(cè)單元獲得的特征量的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差；以及診斷單元，其基于由特征量檢測(cè)單元獲得的特征量和存儲(chǔ)于運(yùn)算存儲(chǔ)單元的特征量的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算隨機(jī)分布，從而診斷電動(dòng)機(jī)是正常還是異常(參照專利文獻(xiàn)2)。

而且，已知有一種電動(dòng)機(jī)定子繞組的短路診斷系統(tǒng)，包括：檢測(cè)部，其檢測(cè)由電源提供給作為診斷對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的電壓和流過(guò)電動(dòng)機(jī)的定子繞組的電流；判定部，其在將利用該檢測(cè)部檢測(cè)到的電壓為零的時(shí)刻作為開始時(shí)刻的規(guī)定時(shí)間后的電流值超過(guò)閾值的情況下，判定為定子繞組短路，該閾值是通過(guò)考慮定子繞組是正常、或是由于電感分量減少導(dǎo)致電流的相位提前的短路狀態(tài)而預(yù)先設(shè)定的(參照專利文獻(xiàn)3)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開昭62-218883號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開2012-220485號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第4367784號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

在上述的電動(dòng)機(jī)的定子繞組的短路診斷裝置中，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化、電源不平衡、接觸不良故障，會(huì)影響到計(jì)算參數(shù)。其結(jié)果，存在難以高精度地正確檢測(cè)繞組短路故障的問(wèn)題。并且，在它們同時(shí)發(fā)生時(shí)，難以僅檢測(cè)出繞組短路故障，有可能會(huì)誤檢測(cè)。

本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題而完成的，其提供一種電動(dòng)機(jī)的診斷裝置，目的是根據(jù)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中在線獲得的電壓和電流信息，在不受負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化、電源不平衡、接觸不良故障的影響的情況下僅檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的定子繞組的短路故障。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置，包括：電流檢測(cè)電路，其根據(jù)流過(guò)連接至電動(dòng)機(jī)的電源的主電路的電流來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流；電壓檢測(cè)電路，其根據(jù)電源的主電路的電壓來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電壓；邏輯運(yùn)算部，其輸入電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路的輸出并對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組短路異常進(jìn)行判定；顯示部，其在邏輯運(yùn)算部檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的異常時(shí)顯示異常情況；以及外部輸出部，其在邏輯運(yùn)算部檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的異常時(shí)將異常情況通知給外部，邏輯運(yùn)算部根據(jù)通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)的電壓和電流得到的反相電流、反相電壓、正相電流、反相導(dǎo)納，即使在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也對(duì)電源不平衡進(jìn)行區(qū)分，從而判定并檢測(cè)繞組短路。

本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置，包括：電流檢測(cè)電路，其根據(jù)流過(guò)連接至電動(dòng)機(jī)的電源的主電路的電流來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流；邏輯運(yùn)算部，其輸入電流檢測(cè)電路的輸出并對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組短路異常進(jìn)行判定；顯示部，其在邏輯運(yùn)算部檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的異常時(shí)顯示異常情況；以及外部輸出部，其在邏輯運(yùn)算部檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的異常時(shí)將異常情況通知給外部，邏輯運(yùn)算部根據(jù)通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)的電壓和電流得到的反相電流、正相電流，即使在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也對(duì)電源不平衡進(jìn)行區(qū)分，從而判定并檢測(cè)繞組短路。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)計(jì)算反相導(dǎo)納特性、反相電流-正相電流特性、電壓不平衡率，即使在運(yùn)行中伴隨發(fā)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化的電動(dòng)機(jī)中，繞組短路和電壓不平衡同時(shí)發(fā)生時(shí)，也能僅檢測(cè)繞組短路而不會(huì)誤檢測(cè)。能起到如下這樣的以往沒(méi)有的顯著效果：無(wú)論是導(dǎo)致電壓不平衡的電源不平衡還是電源線的接觸不良故障，都不會(huì)發(fā)生誤檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示本發(fā)明的診斷對(duì)象即繞組短路故障的示意圖。

圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的邏輯運(yùn)算部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的正相電流和反相導(dǎo)納的關(guān)系的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的反相電流和正相電流的關(guān)系的圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的每種故障情況的評(píng)價(jià)值的圖。

圖7是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的繞組短路故障檢測(cè)算法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。

圖8是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的繞組短路故障檢測(cè)算法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。

圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的邏輯運(yùn)算部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的繞組短路故障檢測(cè)算法進(jìn)行說(shuō)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1.

下面，基于圖1～圖7來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的結(jié)構(gòu)電路圖，主要用于作為封閉式配電盤的控制中心。

在圖1中，在從電力系統(tǒng)引入的電源的主電路1中，設(shè)置有布線用斷路器2、電磁接觸器3、檢測(cè)主電路1的負(fù)載電流的儀表用變換器4、以及檢測(cè)主電路1的電壓的儀表用變壓器5，并且連接有作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)6，通過(guò)電動(dòng)機(jī)6運(yùn)轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備7。

電動(dòng)機(jī)的診斷裝置100包括：連接于儀表用變壓器5的電壓檢測(cè)電路8、連接于儀表用變換器4的電流檢測(cè)電路9、邏輯運(yùn)算電路(邏輯運(yùn)算部)10、存儲(chǔ)電路11、以及設(shè)定電路12。

電壓檢測(cè)電路8檢測(cè)連接于電動(dòng)機(jī)的電源的主電路1的線間電壓，并轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)的相電壓、大小等規(guī)定的信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電壓，并輸出至邏輯運(yùn)算電路10和存儲(chǔ)電路11。電流檢測(cè)電路9檢測(cè)連接于電動(dòng)機(jī)的電源的主電路1的負(fù)載電流，并轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)的相電流、大小等規(guī)定的信號(hào)，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流，并輸出至邏輯運(yùn)算電路10和存儲(chǔ)電路11。

邏輯運(yùn)算電路10輸入電壓檢測(cè)電路8和電流檢測(cè)電路9的輸出，通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)的電壓和電流來(lái)計(jì)算反相電流、反相電壓、正相電流、反相導(dǎo)納等，即使在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也對(duì)電源不平衡、接觸不良進(jìn)行區(qū)分，從而判定并檢測(cè)繞組短路。

設(shè)定電路12連接至存儲(chǔ)電路11，具有設(shè)置鍵，通過(guò)按下該設(shè)置鍵(例如長(zhǎng)按)，將初始的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保持于存儲(chǔ)電路11。能夠存儲(chǔ)在解除設(shè)置鍵之前的期間的數(shù)據(jù)。

顯示電路(顯示部)13連接至邏輯運(yùn)算電路10，在邏輯運(yùn)算電路10檢測(cè)到負(fù)載電流的異常、電動(dòng)機(jī)6的異常時(shí)顯示異常狀態(tài)、警告等。驅(qū)動(dòng)電路14連接至邏輯運(yùn)算電路10，根據(jù)對(duì)來(lái)自儀表用變換器4的電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得到的輸出來(lái)開閉電磁接觸器3。外部輸出電路(外部輸出部)15將來(lái)自邏輯運(yùn)算電路10的異常狀態(tài)、警告等輸出至外部。

在圖2中示出本次診斷的繞組短路故障的示意圖。電動(dòng)機(jī)6的定子繞組中，同層短路和層間短路均可能發(fā)生。而且，若將短路匝數(shù)設(shè)為nf，則一般用其與整體匝數(shù)n的比來(lái)表示短路率μ＝nf/n。

在該發(fā)明中，在開始動(dòng)作前，不需要輸入電動(dòng)機(jī)6的額定信息。

圖3示出進(jìn)行電動(dòng)機(jī)6的定子繞組的短路檢測(cè)判定的邏輯運(yùn)算電路10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，邏輯運(yùn)算電路10由電流電壓轉(zhuǎn)換部21、初始分析部24、分析部27、判定部31構(gòu)成。

電流電壓轉(zhuǎn)換部21由反相電流/反相電壓計(jì)算部22與正相電流/正相電壓計(jì)算部23構(gòu)成，通過(guò)對(duì)稱坐標(biāo)變換處理，利用式(1)～式(4)的計(jì)算式，從利用電壓檢測(cè)電路8與電流檢測(cè)電路9檢測(cè)出的三相電壓和電流轉(zhuǎn)換成反相電流isn、反相電壓vsn、正相電流isp以及正相電壓vsp。

[數(shù)學(xué)式1]

其中，

此處，isp：正相電流、isn：反相電流、iu：u相電流、iv：v相電流、iw：w相電流、vsp：正相電壓、vsn：反相電壓、vu：u相電壓、vv：v相電壓、vw：w相電壓。除了根據(jù)相電壓求得正相電壓和反相電壓的方法以外，還可以是根據(jù)線間電壓求得正相電壓和反相電壓的方法。

初始分析部24由正常狀態(tài)的反相導(dǎo)納特性分析部25和反相電流-正相電流特性分析部26構(gòu)成。

反相導(dǎo)納特性分析部25在判定繞組短路前存儲(chǔ)正常時(shí)的反相導(dǎo)納值yn。反相導(dǎo)納yn由于滑動(dòng)發(fā)生變化。即，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小而導(dǎo)致值不同。為了確立不依賴于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的判定方法，存儲(chǔ)相對(duì)于正常時(shí)的正相電流值的反相導(dǎo)納特性。存儲(chǔ)的時(shí)刻優(yōu)選為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)。這是因?yàn)槟塬@取從無(wú)負(fù)載時(shí)到有負(fù)載時(shí)的反相導(dǎo)納的數(shù)據(jù)。

圖4是由正相電流isp的變化產(chǎn)生的反相導(dǎo)納yn的特性的曲線圖無(wú)負(fù)載電流時(shí)的反相導(dǎo)納值y41較小，有負(fù)載時(shí)的反相導(dǎo)納值y42較大。為了減小處理內(nèi)存量，優(yōu)選存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)較少，因此在無(wú)法獲取數(shù)據(jù)的位置的反相導(dǎo)納中，例如決定利用近似曲線處理進(jìn)行插補(bǔ)而得到的值。反相導(dǎo)納yn的值根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化而不同，至少需要存儲(chǔ)在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)假設(shè)的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)的反相導(dǎo)納值。

為了進(jìn)行接觸不良判定而實(shí)施反相電流-正相電流特性分析部26。此處，接觸不良是指假設(shè)例如用于連接電動(dòng)機(jī)6與電源電纜(主電路1)的螺釘緊固部、其他存在螺釘?shù)奈恢?、電纜的劣化等。

對(duì)于用作評(píng)價(jià)繞組短路判定的反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量，基于正常時(shí)的數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法等統(tǒng)計(jì)處理來(lái)決定閾值。此時(shí)，若正相電流isp不變化則無(wú)法計(jì)算增加量。通常，負(fù)載設(shè)備始終處于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，因此認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題。根據(jù)反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加值，改變繞組短路判定方法。若由于接觸不良導(dǎo)致存在電阻分量，則反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加值變大。

圖5是正相電流isp與反相電流isn的特性的曲線圖。沒(méi)有接觸不良時(shí)的特性i51中，反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量較小，其斜率較小。另一方面，存在接觸電阻時(shí)的特性i52和特性i53中，反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量變大，其斜率變大。接觸電阻中，特性i53比特性i52更大?；谡r(shí)的結(jié)果(例如特性i51)預(yù)先決定用于進(jìn)行接觸不良判定的閾值δ2。

分析部27由評(píng)價(jià)值分析部28與反相電流-正相電流分析部29以及電壓不平衡率分析部30構(gòu)成，進(jìn)行用于在判定部31中判定的繞組短路判定部32、接觸不良判定部33、電壓不平衡判定部34的分析。

評(píng)價(jià)值分析部28計(jì)算評(píng)價(jià)值a＝|isn―yn＊vsn|的值。

對(duì)于評(píng)價(jià)值a的計(jì)算進(jìn)行說(shuō)明。由電壓檢測(cè)電路8和電流檢測(cè)電路9更新電流(iu、iv、iw)電壓(vuv、vvw、vwu)。繞組短路是線圈導(dǎo)線間的短路現(xiàn)象，若發(fā)生繞組短路則3相定子電流為非對(duì)稱，因此能根據(jù)反相分量檢測(cè)出。若將3相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組的一部分發(fā)生繞組短路時(shí)的短路率設(shè)為μ(＝nf/n。各項(xiàng)的匝數(shù)n中的nf匝發(fā)生短路)，則假設(shè)μ＜＜1，在正相電壓vsp與反相電壓vsn之間、以及在正相電流isp與反相電流isn之間導(dǎo)出以下的關(guān)系式。

[數(shù)學(xué)式2]

此處，yp、yn、ypn：導(dǎo)納、ω：電源角速度、rs：定子電阻、rr：轉(zhuǎn)子電阻、rf：短路電阻、ls：定子漏電感、lr：轉(zhuǎn)子漏電感、lm：勵(lì)磁電感、μ：短路率。

導(dǎo)納y的非對(duì)角分量ypn雖然可以設(shè)為繞組短路的指標(biāo)，但是在實(shí)際領(lǐng)域中不容易計(jì)算非對(duì)角分量ypn。此處采用監(jiān)視反相電流isn與反相電壓vsn雙方的方法。未發(fā)生繞組短路時(shí)(μ＝0)導(dǎo)納y的非對(duì)角分量ypn為零，因此

isn＝y(tǒng)n·vsn···(8)。

若發(fā)生繞組短路，則isn發(fā)生變化。

isn＝y(tǒng)n·vsn+ypn·vsp···(9)

通過(guò)監(jiān)視isn與vsn雙方，

若將評(píng)價(jià)值a＝|isn-yn·vsn|···(10)作為指標(biāo)，

則考慮能對(duì)發(fā)生繞組短路與發(fā)生電源電壓的不平衡(vsn的變化)進(jìn)行區(qū)分。在導(dǎo)入初期，在作為未發(fā)生繞組短路而進(jìn)行了初始化(計(jì)算yn)后，通過(guò)監(jiān)視式(10)的評(píng)價(jià)值a來(lái)判定繞組短路。

圖6是表示每種故障情況的評(píng)價(jià)值a的關(guān)系的圖。正常時(shí)的評(píng)價(jià)值a61、電壓不平衡時(shí)的評(píng)價(jià)值a62的評(píng)價(jià)值a較小，發(fā)生了短路故障時(shí)的評(píng)價(jià)值a63、a64較大。因而，通過(guò)在評(píng)價(jià)值a62與評(píng)價(jià)值a63之間設(shè)定評(píng)價(jià)值a的閾值δ1，從而能對(duì)電壓不平衡進(jìn)行區(qū)分并檢測(cè)出繞組短路故障。

反相導(dǎo)納yn利用由反相導(dǎo)納特性分析部25計(jì)算出的數(shù)據(jù)。而且，在由評(píng)價(jià)值分析部28進(jìn)行評(píng)價(jià)值分析時(shí)，通過(guò)代入各正相電流的反相導(dǎo)納值，從而能分析評(píng)價(jià)值。

反相電流-正相電流分析部29分析反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量。在實(shí)施判定前，對(duì)利用反相電流-正相電流特性分析部26分析得到的正常時(shí)的反相電流-正相電流特性的增加量進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)處理預(yù)先決定閾值δ2。然后，反相電流-正相電流分析部29分析反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量，能根據(jù)該增加量大于閾值δ2還是小于閾值δ2來(lái)判別電動(dòng)機(jī)6的繞組短路和接觸不良。

電壓不平衡率分析部30根據(jù)各相的相電壓或者線間電壓來(lái)計(jì)算電壓不平衡率。

電壓不平衡vunbal在例如根據(jù)線間電壓計(jì)算時(shí)用下式求得。

電壓不平衡率＝((各線間電壓與平均電壓的最大差)/平均電壓)×100％

即(vuv-vavg)/vavg×100％

(vvw-vavg)/vavg×100％

(vwu-vavg)/vavg×100％的最大值

但是，平均電壓vavg＝(vuv+vvw+vwu)/3

在判定部31中，通過(guò)對(duì)利用分析部27計(jì)算得到的各分析結(jié)果與閾值δ1、δ2等進(jìn)行比較，利用繞組短路判定部32進(jìn)行繞組短路的判定，利用接觸不良判定部33進(jìn)行接觸不良的判定，利用電壓不平衡判定部34進(jìn)行電壓不平衡的判定。判定結(jié)果發(fā)送至圖1所示的顯示電路13、驅(qū)動(dòng)電路14以及外部輸出電路15。

顯示電路13在檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)6的繞組短路、接觸不良等異常時(shí)顯示異常狀態(tài)、警告等。驅(qū)動(dòng)電路14在檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)6的異常時(shí)開閉電磁接觸器3。外部輸出電路(外部輸出部)15將上述的電動(dòng)機(jī)6的異常狀態(tài)、警告等輸出至外部。

接著，基于圖7的流程圖對(duì)電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的診斷處理進(jìn)行說(shuō)明。步驟s1中，獲取電動(dòng)機(jī)的電壓(線間電壓或者相電壓)v與電流(相電流)i，在步驟s2中，計(jì)算反相電流isn、反相電壓vsn、正相電流isp、電壓不平衡率vunbal以及電源電壓vs。步驟s3中，進(jìn)行初次判定，在初次時(shí)(是)前進(jìn)至步驟s4，并存儲(chǔ)電源電壓vs。另外，步驟s2的電源電壓vs的計(jì)算以及步驟s4的電源電壓vs的存儲(chǔ)也可以省略。

步驟s5根據(jù)反相電流-反相電壓特性計(jì)算反相導(dǎo)納yn，并存儲(chǔ)反相導(dǎo)納yn的正相電流特性。步驟s6中，根據(jù)反相電流-正相電流特性計(jì)算反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量△isn/△isp，并設(shè)定增加量的閾值δ2。之后，返回至開始(start)。

在步驟s3中，并非初次時(shí)(否)，前進(jìn)至步驟s7，將電壓不平衡率vunbal與閾值5％進(jìn)行比較。該閾值5％不限于該值，能設(shè)定成認(rèn)為產(chǎn)生了電壓不平衡的規(guī)定值。步驟s7中，在電壓不平衡率vunbal為閾值5％以上時(shí)(否)，顯示為電壓不平衡。

另一方面，電壓不平衡率vunbal小于閾值5％時(shí)(是)，前進(jìn)至步驟s8。步驟s8中，將評(píng)價(jià)值a＝|isn―yn＊vsn|與閾值δ1比較。評(píng)價(jià)值a為閾值δ1以上時(shí)(是)，前進(jìn)至步驟s9，將反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量△isn/△isp與閾值δ2比較。在步驟s9中，反相電流△isn/正相電流△isp小于閾值δ2時(shí)(是)判定為繞組短路，反相電流△isn/正相電流△isp為閾值δ2以上時(shí)(否)判定為接觸不良。

步驟s8中，評(píng)價(jià)值a小于閾值δ1時(shí)(否)，前進(jìn)至步驟s10，將反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量△isn/△isp與閾值δ2比較。步驟s10中，反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量小于閾值δ2時(shí)(是)，判定為正常。反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量△isn/△isp為閾值δ2以上時(shí)(否)，前進(jìn)至步驟s11。步驟s11中，對(duì)評(píng)價(jià)值a相對(duì)于正相電流isp的特性進(jìn)行計(jì)算，正相電流isp近似成0a來(lái)求出截距(利用最小二乘法根據(jù)多個(gè)測(cè)量繪圖求出截距)，并將該值與閾值δ3比較。該閾值δ3是比閾值δ1稍小的值。在步驟s11中，評(píng)價(jià)值a為閾值δ3以上時(shí)(是)判定為繞組短路，評(píng)價(jià)值a小于閾值δ3時(shí)(否)判定為接觸不良。

由此，實(shí)施方式1的發(fā)明利用分析電動(dòng)機(jī)的電壓和電流而得到的反相電流、反相電壓、正相電流、反相導(dǎo)納的要素來(lái)判定電動(dòng)機(jī)的異常狀態(tài)，因此即使在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也能對(duì)電源不平衡進(jìn)行區(qū)分，從而能判定并檢測(cè)繞組短路。此外，即使在電源線接觸不良時(shí)也能對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組短路進(jìn)行判定。

實(shí)施方式2.

接著，基于圖8來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。

圖8示出實(shí)施方式2的診斷處理的流程圖，由于從步驟s1到步驟s7與實(shí)施方式1相同，因此省略說(shuō)明。

在圖8的步驟s8中，將反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量與閾值δ2比較。步驟s8中，反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量小于閾值δ2時(shí)(是)，前進(jìn)至步驟s9。

步驟s9中，將評(píng)價(jià)值a＝|isn―yn＊vsn|與閾值δ1比較。在評(píng)價(jià)值a為閾值δ1以上時(shí)(是)判定為繞組短路，評(píng)價(jià)值a小于閾值δ1時(shí)(否)判定為正常。

步驟s8中，反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量為閾值δ2以上時(shí)(否)，前進(jìn)至步驟s10。步驟s10中，對(duì)評(píng)價(jià)值a相對(duì)于正相電流isp的特性進(jìn)行計(jì)算，正相電流isp近似成0a來(lái)求出截距(利用最小二乘法根據(jù)多個(gè)測(cè)量繪圖求出截距)，并將該值與閾值δ3比較。該值為閾值δ3以上時(shí)(是)判定為繞組短路，該值小于閾值δ3時(shí)(否)判定為接觸不良。

由此，實(shí)施方式2的發(fā)明與實(shí)施方式1相同，利用分析電動(dòng)機(jī)的電壓和電流而得到的反相電流、反相電壓、正相電流、反相導(dǎo)納的要素來(lái)判定電動(dòng)機(jī)的異常狀態(tài)，即使相對(duì)于實(shí)施方式1變更判定方法，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也能判定并檢測(cè)繞組短路。此外，即使在電源線接觸不良時(shí)也能對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組短路進(jìn)行判定。

實(shí)施方式3.

接著，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。

實(shí)施方式1、2中，對(duì)于每個(gè)電動(dòng)機(jī)6分別具備1個(gè)邏輯運(yùn)算部10，但在實(shí)施方式3中，對(duì)于多個(gè)電動(dòng)機(jī)利用1個(gè)邏輯運(yùn)算部10來(lái)分析電壓和電流信號(hào)并判定異常。

作為實(shí)施方式1的缺點(diǎn)，在初次的正常值存儲(chǔ)時(shí)，假設(shè)已經(jīng)發(fā)生故障的電動(dòng)機(jī)的情況下，在初次會(huì)存儲(chǔ)異常值。因此，通過(guò)將多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的信息一并處理，例如在相同電動(dòng)機(jī)的情況下，在初次判定中能判定是正常還是異常。

實(shí)施方式4.

接著，基于圖9～圖11來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。

在實(shí)施方式1中，是使用了電動(dòng)機(jī)的電流和電壓的診斷判定。在實(shí)施方式4中，是僅利用電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)判定繞組短路的方法。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電動(dòng)機(jī)的診斷裝置的結(jié)構(gòu)電路圖，從圖1的結(jié)構(gòu)中去除了儀表用變壓器5和電壓檢測(cè)電路8。圖9中，對(duì)于與圖1相同或者相對(duì)應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說(shuō)明。

圖10示出進(jìn)行電動(dòng)機(jī)6的定子繞組的短路檢測(cè)判定的邏輯運(yùn)算電路10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，與圖3相同或者相對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。

圖10中，邏輯運(yùn)算電路10由電流轉(zhuǎn)換部21a、初始分析部24、分析部27以及判定部31構(gòu)成。

電流轉(zhuǎn)換部21a具備反相電流計(jì)算部22a和正相電流計(jì)算部23a，通過(guò)對(duì)稱坐標(biāo)變換處理利用式(1)(2)的計(jì)算式，轉(zhuǎn)換成反相電流isn和正相電流isp。初始分析部24具備進(jìn)行反相電流-正相電流特性分析的反相電流-正相電流特性分析部26，并進(jìn)行接觸不良判定。若由于接觸不良導(dǎo)致存在電阻分量，則反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量變大。以與實(shí)施方式1相同的要領(lǐng)，預(yù)先決定用于進(jìn)行接觸不良判定的閾值δ2。

分析部27具備反相電流-正相電流分析部29，分析反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量。判定部31具備繞組短路判定部32和接觸不良判定部33，根據(jù)由反相電流-正相電流分析部29得到的分析結(jié)果和反相電流值，分別進(jìn)行繞組短路和接觸不良的判定。

圖11中示出實(shí)施方式4的診斷處理的流程圖。在圖11的步驟s1中，獲取電流i，在步驟s2中計(jì)算反相電流isn和正相電流isp。步驟s3中，進(jìn)行初次判定，在初次時(shí)(是)前進(jìn)至步驟s4，利用反相電流-正相電流特性，計(jì)算反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量，并且決定閾值δ2。之后，返回至開始(start)。

經(jīng)過(guò)步驟s1～s3，在步驟s3判定為并非初次時(shí)(否),前進(jìn)至步驟s5，將反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量與閾值δ2比較。

反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量為閾值δ2以上時(shí)(否)，判定為接觸不良。反相電流isn相對(duì)于正相電流isp的增加量小于閾值δ2時(shí)(是)，前進(jìn)至步驟s6，并將反相電流isn的值與閾值δ4比較。另外，閾值δ4通過(guò)實(shí)際的試驗(yàn)等決定成規(guī)定值。在步驟s6中，反相電流isn為閾值δ4以上時(shí)(是)判定為繞組短路，反相電流isn小于閾值δ4時(shí)(否)判定為正常。

由此，實(shí)施方式4的發(fā)明與實(shí)施方式1和2那樣利用電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)的情況相比檢測(cè)精度較差，然而，僅利用電流，即使在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)也能判定并檢測(cè)繞組短路。此外，即使在電源線接觸不良時(shí)也能對(duì)電動(dòng)機(jī)的繞組短路進(jìn)行判定。

以上，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不限于實(shí)施方式，能進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更，在其發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠?qū)Ω鱾€(gè)實(shí)施方式進(jìn)行自由地組合，或者對(duì)各個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈冃巍⑹÷浴?/p>

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1：主電路

2：布線斷路器

3：電磁接觸器

4：儀表用變換器

5：儀表用變壓器

6：電動(dòng)機(jī)

7：機(jī)械設(shè)備

8：電壓檢測(cè)電路

9：電流檢測(cè)電路

10：邏輯運(yùn)算電路

11：存儲(chǔ)電路

12：設(shè)定電路

13：顯示電路

14：驅(qū)動(dòng)電路

15：外部輸出電路

21：電流電壓轉(zhuǎn)換部

21a：電流轉(zhuǎn)換部

22：反相電流/電壓計(jì)算部

22a：反相電流計(jì)算部

23：正相電流/電壓計(jì)算部

23a：正相電流計(jì)算部

24：初始分析部

25：反相導(dǎo)納特性分析部

26：反相電流-正相電流特性分析部

27：分析部

28：評(píng)價(jià)值分析部

29：反相電流-正相電流特性分析部

30：電壓不平衡率分析部

31：判定部

32：繞組短路判定部

33：接觸不良判定部

34：電壓不平衡判定部

100：電動(dòng)機(jī)的診斷裝置。