(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に流れる機器電流を測定する電流検出部と、前記機器電流によって発生する磁束を検出する磁界検出部と、該磁界検出部と前記電流検出部とを切換選択する切換器とを設け、該切換器よりの出力を入力処理する信号処理手段と、該信号処理手段により得られた信号を演算処理する演算処理手段とで、前記機器電流に含まれる高調波成分を演算して得られる各次数の高調波含有率より、前記電気機器の異常及び劣化の程度や、該異常及び劣化の原因並びに場所の特定を行って外部に表示する表示手段と、外部より該表示手段により表示された内容項目の変更や条件設定を行わしめる操作手段とを備えたことを特徴とする電気機器の異常及び劣化診断装置。
【請求項２】
電気機器が、誘導電動機及びインバータであることを特徴とする請求項１記載の電気機器の異常及び劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設備診断に係る技術分野に属し、誘導電動機（以下電動機と記す）並びにインバ−タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電気機器設備は生産を連続化したり、集約して高生産性を追求し、さらに高性能で広範囲の自動化システムと共に、インバ−タ等の省エネ機器も導入し、信頼性の高い設備、装置にするマスプロ化があらゆる産業界に求められている。このようなマスプロ設備は一般的に連続操業を原則にしており、電気機器設備の故障（休止）はプロセス全体の休止につながることが多く。ひとたび故障が発生すると、生産障害に加え、需要家からの信頼低下や場合によっては災害の発生等、休止損失は計り知れないものとなり、致命的な問題になることが推測される。
【０００３】
また、新品の設備機器（機械）を企業が購入し検収する場合にあっては、検収基準もしくは規格に統一されたものがなく、現状では設備機器（機械）が仕様通り動作することをもって検収上げとしている。しかし、最近の自動機器（機械）類は、多くの装置をインタ−フェ−スケ−ブルにより接続した組合せシステム構成としているため、各装置間の整合性（マッチング）が取れていない場合もあり、後になってトラブルが何度も発生し、火災事故に至ったケ−スもあり問題になっている。
【０００４】
更に、人の乗る運搬、輸送設備として、例えば鉄道車両やエレベ−タ等は法令で定期点検が義務づけられているが、電動機設備やインバ−タについては、温度上昇や異音の発生有無を確認する程度で安全面で問題を残している。
【０００５】
ここで、電気機器設備の異常及び劣化診断の目的を述べると次のようになる。
（１）コスト削減
ａ．設備停止時間の減少による操業率の向上
ｂ．材料費、人件費等保全費の削減
ｃ．取替周期延長
ｄ．点検整備削減
（２）トラブル事前防止
（３）安全性向上
（４）信頼性向上
（５）生産性向上
（６）品質向上
【０００６】
以上が電気機器設備の異常・劣化診断に関する必要性の背景と目的であるが、ここでは先ず本発明に係る電動機並びにインバ−タの異常・劣化診断の従来技術について、以下１〜２の各項でそれぞれ簡単に述べる。
【０００７】
１．電動機の異常・劣化診断について
電動機の異常・劣化診断法としては、（１）振動法、（２）音響法、（３）温度法、（４）トルク（ひずみ）法、（５）電流法、（６）波形法、などがあるが、これらの中で最もよく利用されポピュラ−な方法が振動法であるため、ここでは振動法について述べる。その他の診断法については、既に発明者が出願した特許（特願２０００−３８６６０３、特願２００１−２６５９４９）にて述べているので記述を省略する。
【０００８】
（１）振動法
振動法は電動機もしくは電動機を含めた負荷設備の回転機械振動を、動電型や圧電型又は変位型の振動ピックアップをできる限り振動の発生源近くに取り付け、振動のオ−バ−オ−ル値により異常判定する簡易診断と、振動の周波数分析により異常・劣化の原因、場所を特定する精密診断とがあるが、これらの診断はいずれも軸受けや回転軸等の機械要素部に限られる。
【０００９】
・簡易診断
振動のオ−バ−オ−ル値による異常か正常かの判定基準としては、過去のデ−タの蓄積と経験により自社で独自に定めているところもあるが、一般的にはＩＳＯ規格、ＪＩＳ規格、ＶＤＩ規格（ドイツ技術者協会の規格）などを参考にしている場合がほとんどである。しかし、これらの規格は平均的な評価を与えたものであり、すべての回転機械にあてはまるものではない。いま、参考例としてＩＳＯ規格（ＩＳＯ−２３７２）を表１に示す。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
表１において、小型機〜大型回転機はそれぞれ次のような機械である。
小型機：１５ＫＷまでの電動機またはそれに相当する小型機械
中型機：１５〜７５ＫＷの電動機または強固な基礎上の３００ＫＷまでの中型機械
大型機：強固な基礎上の大型機械
大型回転機：柔軟な基礎上の大型機械
【００１２】
・精密診断
前述の簡易診断により異常があると判断した場合、その原因、場所などを特定するためには精密診断が必要となる。一般に回転機械類から発生する振動信号は複雑であり、単純な振動はほとんどない。その中から有意義な情報を得て異常の有無を精密に判断するには、周波数分析法が最も広く用いられている。振動信号を周波数分析することにより、異常の原因、場所の特定が可能となる。
【００１３】
いま、定速回転を行っている電動機等の回転機について、異常原因と発生振動数の関係の一例を表２に示す。これらの関係は、長期間にわたる過去のデ−タの蓄積により得られているものである。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
表２において、ｆ0 ：ロ−タ（回転軸）の回転数：Ｚ：ベアリングの玉の数、ｄ：ベアリングの玉の直径、Ｄ：ベアリングのピッチ円径、ａ：ベアリングの接触角、ｎ：整数、Ｚ’：損傷歯数、である。
【００１６】
２．インバ−タの異常・劣化診断について
インバ−タは、省エネ化や生産性の向上、操作性の向上など多くの特長があり、各種産業機械のハイテク化に大きく貢献している。今やインバ−タは動力設備機械には必須機器となっており、その生産量も年々増加し、１９９９年度の日本国内における産業用インバ−タの生産量は、通産省（現経済産業省）の生産動態統計によると１８０万台を超えている（金額換算：約１０００億円）。
【００１７】
ところでインバ−タは、ＩＣ、抵抗、コンデンサ、トランジスタなどの電子部品や冷却ファン、リレ−など多数の部品によって構成されている。これらの部品は永久的に使用できるものではなく、その耐用年数や寿命は使用環境によって大きく左右され、ほとんどの電子部品はその寿命がアルレニウスの法則（１０℃二倍則：周囲温度を１０℃低下させるごとに寿命が２倍に延びる）に従うので、インバ−タの定期点検が必要となる。
【００１８】
すなわち、インバ−タの異常・劣化診断としては、トラブルの未然防止のため、ＪＥＭＡ（日本電機工業会）では「汎用インバ−タ定期点検のすすめ」のガイドブックで、表３に示すような定期点検をすすめている。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
しかし、インバ−タの異常・劣化診断においては、異常・劣化の原因や場所の特定がインバ−タを停止もしくは休止分解して専門技術者による特殊な測定器を用いなけらばならず、現実にはインバ−タが故障するまで使用し続ける場合が多い。その間はインバ−タ機能の低下、例えば省エネ機能、保護機能や出力特性等の異常、また他の機器への悪影響、例えばロボット等の誤動作や電動機トラブルの発生がしばしば見られた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
電動機及びインバ−タの異常・劣化診断は、電動機については振動法が最も広く用いられているが、ピックアップの取付けが精度に関係するため、これを振動発生源の近くに固定する必要がある。また異常・劣化個所の診断が軸受や回転軸等の機械要素部に限られ、測定にも時間がかかり測定装置を含め診断費用も高くつくので、この診断法は重要度の高い比較的大型機がメインとなる。
【００２２】
電動機についてのその他の診断法については記述を省略したが、いずれも振動法のように異常・劣化原因や場所の特定ができず、異常負荷の診断のみを行うオンライン監視システムに至っては極めて高価なものである。
【００２３】
また、インバ−タの異常・劣化診断については、前述したように異常・劣化原因や場所の特定を行うにはインバ−タを停止もしくは休止分解して、専門技術者が測定器を使用して行わねばならず甚だ面倒で時間もかかり診断に要するコストも高くつく。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動機並びにインバ−タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断装置は、上記の課題を解決するため、次のようにしている。
【００２５】
この電気機器の診断装置は、電気機器に流れる機器電流に含まれる各次数の高調波含有率の大きさにより電気機器の異常及び劣化の程度や、その異常・劣化原因や場所の特定を行うが、次のように精密形と簡易形の二つに分類できるので、これらについて以下に記す。
【００２６】
１，精密形
電気機器に流れる機器電流を測定する電流検出部と、前記機器電流によって発生する磁束を検出する磁界検出部と、該磁界検出部と前記電流検出部とを切換選択する切換器とを設け、該切換器よりの出力を入力処理する信号処理手段と、該信号処理手段により得られた信号を演算処理する演算処理手段とで、前記機器電流の各相に流れる電流値より演算される電流不平衡率と、前記機器電流に含まれる高調波成分を演算して得られる各次数の高調波含有率とより、前記電気機器の異常及び劣化の程度や、該異常及び劣化の原因並びに場所の特定を行う。
【００２７】
２．簡易形
電気機器に流れる機器電流によって発生する磁束を検出する磁界検出部を設け、該磁界検出部よりの出力を入力処理する信号処理手段と、該信号処理手段により得られた信号を演算処理する演算処理手段とで、前記機器電流に含まれる高調波成分を演算して得られる各次数の高調波含有率とより、前記電気機器の異常及び劣化の程度や、該異常及び劣化の原因並びに場所の特定を行う。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施例に係る電気機器の異常及び劣化診断装置の構成を示すブロック図である。
【００３０】
１は電流検出部、２は磁界検出部である。電流検出部１による電流測定にはクランプ式が非接触で行えるので好ましいが、それ以外の方法でもよい。また、磁界検出部２はサ−チコイルセンサまたはホ−ル素子センサや磁気抵抗センサ等を用いて磁束を測定すればよいが、電流検出部１によって測定される電流と該電流によって発生する磁束は比例するので、この電流を測定磁束に代用すれば、磁界検出部２による測定が省けるので好ましい。
【００３１】
電流検出部１と磁界検出部２の選択は切換器Ｓにて行う。１０は信号処理手段であり、演算処理手段２０へは２０ａなるデ−タ信号で通信する。２４ａは操作手段３０で演算処理手段２０へ入力する条件設定デ−タを示す入力信号、２５ａは演算結果を表示手段３１に取り出す出力信号である。
【００３２】
ここで、先ず信号処理手段１０の構成について述べると次の通りである。
【００３３】
切換器Ｓを経由した信号は、選択増幅回路１１にて、電流検出部１もしくは磁界検出部２にて測定された信号レベルに応じて選択的に増幅され、その出力はＡ／Ｄ変換器１２に入力される。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器１２は、選択増幅回路１１によって出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するものである。１３は出力回路で演算処理手段２０へ２０ａなるデ−タ信号として転送する。１４はシフトレジスタ（図示しない）を中心に構成された順序制御回路、１５は波形アドレス選択回路である。
【００３５】
次に、演算処理手段２０の構成を述べると次の通りである。
【００３６】
２１は中央処理装置（以下ＣＰＵと記す）、２２は主記憶回路で、波形記憶回路２８の内容がＣＰＵ２１の制御によって演算デ−タとして記憶される。２３は補助記憶回路、２４及び２５はそれぞれ入力ポ−ト及び出力ポ−トである。補助記憶回路４３は、後述する電気機器の運転デ−タ、例えば機器定数や電圧係数、高調波対策係数などを記憶させておいたり、電気機器の定格値や運転値の条件設定をも行う回路で、この時の設定値の入力は入力ポ−ト２４を介して行う。ここで入力信号２４ａはプッシュボタンやスイッチ、タッチボタン等の操作手段３０の操作によって生じるものである。また出力ポ−ト２５はＣＰＵ２１の演算結果を外部に出力するもので、その出力信号２５ａによって、ＬＣＤ（液晶表示器）やプリンタ−等を動作さす表示手段３１を有している。２９はバスラインである。
【００３７】
また、演算処理手段２０には、アドレス発生用カウンタ２６、プログラム記憶回路２７及び波形記憶回路２８を設けている。これらの動作について次に説明する。
【００３８】
アドレス発生用カウンタ２６は、例えば８ビットのアップダウンカウンタを２個使用し、上位８ビット、下位８ビットで合計１６ビットのアドレスをつくる。このアドレス発生用カウンタ２６は次の三つの役割をもつ。
【００３９】
（１）測定波形の入力
電流検出部１もしくは磁界検出部２によって測定された電流もしくは磁束波形信号のＡ／Ｄ変換したサンプリングデ−タを、測定波形と１対１に対応した波形記憶回路２８内の番地（領域）に取り込まなけらばならない。そのためアドレス発生用カウンタ２６は、測定波形と対応したアドレスとして測定波形の横座標を下位８ビットで表し、縦座標を上位８ビットで表す。
【００４０】
（２）測定波形の出力
波形記憶回路２８内に取り込まれた波形デ−タをバスライン２９を通してＣＰＵ２１に転送する。この時、アドレス発生用カウンタ２６は１６ビットのアップカウンタとして動作し００００〜ＦＦＦＦ（１６進表示）までカウントしていく。
【００４１】
（３）プログラムの転送
プログラム記憶回路２７には、高速フ−リエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）プログラムが記憶されている。この高速フ−リエ変換による演算については、発明者が既に出願した「電気機器の劣化診断法」（特願２００１−２６５９４９）にても説明しているので、ここでは記述を省略する。
【００４２】
このプログラム記憶回路２７からバスライン２９を通してＣＰＵ２１に高速フ−リエ変換（ＦＦＴ）プログラムを転送する。この時もアドレス発生用カウンタ２６から見れば前述の測定波形の出力の場合と同様である。カウンタ動作の終了はＣＰＵ２１の指令による。
【００４３】
次に、プログラム記憶回路２７から、システムの起動時にＦＦＴプログラムがＣＰＵ２１に全て転送されると、スタ−ト指令を信号処理手段１０の直列通信回路（図示しない）に送信する。このスタ−ト指令を受けて順序制御回路が動作し、波形デ−タの波形記憶回路２８への取り込み、アドレス発生用カウンタ２６のリセット、そして波形記憶回路２８内の波形デ−タをＣＰＵ２１へ送信するというプロセスを繰り返し行う。また、波形アドレス選択回路１５はアドレス発生用カウンタ２６の動作により、波形アドレスの領域を選択するものである。
【００４４】
以上が、本発明に係る診断装置の構成を示すブロック図の説明であるが、次に電気機器の入力及び出力電流に関して、本発明者が既に完成させた出願特許（特願２００１−２６５９４９）を基に一部補足し図面を参照して説明すると以下の通りとなる。
【００４５】
図２は、インバ−タに係るブロック図である。５１は三相交流電源、５３は電動機５２を制御するインバ−タであって、コンバ−タ部５４と平滑コンデンサ５５、及びインバ−タ部５６を制御するコントロ−ル部５７で構成されている。コントロ−ル部５７はＩＣ、抵抗、コンデンサ、トランジスタなどの電子部品を搭載したコントロ−ル基板である。また、Ｉn1及びＩn2はそれぞれインバ−タ５３の入力電流及び出力電流（電動機電流）であって、インバ−タ５３が、例えば現在主流となっている正弦波ＰＷＭインバ−タの場合のＩn1及びＩn2は、図２にて示したような電流波形となる。
【００４６】
ところで、図２で示したようなコンバ−タ部５４を有するインバ−タ５３の入力側における高調波電流Ｉn1は、三相交流電源５１の電圧がバランスし、その電源インピ−ダンスや電動機５２の負荷率等を無視した理想値として考えると、周知のように次式のようになる。
【００４７】
【数１】
0003671369.tif 000005
ただし、Ｉ11は基本波電流である。
【００４８】
しかし、（１）式は前述した仮定条件以外に、図２のインバ−タ部５６を構成する電力素子デバイスのデッドタイムや、インバ−タ５３の運転周波数に関係する制御角、及び高調波対策が施されているか否か、更には三相交流電源５１の出力に他の負荷機器（インバ−タ等も含む）の接続有無や、電流高調波の検出が電流によるか磁界によるかといった測定方式等の諸要素は全く考慮されていない。
【００４９】
だが、上述した諸要素を全て考慮した高調波電流を理論的に算出することは困難なため、本発明者は長年にわたるデ−タの分析と実験的解析手法により、高調波電流Ｉn1が次式に従うことを見い出した。
【００５０】
【数２】
0003671369.tif 000006
【００５１】
（２）式においてＬf は電源負荷係数で、図２で示した三相交流電源５１の出力母線に電動機５２とは別に負荷（インバ−タ等も含む）が接続されている場合は、それらの接続負荷を合計した等価容量によってＬf は次のような値をとる。
【００５２】
（１）等価容量が１５ＫＷまでの負荷：Ｌf ＝２．０
（２）等価容量が１５〜５５ＫＷの負荷：Ｌf ＝１．８
（３）等価容量が５５〜１１０ＫＷの負荷：Ｌf ＝１．５
（４）等価容量が１１０〜３００ＫＷの負荷：Ｌf ＝１．２
（５）等価容量が３００ＫＷ以上の負荷：Ｌf ＝１．０
【００５３】
尚、接続負荷が無い場合はＬf ＝１．０を採用すればよい。しかし負荷が分からない場合や簡略計算でもよい場合はＬf ＝１．０として考えればよいが、出来る限り接続負荷容量を把握しておくことが好ましい。
【００５４】
また、（２）式のＤf は検出器係数で、機器電流に含まれる高調波成分を、クランプ式電流測定によるか、もしくは機器電流によって発生する磁束をサ−チコイル等の磁界測定によるかで異なる。即ち、磁界測定によって得られた数値は、電流測定による数値より、磁束の空間伝搬減衰分だけ低い値を示す。本発明者は、前記両方式の測定値を統計的に比較分析した結果、Ｄf として次の値を採用するに至った。但し、電流変動が激しい場合は測定を何度か繰返し平均をとる。
（１）クランプ式電流測定による場合：Ｄf ＝１．６
（２）サ−チコイル等の磁界測定による場合：Ｄf ＝１．０
【００５５】
更に、（２）式においてＭa 、Ｍb 及びＭc は電動機単独運転かインバ−タ運転かによって定まる機器定数で、それぞれ次のような値となる。
（１）電動機単独運転の場合
Ｍa ＝０．０２、Ｍb ＝０．０１、Ｍc ＝０
（２）インバ−タ運転の場合
Ｍa ＝０．２、Ｍb ＝０．１、Ｍc ＝１．０
【００５６】
そして、（２）式中のＫV は次の（６）式で示される電圧係数で、（６）式中Ｘの数値は電動機もしくはインバ−タの入力電圧が２００Ｖ系の場合は２００、４００Ｖ系及び３０００Ｖ系の場合は、それぞれ４００及び３０００となる。
【００５７】
【数３】
0003671369.tif 000007
【００５８】
また、（２）式でのＫh はインバ−タ運転時の高調波対策係数で、下記に示すような値をとる。
（１）高調波対策が無い場合はＫh ＝１
（２）高調波対策が有る場合は、その対策部品により異なるが、平均的には次のようになる。但し、数値は第５次及び第７次高調波に対するものであり、第１１次以上及びこれら以外の各次数高調波の場合は（  ）内の数値となる。
ａ．ラインフィルタ設置時はＫh ＝０．９０（０．９５）
ｂ．ＡＣリアクトル設置時はＫh ＝０．６０（０．８５）
ｃ．ＤＣリアクトル設置時はＫh ＝０．５５（０．９５）
ｄ．ＡＣ＋ＤＣリアクトル併用設置時はＫh ＝０．４０（０．９０）
ｅ．ＥＭＩフィルタ設置時はＫh ＝０．６０（０．８０）
【００５９】
なお、（２）式のＫS は電源インピ−ダンスＺ（％）を、ＫW は負荷率（％）であり、計算時に用いる数値としてはそれぞれ１００で除した値となる。
【００６０】
ところで、インバ−タ運転において（２）式では表されないが考慮すべきは特に第６次高調波成分である。この第６次高調波成分はインバ−タの運転周波数が電源周波数の１／２、即ち商用電源周波数が６０Ｈｚ地区では３０Ｈｚ運転とした時、電動機の回転軸に少しでもベアリングやカップリング等に起因するアンバランスがあると第６次高調波含有率は１／ｎ（ｎは高調波次数）、即ち約１６％にも達する場合がある。この場合は他の次数高調波含有率も高くなる傾向にあるため、インバ−タ運転をする時は次式を満足させるよう注意する必要がある。
インバ−タの運転周波数≠（商用電源周波数）／ｍ（整数）
【００６１】
以上で入力側の高調波電流が求まり、各次数の高調波含有率が算出できる。ここで電気機器として電動機及びインバ−タの異常・劣化診断の観点のみから言えば、前記電気機器の入力側高調波次数は第１０次迄考慮すれば充分であるが、これについては後述する。
【００６２】
次に、図２にもどりインバ−タ５３の出力電流、即ち電動機５２に流れる電動機電流Ｉn2は、本発明者が多くのデ−タを蓄積し、確立統計解析を行った結果次式で表せることを見い出した。
【００６３】
【数４】
0003671369.tif 000008
ここで、Ｉ12：電動機電流の基本波電流、ｎ：高調波次数
ｈ：高調波係数、Ｋm ：電動機定数
【００６４】
（７）式中のＫm は次のような数値となる。
（１）Ｋm ＝０．０５（ただし、ｎ＝２）
（２）Ｋm ＝０．１５（ただし、ｎ＝３）
（３）Ｋm ＝１．０（ただし、ｎ＝２、３以外）
上記（１）、（２）のみＫm が異なっているのは、元々三相交流電源によって供給される電圧及び電流波形は、いづれも対称波であるためｎ＝２とその整数倍の高調波は発生せずＫm ＝０となる。更に三相交流電源の電圧、電流が平衡していて不平衡率がゼロの場合はｎ＝３とその整数倍の高調波も生じなくＫm ＝０となる。しかし、現実的には他の電気機器（例えばインバ−タ）や誘導電磁界の影響によりＫm ≠０となるのである。
【００６５】
また、（７）式中の高調波係数ｈは、次のような三つの高調波次数（ｎ）領域により異なった値になる。
（１）５＞ｎの場合はｈ＝２
（２）１１＞ｎ≧５の場合はｈ＝１
（３）ｎ≧１１の場合はｈ＝１．６
【００６６】
以上のようにインバ−タ出力側の高調波電流が求まる。ここで、インバ−タが正弦波ＰＷＭ制御方式のような電圧形インバ−タの場合は出力インピ−ダンスが小さく、負荷である電動機に対しては電圧源として作用するため、出力側電流に含まれる高調波含有率は小さい。尚、（７）式中のＫV 、ＫS 及びＫW は（２）式にて表したものと同じ意味のものであるが、インバ−タが電圧源と考えた場合はＫS ＝０と考えてよい。しかし、電流形インバ−タの場合はＫS ＝１と見なし、（７）式にインバ−タ係数ＣS （記述しない）を乗ずればよい。この時ＣS ＝２として計算すればほぼ実状に即した結果となることを本発明者は確認している。
【００６７】
また、電圧係数ＫV は（６）式で示されるから、（６）式中のＸは運転周波数に比例した電圧と考えても差しつかえない。従って、例えば商用電源周波数が６０Ｈｚ地域の２００Ｖ系で、３０Ｈｚ運転の場合は出力電圧が１００Ｖとなり、電圧係数ＫV は約１．４となる。
【００６８】
以上、本発明に係る機器電流に流れる各次数の高調波電流の演算法について述べたが、その演算結果に基づく電気機器の異常・劣化判定値については後述の実施例にて述べる。
【００６９】
ところで、前述したように電気機器の異常及び劣化の程度や、その異常・劣化原因や場所の特定を精密に行うには、前記電気機器の各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）電流の実効値を測定する。この電流の測定にはクランプ式電流計が非接触で行えるので好ましい。測定から得られた各相電流より、電流不平衡率は次式で求める。
電流不平衡率＝｛（Ｉmax −Ｉmin ）／Ｉmin ｝×１００（％）    （８）
ここで、Ｉmax 及びＩmin は、それぞれ各相電流の最大値及び最小値である。
【００７０】
【実施例】
本発明の実施例として、電動機及びインバ−タの異常・劣化判定値と、この判定値に基づき「正常」、「要注意」及び「不良」に区分し、異常・劣化原因や場所の特定に関して説明すれば次の通りである。尚、本発明の異常・劣化判定値の「正常」、「要注意」及び「不良」についての高調波含有率の数値は実施例に限定されることはない。
【００７１】
また、判定値区分において、「正常」はＡレベル、「要注意」はＢレベル、「不良」はＣレベルと記すが、その中で「要注意」のＢレベルは、機器の劣化度に応じ軽度な劣化（約１年は運転に支障がない劣化）をＢ１（ランク・）、中度な劣化（約６ヵ月は運転には支障がないが傾向管理が必要な劣化）をＢ２（ランク・）、重度な劣化（約３ヵ月程度の運転は可能であるが、機器のトラブル発生が懸念されるため部品交換や修理の準備が必要な劣化）をＢ３（ランク・）の３ランクに分けている。
【００７２】
表４に電気機器の異常・劣化判定基準表を示す。表中の電動機入力における高調波診断時の計算値は（２）式もしくは（７）式により求めた値であるが、電動機単独運転の場合は（７）式により求めるのが簡単で便利である。また、インバ−タ使用時の高調波診断の入力及び出力における計算値は、それぞれ（２）式及び（７）式により求める。また、本発明に係る装置が精密形の場合は表４のように電流診断も行う必要があるが、簡易形の場合は高調波診断のみでよい。
【００７３】
【表４】
0003671369.tif 000009
【００７４】
表５は表４の判定基準に基づいて算出した電動機の診断判定表である。表５において高調波診断に用いた「正常」判定の基準となる計算値は、（７）式中で電源負荷係数Ｌf ＝１．０、検出器係数Ｄf ＝１．０（サ−チコイルによる非接触磁界検出器を使用）として求めた数値によった。また、電流診断にはクランプ式センサを用いた。
【００７５】
【表５】
0003671369.tif 000010
【００７６】
表６は電動機の劣化原因・場所の特定表である。本表は高調波次数と電動機の劣化原因・場所の関係を表したもので、本発明者の長年に亘デ−タの蓄積による統計分析と実験デ−タによる確率解析により始めて明らかになったものである。特に、第２次〜第５次高調波は電動機に、第７〜第１０次高調波は負荷に起因する劣化であることが明確になったことは本発明の大きな成果の一つである。
【００７７】
【表６】
0003671369.tif 000011
【００７８】
表７は電動機、インバ−タの劣化原因・場所の特定表である。本表はインバ−タ制御による電動機運転時の高調波次数と電動機、インバ−タの劣化原因・場所の関係を表したもので、表６と同様に技術ノウハウを実験的解析手法により体系化したものである。
【００７９】
【表７】
0003671369.tif 000012
【００８０】
【発明の効果】
本発明の電気機器の異常及び劣化診断装置は、電動機並びにインバ−タを対象としたもので次のような効果を奏する。
【００８１】
（１）本発明の非接触測定器は回路構成がシンプルで簡便かつ安価なため、電動機並びにインバ−タを対象とした電気機器の異常及び劣化診断が、専門技術者を必要とすることなく誰にでも安全に行える。
（２）対象とする電気機器の劣化診断用以外に、動力設備機械の検収用、鉄道車輛やエレベ−タ等のような法令で定められた運輸、輸送設備の定期点検用にも用途がある。
（３）長年に亘った電気機器の異常及び劣化デ−タの蓄積による統計解析と、実験デ−タによる確率解析に基づき実験理論式が導出でき、本発明装置が多くの機器で実証確認されたので、ＩＳＯ規格やＪＩＳ規格にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気機器の異常及び劣化診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】インバ−タに係るブロック図である。
【符号の説明】
１    電流検出部
２    磁界検出部
１０    信号処理手段
２０    演算処理手段
２１    中央処理装置（ＣＰＵ）
２２    主記憶回路
２３    補助記憶回路
２４    入力ポ−ト
２５    出力ポ−ト
３０    操作手段
３１    表示手段
５１    三相交流電源
５２    電動機
５３    インバ−タ
５４    コンバ−タ部
５５    平滑コンデンサ
５６    インバ−タ部
５７    コントロ−ル部
【図１】
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【図２】
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