(57)【要約】【課題】電動機または他の同期ならびに／もしくは非同期機械の漏れ電流のモニタリングを向上するための方法を提供する。【解決手段】システムは、産業機械の動作と関連した電圧および漏れ電流を検出するよう構成される複数のセンサと、プロセッサおよび選択デバイスを含む制御器とを備える。選択デバイスは、複数のセンサから、電圧に対応する第１の入力と、漏れ電流に対応する第２の入力とを受信するよう構成される。第１の入力は、第２の入力とペアにされ、ペア入力を生成する。選択デバイスは、ペア入力に少なくとも部分的に基づいて、出力をプロセッサに送信するよう構成される。出力は、産業機械と関連した漏れ電流または散逸率の指示を含む。【選択図】図１
2015090365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム（１０）であって、
産業機械（１２）の動作と関連する電圧および漏れ電流を検出するよう構成される複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）と、
プロセッサ（３７）および選択デバイスを備える制御器（２６）とを備え、
前記選択デバイスは、前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）から、前記電圧に対応する第１の入力と、前記漏れ電流に対応する第２の入力とを受信するよう構成され、前記第１の入力は、前記第２の入力とペアにされて、ペア入力を生成し、前記選択デバイスはさらに、前記ペア入力に少なくとも部分的に基づいて、出力をプロセッサ（３７）に送信するよう構成され、前記出力は、前記産業機械（１２）と関連する前記漏れ電流または電気的散逸率についての指示を備える、システム（１０）。
【請求項２】
前記産業機械（１２）は、同期電動機、誘導電動機、または発電機を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）は、高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）、高電圧センサ（ＨＶＳ）、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）は、前記産業機械（１２）の前記動作と関連する温度を検出するよう構成され、前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）は、１つまたは複数の温度センサを備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記選択デバイスは、前記産業機械（１２）に電気的に接続される複数の相導体（２７）の第１の相導体の電圧に対応する第１の入力と、前記第１の相導体の漏れ電流に対応する前記第２の入力とを受信するよう構成されるマルチプレクサを備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記プロセッサ（３７）は、前記ペア電圧入力と、前記漏れ電流入力との間のベクトル関係の測定値として、前記ペア入力を生成して、前記電気的散逸率を確認するよう構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記プロセッサ（３７）は、前記産業機械（１２）の前記動作と関連する動作線電圧周波数に対応する線周波数入力を受信するよう構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記プロセッサ（３７）は、前記産業機械（１２）の前記動作と関連する、１つまたは複数の電圧入力信号および１つまたは複数の漏れ電流入力信号とに対する前記線周波数入力を受信するよう構成される、請求項７に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記プロセッサ（３７）は、前記線周波数入力に基づいて、前記１つまたは複数の電圧入力信号および前記１つまたは複数の漏れ電流入力信号によって生成される調波を検出するよう構成される、請求項８に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）は、少なくとも５つのセンサを備え、前記少なくとも５つのセンサの１つまたは複数は、前記産業機械（１２）に接続される少なくとも１つの各導体と関連する前記漏れ電流を検出するようそれぞれが構成される電流センサ（１６、１８、２０）を備え、前記少なくとも５つのセンサの２つが、前記産業機械（１２）に接続される前記少なくとも１つの各導体と関連する前記電圧を検出するようそれぞれが構成される電圧センサ（２２、２４、２５）を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記少なくとも５つのセンサの１つが、電圧センサを（２２、２４、２５）備え、前記プロセッサ（３７）が、前記１つの電圧センサ（２２、２４、２５）および前記漏れ電流センサ（１６、１８、２０）に基づいて、前記電気的散逸率を検出するよう構成される、請求項１０に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
システム（１０）であって、
電気的産業機械（１２）の動作と関連する電圧測定値を取得するよう構成される第１のセンサと、
前記電気的産業機械（１２）と関連する漏れ電流測定値を取得するよう構成される第２のセンサと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサに通信可能に接続されて、プロセッサ（３７）を備える制御器（２６）と
を備え、
前記プロセッサ（３７）が、前記電圧測定値と前記漏れ電流測定値とに対応するペア入力信号を受信し、前記電気的産業機械（１２）に電気的に接続される少なくとも１つの相導体（２７）と関連する動作周波数に対応する線周波数入力を受信し、前記ペア入力および前記線周波数入力に少なくとも部分的に基づいて、前記電気的産業機械（１２）の前記少なくとも１つの相導体（２７）と関連する散逸率を判断するよう構成される、システム（１０）。
【請求項１３】
前記プロセッサ（３７）が、前記電気的産業機械（１２）と関連する、各電圧測定値入力信号と各漏れ電流測定値入力信号とに対する前記線周波数入力を受信するよう構成される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記プロセッサ（３７）が、前記ペア入力信号の変動値を測定し、前記散逸率を判断するよう構成される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
前記第２のセンサは、高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）を備え、前記第１のセンサは、高電圧センサ（ＨＶＳ）を備える、請求項１２に記載のシステム（１０）。
【請求項１６】
前記電気的産業機械（１２）と関連する温度測定値を取得するよう構成される第３のセンサを備え、前記プロセッサ（３７）が、前記ペア入力、前記線周波数入力、および前記温度測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記漏れ電流の存在を判断するよう構成される、請求項１２に記載のシステム（１０）。
【請求項１７】
システム（１０）であって、
交流電流（ＡＣ）電動機の固定子巻線（１４）と関連する既存の線電圧測定値および漏れ電流測定値を取得するよう構成される複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）と、
制御器（２６）とを備え、
前記制御器（２６）は、ある時間間隔にわたって、前記ＡＣ電動機の前記固定子巻線（１４）と関連する線電圧測定値ならびに漏れ電流測定値および散逸率の履歴記録を格納するよう構成されるメモリ（３９）と、前記既存の線電圧測定値および前記漏れ電流測定値を受信し、前記既存の線電圧測定値および前記漏れ電流測定値を、線電圧測定値および漏れ電流測定値の前記履歴記録と比較することによって、前記ＡＣ電動機の前記固定子巻線（１４）と関連する漏れ電流の変化および散逸率の変化を判断するよう構成される、システム（１０）。
【請求項１８】
前記メモリ（３９）が、固定された時間間隔または利用者が望む時間間隔にわたって、線電圧測定値ならびに漏れ電流測定値および散逸率の前記履歴記録を格納するよう構成される、請求項１７に記載のシステム（１０）。
【請求項１９】
前記時間間隔が、約１日未満、約１週間未満、約１ヶ月未満、約１年未満、約２年未満、約５年未満、約１０年未満、約２０年未満、または約３０年未満の間隔を備える、請求項１７に記載のシステム（１０）。
【請求項２０】
前記複数のセンサ（１６、１８、２０、２２、２４、２５）は、高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）、高電圧センサ（ＨＶＳ）、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１７に記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する発明の主題は、産業機械に関し、より具体的には、産業機械と関連する可能性のある漏れ電流をモニタリングするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機および発電機などの、ある種の同期および／または非同期機械は、動作中に、機械の固定子巻線で漏れ電流が発生する可能性がある。具体的には、固定子巻線は、近接する金属巻線を含む可能性があるため、電動機の固定子巻線は、固有のキャパシタンス（例えば、容量性電流漏れ）に影響される可能性がある。電気機械はまた、固定子巻線を保護する絶縁が最適ではないか、または効果的ではないため（例えば、抵抗性電流漏れ）、漏れ電流が生じる可能性がある。他方で、容量性漏れは、設計詳細によって、主に制御される電動機の固有の特性である。あらゆる場合において、漏れ電流が検出されない場合および／または検出されてもすぐに検出されなくなる場合、漏れ電流は、電動機の固定子巻線または他の構成部品を損傷する可能性がある（例えば、機械的損傷および熱的損傷など）。電動機または他の同期ならびに／もしくは非同期機械の漏れ電流のモニタリングを向上するための方法を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００３】
当初に特許請求される発明の範囲に対応する実施形態について、以下で概要を説明する。これらの実施形態は、特許請求される発明の範囲を限定するものではないが、これらの実施形態は、本発明の可能な形式の簡潔な概要を提供することのみを意図する。実際に、本発明は、以下に記載する実施形態と同様か、または異なる可能性のある、さまざまな形式を包含することができる。
【０００４】
第１の実施形態によれば、システムは、産業機械の動作と関連した電圧および漏れ電流を検出するよう構成される複数のセンサと、プロセッサおよび選択デバイスを含む制御器とを備える。選択デバイスは、複数のセンサから、電圧に対応する第１の入力と、漏れ電流に対応する第２の入力とを受信するよう構成される。第１の入力は、第２の入力とペアにされ、ペア入力を生成する。選択デバイスは、ペア入力に少なくとも部分的に基づいて、出力をプロセッサに送信するよう構成される。出力は、産業機械と関連した漏れ電流または散逸率の指示を含む。
【０００５】
第２の実施形態によれば、システムは、電気的産業機械の動作と関連した電圧測定値を取得するよう構成される第１のセンサと、電気的産業機械と関連した漏れ電流測定値を取得するよう構成される第２のセンサと、第１のセンサおよび第２のセンサに通信可能に接続される制御器とを備える。制御器は、電圧測定値ならびに漏れ電流測定値に対応するペア入力を受信し、電気的産業機械に電気的に接続される少なくとも１つの相導体と関連する動作周波数に対応する線周波数入力を受信し、ペア入力ならびに線周波数入力に少なくとも部分的に基づき、電気的産業機械の少なくとも１つの相導体と関連する散逸率を判断するよう構成されるプロセッサを備える。
【０００６】
第３の実施形態によれば、システムは、交流電流（ＡＣ）電動機の固定子巻線および制御器と関連する既存の線電圧測定値および漏れ電流測定値を取得するよう構成される複数のセンサを備える。制御器は、ある時間間隔にわたって、ＡＣ電動機の固定子巻線と関連する線電圧測定値および漏れ電流測定値に履歴記録を格納するよう構成されるメモリと、既存の線電圧測定値および漏れ電流測定値を受信し、既存の線電圧測定値および漏れ電流測定値を、線電圧測定値および漏れ電流測定値の履歴記録と比較することによって、ＡＣ電動機の固定子巻線と関連する漏れ電流の変化および散逸率の変化を判断するよう構成されるプロセッサとを備える。
【０００７】
本発明のこれらの、および他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むと、より理解されるであろう。添付図面において、同様の参照符号は、図面を通じて、同様の項目を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態による、制御器を備える産業機械および制御システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】本実施形態による、Ｉ／Ｏモジュールおよびキャリアモジュールを備える、図１の制御器の一実施形態についてのブロック図である。
【図３】本実施形態による、図１の制御器のキャリアモジュールについての詳細なブロック図である。
【図４】本実施形態による、図１の産業機械と関連する検出可能電圧信号および漏れ電流信号を示す一連のプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について以下で説明する。これらの実施形態に関する簡潔な説明を提供するために、実際の実装態様に関するすべての特徴について本明細書に説明するわけではない。いずれのそのような実際の実装態様の開発において、任意のエンジニアリングもしくは設計プロジェクトの場合と同様に、多数の実装形態特有の決定を、ある実装態様から他の実装態様に変更するなどの、システム関連の制約およびビジネス関連の制約との適合などの、開発者の特定の目的を達成するために行わなければならないことを認識すべきである。さらに、そのような開発努力は、複雑であり、時間を消費するものであろうが、本開示の利点を有する当業者とって、設計、製作、および製造の日常的な仕事であろうことを認識すべきである。
【００１０】
本発明のさまざまな実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味することを意図する。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、記載された要素以外の追加の要素が存在する可能性を含む、および意味することを意図する。
【００１１】
本実施形態は、固定子巻線の容量性および／または抵抗性漏れ電流のモニタリングに有用な、および電動機または他の同期ならびに／もしくは非同期機械の固定子巻線または他の構成部品に損傷（例えば、機械的損傷および熱的損傷）を与える、モニタリングされた漏れ電流を防ぐのに有用な、制御システムに関する。制御システムは、複数の高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）を介して漏れ電流入力を、複数の高電圧センサ（ＨＶＳ）を介して電圧入力を、および／または温度センサから温度入力を受信することができ、そのすべてが、固定子巻線を連続的に（または、選択的に）モニタリングすることができる。本実施形態はまた、処理技術およびフィルタリング技術の向上をもたらすことができ、例えば、電動機の固定子巻線における漏れ電流をより効果的に制御およびモニタリングすることを可能にすることができる。例えば、ある実施形態において、制御システムによって受信した漏れ電流入力および電圧入力は、ペアにされ、受信した漏れ電流入力および電圧入力に存在する可能性のある何らかの変動（例えば、周波数調波、および周波数歪みならびに／もしくは位相歪みなど）を相殺することができる。同様に、ある実施形態において、制御システムは、動作パラメータ（例えば、漏れ電流入力、電圧入力、および温度入力など）の履歴記録を格納するために使用することができる内部メモリ（例えば、オンサイトおよび／またはオンボードストレージまたはデータベース）を備えることができ、漏れ電流を検出し、漏れ電流による損傷の発生を防ぐ際の応答時間を向上するために使用することができる。制御システムはまた、固定子巻線の入力線周波数を直接受信してもよく、漏れ電流の存在を判断する際のインジケータとして使用することができる。
【００１２】
上記を念頭に置くと、図１で示す例示的な産業機械および制御システム１０などの産業機械および制御システムを説明するのに有用であろう。示すように、システム１０は、複数の固定子巻線１４、複数の漏れ電流センサ１６、１８、および２０、および複数の電圧センサ２２、２４、および２５を備える産業機械１２を備えることができ、制御器２６にすべて通信可能に接続される。産業機械１２は、電力入力を機械的出力に変換し、他のシステムまたはデバイスを駆動するのに有用な、任意の単相の、または多相の同期および／または非同期機械とすることができる。例えば、ある実施形態において、産業機械１２は、単相または多相の電動機とすることができ、または、他の実施形態では、発電機とすることができる。したがって、図示したように、産業機械１２は、固定子巻線１４を備えることができる。理解されるであろうように、固定子巻線１４は、鉄磁心の周りに巻き付けられ、電流が印加されると磁極を形成することができる単相または多相導体（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）を備えることができる。図示しないが、固定子巻線１４の巻線によって生成された磁界は、駆動シャフトを回転させることができることを認識すべきである。
【００１３】
上記のように、複数の漏れ電流センサ１６、１８、および２０は、固定子巻線１４の三相（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに通信可能に接続することができ、拡張することにより、機械１２に通信可能に接続することができる。ある実施形態において、漏れ電流センサ１６、１８、および２０は、例えば、高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）、他の電流トランス（ＣＴ）、または電気的ならびに／もしくは通信可能に接続された相導体２７を流れる検出された電流に比例する信号（例えば、ＡＣ／ＤＣ電圧または電流）を出力する任意のデバイスを備えることができる。図示したように、複数の電圧センサ２２、２４、および２５は、固定子巻線１４の三相（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに通信可能に接続することができ、拡張することにより、機械１２に通信可能に接続することができる。電圧センサ２２、２４、および２５は、例えば、三相導体２７で検出された電圧に比例する電圧を生成するのに有用な、さまざまな高電圧センサ（ＨＶＳ）（例えば、高電圧デバイダ）のいずれかを備えることができる。
【００１４】
ある実施形態において、漏れ電流センサ１６、１８、および２０は、固定子巻線１４の三相導体２７（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに対応する、対応する漏れ電流センサインターフェースモジュール２８、３０、および３２に通信可能に接続することができる。漏れ電流センサインターフェースモジュール２８、３０、３２は、漏れ電流センサ１６、１８、および２０（例えば、オンサイト）の出力を処理し、次いで、漏れ電流センサ出力を制御器２６にもたらす際に有用であろう。同様に、電圧センサ２２、２４、および２５は、固定子巻線１４の三相導体２７（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）に対応する、対応する電圧センサインターフェースモジュール３４、３５、および３６に通信可能に接続することができる。電圧センサインターフェースモジュール３４、３５、３６は、電圧センサ２２、２４、および２５（例えば、オンサイト）の出力を処理し、次いで、電圧センサ出力を制御器２６にもたらす際に有用であろう。
【００１５】
ある実施形態において、制御器２６は、さまざまな制御アルゴリズムおよび技術を生成および実施し、固定子巻線１４の電流ならびに／もしくは電圧、および、拡張することにより、機械１２の出力（例えば、速度トルクおよび周波数など）を制御するのに適切であろう。制御器２６はまた、エンジニアまたは技術者が、機械１２のコンポーネント（例えば、漏れ電流センサ１６、１８、および２０および電圧センサ２２、２４、および２５）などの、システム１０のコンポーネントをモニタリングすることができるオペレータインターフェースを提供することができる。したがって、さらに理解されるであろうように、制御器２６は、読取り可能ならびに実行可能コンピュータ命令を処理する際に使用することができる１つまたは複数のプロセッサ３７、および読取り可能ならびに実行可能コンピュータ命令および他のデータを格納するために使用することができるメモリ３９を備えることができる。これらの命令は、メモリ３９および／または制御器２６の他のストレージなどの、有形非一時的コンピュータ読取り可能メディアに格納されるプログラムで符号化することができる。さらに、１つまたは複数のプロセッサ３７およびメモリ３９により、制御器２６に、命令をプログラム可能に追加し、例えば、追加のハードウェアコンポーネントを備える必要無く、本開示の技術の１つまたは複数を実行することを可能にすることができる。
【００１６】
ある実施形態において、制御器２６はまた、マンマシンインターフェース（ＨＭＩ）ソフトウェア、製造実行システム（ＭＥＳ）、分散制御システム（ＤＣＳ）および／または監視制御ならびにデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムなどの、さまざまな産業制御ソフトウェアを処理することができる。例えば、一実施形態において、制御器２６は、Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ，ＮｅｗＹｏｒｋのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，が販売するＭｏｔｏｒ  Ｓｔａｔｏｒ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ（ＭＳＩＭ）（登録商標）とすることができる。したがって、制御システムは、スタンドアロン型制御システム、または機械１２のさまざまな動作パラメータをモニタリングならびに調整する際に有用な、いくつかの制御ならびに／もしくはモニタリングシステムの１つとすることができる。さらに理解されるであろうように、制御器２６を使用して、三相（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）固定子巻線１４と関連するであろう、漏れ電流Ｉa,l、Ｉb,lならびにＩc,lおよび／または散逸率（ＤＦ）をモニタリングすることができる。具体的には、漏れ電流Ｉa,l、Ｉb,l、およびＩc,lは、容量性漏れ電流または抵抗性漏れ電流の形式で、固定子巻線１４の１つまたは複数の相で現れる可能性がある。総漏れ電流（例えば、容量性漏れ電流と抵抗性漏れ電流との合計）は、検出されてもすぐに検出されなくなる場合、固定子巻線１４に機械的損傷または熱的損傷を引き起こすことになる可能性がある。
【００１７】
図２では、制御器２６の一実施形態のブロック図を示す。示すように、制御器２６は、入力−出力（Ｉ／Ｏ）モジュール３８およびキャリアモジュール４０を備えることができる。ある実施形態において、Ｉ／Ｏモジュール３８は、（例えば、漏れ電流センサインターフェースモジュール２８、３０、および３２からの漏れ電流センサ１６、１８、および２０の出力を受信するための）複数の電流Ｉ／Ｏポート４２、４４、および４６、（例えば、電圧センサインターフェースモジュール３４、３５、および３６からの電圧センサ２２、２４、および２５の出力を受信するための）複数の電圧Ｉ／Ｏポート４８、５０、および５２、および複数の温度Ｉ／Ｏポート５４、５６、および５８を備えることができる。温度出力は、１つまたは複数の抵抗温度検知器（ＲＴＤ）、熱電対、または固定子巻線１４に通信可能に接続されて、固定子巻線１４と関連する温度を検出することができる他の温度センサから受信してもよい。
【００１８】
図２でさらに示すように、三相漏れ電流信号（例えば、漏れ電流Ia,l、漏れ電流Ib,l、漏れ電流Ic,l）、三相電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）、および温度信号（例えば、温度a、温度b、および温度c）は、キャリアモジュール４０に送信することができる。前記のように、三相電流信号、電圧信号、および温度信号は、制御器２６によって使用され、固定子の容量性ならびに抵抗性漏れ電流（例えば、Ｉa,l、Ｉb,l、Ｉc,l）およびまたは機械１２の固定子巻線１４の１つまたは複数の相に存在する可能性のある散逸率の変化を検出することができる。ある実施形態において、キャリアモジュール４０は、Ｉ／Ｏモジュール３８の各Ｉ／Ｏポート４２から５８で受信した、三相電流信号、電圧信号、および温度信号の処理および／またはフィルタリングを促進する際に有用な、さまざまな構成を含んでもよい。
【００１９】
例えば、ある実施形態において、キャリアモジュール４０は、整合入力ペアマルチプレクサ（ｍｕｘ）ブロック６０を備えることができる。整合入力ペアｍｕｘブロック６０は、複数のアナログ入力信号ならびに／もしくはデジタル入力信号（例えば、電流信号、電圧信号、および温度信号）の間で選択し、選択された信号を出力する際に有用な、任意の回路（例えば、ハードウェア）または他のシステム（例えば、ソフトウェアシステムまたはデータセレクタ）とすることができる。具体的には、ある実施形態において、本明細書で説明するように、整合入力ペアｍｕｘブロック６０を使用して、機械１２の固定子巻線１４の三相のそれぞれに対して、各電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、Ｉb,l、およびＩc,l）を、対応する電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）と整合またはペアにすることができる。例えば、図２に示すように、Ｉ／Ｏポート４２で受信した漏れ電流Ｉa,lは、Ｉ／Ｏポート４８で受信した対応する相電圧Ｖaと整合および／またはペアにされ得る。同様に、Ｉ／Ｏポート４４で受信した漏れ電流Ｉb,lは、Ｉ／Ｏポート５０で受信した対応する相電圧Ｖbと整合および／またはペアにされ得、以下も同様である。具体的には、固定子巻線１４の各相の電流および電圧は、例えば、相互依存している可能性があるため、電流入力と電圧入力とをペアにすることで、電流信号および電圧信号における任意の変動（例えば、周波数調波および周波数ならびに／もしくは位相歪みなど）を相殺することができる。このような方法で、制御器２６は、電流入力および電圧入力間に存在する可能性のある変動が、実質的に減少する可能性があるため、より確実に、漏れ電流および／または機械１２の固定子巻線１４での散逸率の変動を検出することができる。したがって、固定子巻線１４の１つまたは複数の相での動作電流および／または電圧の任意の重要な変動が、漏れ電流（例えば、容量性および／または抵抗性漏れ電流）および／または散逸率の変化を示す可能性がある。
【００２０】
ある実施形態において、３つの電圧相の少なくとも１つ（例えば、相電圧Ｖa）が、線周波数調整ブロック６４に直接入力され得、一方、温度信号（例えば、温度a、温度b、および温度c）が、温度調整ブロック６２に入力され、ＰＣＭ６６での温度補償を実行するために、温度信号を調整することができる。線周波数調整ブロック６４は、三相導体２７（例えば、相ａ、ｂ、ｃ）の１つまたは複数の線周波数または入力周波数（例えば、５０から６０Ｈｚまたは同様の周波数評価）を検出する際に有用な、ハードウェアシステム（例えば、マイクロコントローラまたは他のプロセッサ）、ソフトウェアシステム、またはそれらの任意の組み合わせとすることができる。具体的には、図２に示すように、三相電圧信号Ｖaは、例えば、直接サンプリングされ、入力周波数および／または相を判断することができ、機械１２の固定子巻線１４での漏れ電流（例えば、容量性および／または抵抗性漏れ電流）および／または散逸率についてのさらなる指示をもたらすことができる。特に、線周波数調整ブロック６４で受信した直接入力線周波数をフィルタリングすることによって、制御器２６は、入力線周波数をより正確に判断し、位相ロックループ（ＰＬＬ）などの後進技術を使用することなく、応答時間の向上をもたらすことができる可能性がある。
【００２１】
ある実施形態において、整合入力ペアｍｕｘブロック６０および線周波数調整ブロック６４は、ペアの漏れ電流ならびに電圧出力信号および入力線周波数を、センサポータブルコアモジュール（ＰＣＭ）６６に送信し、処理およびルーティングすることができる。ＰＣＭ６６は、内部プロセッサ６８および内部メモリ７０を備えることができる。内部プロセッサ６８は、汎用プロセッサ、システム−オン−チップ（ＳｏＣ）デバイス、または、キャリアモジュール４０に送信される、三相電流信号（例えば、漏れ電流Ia,l、漏れ電流Ib,l、漏れ電流Ic,l）、三相電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）、および温度信号（例えば、温度a、温度b、および温度c）をサンプリングおよび／または算出する際に有用である可能性のある何らかの他のプロセッサ構成とすることができる。ある実施形態において、内部メモリ７０は、制御器２６内に備えることができる他のメモリデバイス間の、オンボードメモリとしてもよい。具体的には、内部メモリ７０を使用して、機械１２の固定子巻線１４での漏れ電流（例えば、容量性および／または抵抗性漏れ電流）および／または散逸率を検出するために収集されるデータの履歴記録を格納することができる。
【００２２】
ある実施形態において、制御器２６の内部プロセッサ６８は、内部メモリ７０によって格納された履歴データを使用して、回帰分析（例えば、線形回帰、非線形回帰、リッジ回帰）、データマイニング、傾向推定、および／または他の同様の技術などの確率論的技術および統計的技術を実行し、三相電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、漏れ電流Ｉb,l、および漏れ電流Ｉc,l）、三相電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）、および温度信号（例えば、温度a、温度b、および温度c）の傾向を測定する。いくつかの実施形態において、制御器２６は、例えば、内部プロセッサ６８を介して三相電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、漏れ電流Ｉb,l、および漏れ電流Ｉc,l）を、履歴データ（例えば、漏れ電流測定値）と比較することができる。ここでの履歴データは、何らかの時間間隔（例えば、約１日未満、約１週間未満、約１ヶ月未満、約１年未満、約２年未満、約５年未満、約１０年未満、約２０年未満、約３０年未満、または約３５年未満）にわたって収集されたものである。ある実施形態において、時間間隔は、固定とすることもでき、または利用者が設定可能とすることもでき、したがって、オペレータまたは技術者によって調整可能である。履歴比較は、履歴測定データ、例えば、内部メモリ７０に格納することが可能であるため、制御器２６で直接実行することができることを認識すべきである。具体的には、内部メモリ７０（例えば、オンボードメモリならびに／もしくはオンサイトストレージまたはデータベース）を設けることによって、内部プロセッサ６８は、履歴データにより迅速にアクセスし、欠陥、漏れ電流（例えば、容量性および／または抵抗性漏れ電流）、散逸率、および／または他の異常をより効率的に判断することができ、従って、制御器２６が、そのような欠陥、または関連する漏れ電流の検出に、実質的に改善された応答時間で応答することが可能となる。
【００２３】
図３を参照すると、キャリアモジュール４０のより詳細な図を提供する。示されるように、整合入力ペアｍｕｘブロック６０（図２に示す）は、入力ピンＡ０からＡ７およびＢ０からＢ７を備え、ペア電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）および電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、漏れ電流Ｉb,l、漏れ電流Ｉc,l）を受信することができる。さらに示すように、図２を参照して上記したように、ペアの電圧信号および漏れ電流信号は、出力ピンＡ＿ＯＵＴおよびＢ＿ＯＵＴを介して、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）７２に出力され、次いで、内部プロセッサ６８に出力されて、処理され、さらにルーティングされ得る。ある実施形態において、相電圧の１つ（例えば、Ｖc）は、相電圧ＶaおよびＶbに基づいて算出することができる。例えば、機械１２は、三相バランス型構成とし、相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcは、一般に、約１２０°の位相差によって等しい大きさに分けることができる。したがって、相電圧Ｖｃは、相電圧ＶaおよびＶb入力の入力に基づいて、生成Ｖcブロック７３を介して算出することができる。他の実施形態において、相電圧Ｖcは、相電圧ＶaおよびＶbのベクトル和を計算することによって算出してもよい。このようにして、制御器２６は、例えば、（各相に対して１つの電圧センサ２２、２４、および２５を必要とする構成とは対照的に）ただ２つのみの実電圧センサ２２および２４を使用して、相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcを判断することができ、システムの複雑さを減らすことに寄与することができる。他の実施形態において、電圧信号および漏れ電流信号を処理する方法は、１つの線電圧信号（例えば、Ｖa）を使用すること、および各電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、漏れ電流Ｉb,l、漏れ電流Ｉc,l）と関連する相調整を追加することを含んでもよい。だが依然として、他の実施形態において、電圧信号および漏れ電流信号を処理する方法は、各信号を取得すること、および任意の利用者が望む構成および／または組み合わせによる１つまたは複数の前処理技術を実行することを含む可能性がある。
【００２４】
ある実施形態において、図３でさらに示すように、追加の線周波数調整ブロック６４を、内部プロセッサ６８に設けることができる。追加の線周波数調整ブロック６４は、電流信号（例えば、漏れ電流Ｉa,l、漏れ電流Ｉb,l、および漏れ電流Ｉc,l）および電圧信号（例えば、電圧Ｖa、電圧Ｖb、および電圧Ｖc）に基づいてもよい。図２を参照して上記したように、制御器２６は、漏れ電流（例えば、Ｉa,l）の位相および大きさを算出することによって、固定子巻線の容量性および抵抗性漏れ電流測定を実行することができ、線周波数調整ブロック６４によって受信した直接入力線周波数入力に基づいて、内部プロセッサ６８によって導出してもよい。
【００２５】
一例として、図４は、電圧入力プロット７４（例えば、ＡＣ電圧信号８０）、三相電流入力プロット７６（例えば、漏れ電流信号８２、８４、および８６）、および漏れ電流−電圧（Ｉ−Ｖ）プロット７８（例えば、ＡＣ電圧信号８０および漏れ電流信号８８）を示す。プロット７４の電圧信号８０は、相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcの１つを表すものとすることができることを認識すべきである。同様に、プロット７８の総漏れ電流信号８８は、プロット７６の漏れ電流Ｉa,l、Ｉb,l、およびＩc,lの１つを表すものとすることができる。プロット７８は、電圧入力信号８０および漏れ電流入力信号８８の間の位相角９０を示す。位相角９０を使用して、機械１２の固定子巻線１４に存在する可能性のある、容量性および／または抵抗性漏れ電流を導出することができる。上記のように、この方法で、制御器２６はまた、入力線周波数および／または位相をより正確に判断し、応答時間を向上することができ、そのすべてにおいて、位相ロックループ（ＰＬＬ）を使用しないであろう。
【００２６】
本実施形態の技術的効果は、固定子巻線の容量性および抵抗性漏れ電流のモニタリングに有用な、および電動機または他の同期ならびに／もしくは非同期機械の固定子巻線または他の構成部品に損傷（例えば、機械的損傷および熱的損傷）を与える、漏れ電流を防ぐのに有用な、制御システムに関する。制御システムは、複数の高感度電流トランス（ＨＳＣＴ）を介して漏れ電流入力を、複数の高電圧センサ（ＨＶＳ）を介して電圧入力を、および温度センサから温度入力を受信することができ、そのすべてが、固定子巻線をモニタリングすることができる。本実施形態はまた、処理技術およびフィルタリング技術の向上をもたらすことができ、例えば、電動機の固定子巻線における漏れ電流のより効果的な制御およびモニタリングをもたらす。例えば、ある実施形態において、漏れ電流入力および電圧入力は、ペアにされ、漏れ電流入力および電圧入力に存在する可能性のある何らかの変動（例えば、周波数調波、および周波数歪みならびに／もしくは位相歪みなど）を相殺することができる。同様に、ある実施形態において、制御システムは、動作パラメータ（例えば、漏れ電流、電圧、および温度など）の履歴記録を格納するために使用することができる内部メモリ（例えば、オンサイトおよび／またはオンボードストレージまたはデータベース）を備えることができ、漏れ電流を検出し、漏れ電流による損傷の発生を防ぐ際の応答時間を向上するために設けることができる。制御システムはまた、固定子巻線の入力線周波数を直接受信してもよく、漏れ電流測定値を算出するために使用することができる。
【００２７】
本明細書は最良の形態を含む本発明を開示するため、および、あらゆるデバイスまたはシステムを製作し、ならびに使用し、およびあらゆる組込方法を実行することを含む任意の当業者が本発明を実施することを可能にするための例を用いる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００２８】
１０  制御システム、システム
１２  産業機械、機械
１４  固定子巻線
１６  漏れ電流センサ
１８  漏れ電流センサ
２０  漏れ電流センサ
２２  電圧センサ
２４  電圧センサ
２５  電圧センサ
２６  制御器
２７  相導体
２８  漏れ電流センサインターフェースモジュール
３０  漏れ電流センサインターフェースモジュール
３２  漏れ電流センサインターフェースモジュール
３４  電圧センサインターフェースモジュール
３５  電圧センサインターフェースモジュール
３６  電圧センサインターフェースモジュール
３７  プロセッサ
３８  入力−出力（Ｉ／Ｏ）モジュール
３９  メモリ
４０  キャリアモジュール
４２  電流Ｉ／Ｏポート、Ｉ／Ｏポート
４４  電流Ｉ／Ｏポート、Ｉ／Ｏポート
４６  電流Ｉ／Ｏポート
４８  電圧Ｉ／Ｏポート、Ｉ／Ｏポート
５０  電圧Ｉ／Ｏポート、Ｉ／Ｏポート
５２  電圧Ｉ／Ｏポート
５４  温度Ｉ／Ｏポート
５６  温度Ｉ／Ｏポート
５８  温度Ｉ／Ｏポート
６０  整合入力ペアマルチプレクサ（ｍｕｘ）ブロック、ブロック
６２  温度調整ブロック
６４  線周波数調整ブロック
６６  ＰＣＭ
６８  内部プロセッサ
７０  内部メモリ
７２  アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
７３  生成Ｖｃブロック
７４  電圧入力プロット、プロット
７６  三相電流入力プロット、プロット
７８  電流−電圧（Ｉ−Ｖ）プロット
８０  電圧入力信号、電圧信号
８２  漏れ電流信号
８４  漏れ電流信号
８６  漏れ電流信号
８８  漏れ電流入力信号、漏れ電流信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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