(57)【要約】負荷が変動する電動機においても、電動機の巻線短絡（レヤショート）の有無を診断することができる電動機の診断装置を提供する。電圧入力部（１１）からサンプリング入力した電圧と、電流入力部（１２）からサンプリング入力した電流を使用して、論理演算部（２０）で負荷トルクを演算し、得られた負荷トルクから予め記憶部（３０）に保存しておいた正常時の負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して逆相アドミタンスを求め、求められた逆相アドミタンスと逆相電圧と逆相電流を使用して巻線短絡評価値を演算して、電動機（７）の巻線短絡の有無をしきい値により判定する。
2017081908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が接続された主回路からサンプリング入力された電圧および電流を使用して前記電動機の負荷トルクを演算する負荷トルク演算部と、前記電動機の正常時の負荷トルク・逆相アドミタンス特性を予め求めて記憶した逆相アドミタンス特性記憶部と、前記負荷トルク演算部で求めた負荷トルクから前記逆相アドミタンス特性記憶部に記憶された負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して逆相アドミタンスを演算する逆相アドミタンス演算部と、前記逆相アドミタンス演算部で求められた逆相アドミタンスと入力電流から求めた逆相電流と入力電圧から求めた逆相電圧とにより巻線短絡評価値を演算する巻線短絡評価値演算部と、前記巻線短絡評価値演算部で求められた巻線短絡評価値がしきい値以上であった場合に巻線短絡と判定する巻線短絡判定部とを備えていることを特徴とする電動機の診断装置。
【請求項２】
入力された各相間電圧の平均電圧との最大差が５％以下のときに前記負荷トルク演算部での演算を実行させる電圧不平衡率判定部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば閉鎖配電盤であるコントロールセンタなどで使用され、電動機の異常の有無を診断する電動機の診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、診断対象となる電気設備に流れる電流から特徴量を検出する特徴量検出手段と、前記電気設備が正常状態のときに前記特徴量検出手段で得られた特徴量の平均と標準偏差を予め導出して記憶しておく演算記憶手段と、前記電気設備の診断をする際に、前記特徴量検出手段で得られた特徴量と前記演算記憶手段に記憶されている平均と標準偏差とに基づいて決定される楕円体の内側に存在する確率値に基づいて前記電気設備が正常か異常かを診断する電気設備の良否診断システムが提案されている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２０４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電気設備の良否診断システムにおいては、診断対象となる電気設備である電動機に流れる電流の特徴量を検出して、この特徴量と予め導出して記憶されている平均と標準偏差とに基づいて決定される楕円体の内側に存在する確率値に基づいて、前記電動機の巻線短絡（レヤショート）の有無を診断するものであるが、電動機に負荷トルク変動が生じた際には電流が変化して検出誤差が発生するため、負荷変動の大きい電動機に適用するのは困難であるという課題があった。【０００５】
この発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、負荷が変動する電動機においても、電動機の巻線短絡（レヤショート）の有無を診断することができる電動機の診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電動機の診断装置は、電動機が接続された主回路からサンプリング入力された電圧および電流を使用して前記電動機の負荷トルクを演算する負荷トルク演算部と、前記電動機の正常時の負荷トルク・逆相アドミタンス特性を予め求めて記憶した逆相アドミタンス特性記憶部と、前記負荷トルク演算部で求めた負荷トルクから前記逆相アドミタンス特性記憶部に記憶された負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して逆相アドミタンスを演算する逆相アドミタンス演算部と、前記逆相アドミタンス演算部で求められた逆相アドミタンスと入力電流から求めた逆相電流と入力電圧から求めた逆相電圧とにより巻線短絡評価値を演算する巻線短絡評価値演算部と、前記巻線短絡評価値演算部で求められた巻線短絡評価値がしきい値以上であった場合に巻線短絡と判定する巻線短絡判定部とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電動機が接続された主回路からサンプリング入力された電圧および電流を使用して前記電動機の負荷トルクを演算する負荷トルク演算部と、前記電動機の正常時の負荷トルク・逆相アドミタンス特性を予め求めて記憶した逆相アドミタンス特性記憶部と、前記負荷トルク演算部で求めた負荷トルクから前記逆相アドミタンス特性記憶部に記憶された負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して逆相アドミタンスを演算する逆相アドミタンス演算部と、前記逆相アドミタンス演算部で求められた逆相アドミタンスと入力電流から求めた逆相電流と入力電圧から求めた逆相電圧とにより巻線短絡評価値を演算する巻線短絡評価値演算部と、前記巻線短絡評価値演算部で求められた巻線短絡評価値がしきい値以上であった場合に巻線短絡と判定する巻線短絡判定部とを備えているため、負荷トルクに応じた逆相アドミタンスを使用して巻線短絡評価値を演算することになり、負荷が変動する電動機においても、電動機の巻線短絡（レヤショート）の有無を診断することができる電動機の診断装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の設置状況を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の論理演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の記憶部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置のサンプリング速度と忘却係数およびスケールファクタの関係を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の学習期間部の動作を説明するフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の巻線短絡解析部の動作を説明するフロー図である。
【図７】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の逆相アドミタンス特性記憶部に記憶された負荷トルク・逆相アドミタンス特性を説明する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１における電動機の診断装置の巻線短絡評価値を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の設置状況を示す概略構成図、図２はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の論理演算部の構成を示すブロック図、図３はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の記憶部の構成を示すブロック図、図４はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置のサンプリング速度と忘却係数およびスケールファクタの関係を説明する説明図、図５はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の学習期間部の動作を説明するフロー図、図６はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の巻線短絡解析部の動作を説明するフロー図、図７はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の逆相アドミタンス特性記憶部に記憶された負荷トルク・逆相アドミタンス特性を説明する説明図、図８はこの発明の実施の形態１における電動機の診断装置の巻線短絡評価値を説明する説明図である。
【００１０】
図１において、電力系統１から引き込まれた主回路２には、配線用遮断器３と電磁接触器４と、三相の主回路２の相間電圧を三相間分検出する計器用変圧器などの電圧検出器５と、主回路２の三相分（少なくとも二相分）の負荷電流を検出する計器用変成器などの電流検出器６が設けられている。主回路２には負荷である三相誘導電動機などの電動機７が接続され、電動機７により機械設備８が運転駆動される。電動機の診断装置９は主に閉鎖配電盤であるコントロールセンタで使用されるものであり、電動機の診断装置９は入力部１０と論理演算部２０と記憶部３０と出力部４０により構成されている。
【００１１】
入力部１０には電圧検出器５で検出された電圧を予め設定されているサンプリング速度で入力（以下、サンプリング入力と称す）する電圧入力部１１と、電流検出器６で検出された電流をサンプリング入力する電流入力部１２と、サンプリング速度を設定するサンプリング速度設定部１３と、電動機７の定格情報等を入力する定格情報入力部１４が設けられている。
【００１２】
サンプリング速度設定部１３は、例えば１秒間に１００個のサンプリング速度で１０秒間サンプリングすることを設定する。これにより１０００個のサンプリングされたデータが得られることとなる。設定されたサンプリング速度等は記憶部３０の図３に示すサンプリング速度記憶部３１に記憶される。また、サンプリング速度と忘却係数ｋｆおよびスケールファクタαは図４に示す相関関係があるため、例えば診断装置の製造メーカ側で予め実測した結果得られた図４の相関関係をデータテーブルとして忘却係数およびスケールファクタ特性記憶部３１ａに記憶しておくものとする。サンプリング速度は最初に一度設定されるとその電動機に対しては同じ条件でのサンプリング速度が以降の診断時の全てに適用されるため、忘却係数ｋｆおよびスケールファクタαも最初に設定されたサンプリング速度によって図４に示す相関関係を利用して演算されサンプリング速度記憶部３１に記憶されている。
【００１３】
定格情報入力部１４は、電源周波数や電動機７の定格出力、定格電圧、定格電流、定格回転数等および負荷トルクの演算に使用される磁極数ならびに巻線抵抗値等を予め入力しておくもので、入力された定格情報等は記憶部３０の図３に示す定格情報記憶部３２に記憶される。定格情報等は、電動機７の製造会社のカタログまたは電動機７に取付けられている銘板を見ることで容易に取得可能な情報である。なお、診断対象の電動機７が複数台ある場合には、予め全ての診断対象の電動機７の定格情報を入力しておく必要がある。一般に、電動機７の固定子巻線の温度が上昇すると巻線抵抗値Ｒｓが増えるため、例えば電動機７の製造メーカ等で試験して得られた巻線抵抗値Ｒｓと温度の相関関係を予め定格情報記憶部３２に設定しておいて、電圧および電流のサンプリングを行う時の固定子巻線の温度を検出入力して、設定された相関関係から巻線抵抗値Ｒｓを精度よく求めることが可能である。また、巻線抵抗値Ｒｓは検出した電圧および電流から演算して求める方法もあり、巻線抵抗値Ｒｓを求める方法は、上記説明の方法に限定されるものではない。
【００１４】
論理演算部２０の構成について図２にもとづき説明する。論理演算部２０は、電圧入力部１１から入力された電圧および電流入力部１２から入力された電流を診断解析等に適したものに変換する電圧・電流変換部２１と、電動機７の正常時の負荷トルク・逆相アドミタンス特性を予め求めて記憶部３０の図３に示す逆相アドミタンス特性記憶部３３に記憶しておく学習期間部２２と、電動機７の巻線短絡（レヤショート）の有無を解析する巻線短絡解析部２３と、異常の有無を判定する異常判定部２４により構成されている。
【００１５】
電圧・電流変換部２１は、電圧入力部１１から入力した三相間分の相間電圧の不平衡率を演算する電圧不平衡率演算部２１ａと、電圧入力部１１から入力した電圧および電流入力部１２から入力した電流を負荷トルクの演算に適したｄ軸方向およびｑ軸方向（以下ｄｑ軸方向と称す）の電圧および電流に変換するｄｑ変換演算部２１ｂと、電圧入力部１１から入力した電圧を巻線短絡の解析等に適した逆相電圧Ｖｓｎに変換する逆相電圧演算部２１ｃと、電流入力部１２から入力した電流を巻線短絡の解析等に適した逆相電流Ｉｓｎに変換する逆相電流演算部２１ｄにより構成されている。
【００１６】
学習期間部２２は、ｄｑ変換演算部２１ｂで変換された電圧および電流を使用して電動機７の正常時の負荷トルクを演算する負荷トルク演算部２２ａと、逆相電圧演算部２１ｃで演算された逆相電圧および逆相電流演算部２１ｄで演算された逆相電流を使用して電動機７が正常時の逆相アドミタンスを負荷トルクに対応させて演算する逆相アドミタンス演算部２２ｂにより構成されている。この場合は負荷トルクの範囲が零から使用する可能性のある最大の範囲まで負荷トルク変化毎に出来るだけ多くの数の入力電圧・電流を使用して逆相アドミタンスを算出することで、図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を得ることができ、この得られた特性は記憶部３０の図３に示す逆相アドミタンス特性記憶部３３に記憶する。
【００１７】
巻線短絡解析部２３は、ｄｑ変換演算部２１ｂで変換された電圧および電流を使用して電動機７の巻線短絡を考慮した負荷トルクを演算する負荷トルク演算部２３ａと、負荷トルク演算部２３ａで使用される巻線短絡参照評価値を演算する参照評価値演算部２３ｂと、負荷トルク演算部２３ａで求められた負荷トルクに対応して逆相アドミタンス特性記憶部３３に記憶された図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して逆相アドミタンスを演算する逆相アドミタンス演算部２３ｃと、逆相アドミタンス演算部２３ｃで求められた逆相アドミタンスと逆相電圧演算部２１ｃで演算された逆相電圧および逆相電流演算部２１ｄで演算された逆相電流を使用して巻線短絡評価値を演算する巻線短絡評価値演算部２３ｄにより構成されている。
【００１８】
異常判定部２４には、電圧不平衡率演算部２１ａで演算された電圧不平衡率の最大値が例えば５％以下の場合の電力系統１が安定した電圧状態であるかを判定する電圧不平衡率判定部２４ａと、巻線短絡評価値演算部２３ｄで演算された巻線短絡評価値が所定のしきい値を超えたことにより巻線短絡の発生を判定する巻線短絡判定部２４ｂが設けられている。なお、異常判定部２４で異常が確認された場合には出力部４０の判定結果出力部４１から画面出力または警報音または異常ランプ等により運転員に異常を通知する。
【００１９】
記憶部３０の構成について図３にもとづき説明する。記憶部３０には、サンプリング速度設定部１３によって設定されたサンプリング速度等を記憶するサンプリング速度記憶部３１と、診断装置の製造メーカ側で予め実測した結果得られた図４に示す相関関係をデータテーブルとして記憶した忘却係数およびスケールファクタ特性記憶部３１ａと、定格情報入力部１４から入力された電動機７の定格情報等を記憶する定格情報記憶部３２と、学習期間部２２によって予め求められた図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を記憶した逆相アドミタンス特性記憶部３３が設けられている。
【００２０】
次に、図５および図６に示すフロー図にもとづき論理演算部２０の動作説明をする。電動機の診断装置９は、図５のフロー図に示す診断装置の導入時に最初に実施する学習期間モードと、図６のフロー図に示す巻線短絡解析モードがあり、巻線短絡解析モードは例えば１０分間隔など所定の時間間隔で起動されて電動機７の異常診断を実施する。
まず、図５に示すフロー図にもとづき電動機の診断装置９を導入する初期設定として実施する必要のある負荷トルク・逆相アドミタンス特性の取得について説明する。設備導入初期の比較的新しい電動機７および機械設備８で故障が無い状態であると断定できる時点で実施する。
【００２１】
ステップ１０１において、電圧入力部１１から三相間分の電圧ＶｕｖとＶｖｗとＶｗｕがサンプリング速度設定部１３で設定されサンプリング速度記憶部３１に記憶されているサンプリング速度で入力されるとともに、電流入力部１２から三相分の電流ＩｕとＩｖとＩｗがサンプリング入力される。
【００２２】
ステップ１０２において、電圧不平衡率演算部２１ａは入力された三相間分の相間電圧の電圧不平衡率を演算する。電圧不平衡率＝（相間電圧−平均電圧）／平均電圧×１００％で求めることができる。従って、ｕ相とｖ相間の相間電圧Ｖｕｖにおける電圧不平衡率をＵｕｖ、ｖ相とｗ相間の相間電圧Ｖｖｗにおける電圧不平衡率をＵｖｗ、ｗ相とｕ相間の相間電圧Ｖｗｕにおける電圧不平衡率をＵｗｕ、平均電圧をＶａｖｇとすると、平均電圧はＶａｖｇ＝（Ｖｕｖ＋Ｖｖｗ＋Ｖｗｕ）／３であり、ｕ相とｖ相間の相間電圧における電圧不平衡率はＵｕｖ＝（Ｖｕｖ−Ｖａｖｇ）／Ｖａｖｇ×１００％、ｖ相とｗ相間の相間電圧における電圧不平衡率はＵｖｗ＝（Ｖｖｗ−Ｖａｖｇ）／Ｖａｖｇ×１００％、ｗ相とｕ相間の相間電圧における電圧不平衡率はＵｗｕ＝（Ｖｗｕ−Ｖａｖｇ）／Ｖａｖｇ×１００％でそれぞれ求めることができる。
【００２３】
ステップ１０３において、電圧不平衡率判定部２４ａは電圧不平衡率演算部２１ａで求められた３個の電圧不平衡率の最大値が５％以下であるかを判定して、５％を超える場合（ＮＯ）には、ステップ１０４に示すように、電力系統１に電圧不平衡が発生しており診断には適さない状態であるとして、何もしないでステップ１０１に戻る。一方、電圧不平衡率の最大値が５％以下の場合（ＹＥＳ）には、電力系統１は正常な三相ｕｖｗが平衡している状態でありステップ１０５に進む。
【００２４】
ステップ１０５において、ｄｑ変換演算部２１ｂは入力された電圧および電流を負荷トルクの演算に適したｄｑ軸方向の電圧および電流に変換する。
ｄｑ変換演算部２１ｂでの演算について説明する。まず、三相電流をｄｑ変換する場合には、三相ｕｖｗが平衡している状態では二相分の電流情報だけで十分であるため、電流入力部１２から入力した二相分の電流ＩｕとＩｖを使用して、ｄ軸方向の電流ｉｄとｑ軸方向の電流ｉｑを式（１）に示す変換式によって演算する。
【００２５】
【数１】
2017081908.tif 000003
【００２６】
同様に電圧についても二相分の電圧情報だけで十分であるが、電圧は通常では線間電圧を測定する場合が多いため、電圧入力部１１から入力した二相間分の電圧ＶｕｖとＶｖｗ（添字のｕｖはｕ相とｖ相間、ｖｗはｖ相とｗ相間を示す）を使用して、ｄ軸方向の電圧Ｖｄとｑ軸方向の電圧Ｖｑを式（２）に示す変換式によって演算する。
【００２７】
【数２】
2017081908.tif 000004
【００２８】
ステップ１０６において、逆相電圧演算部２１ｃは電圧入力部１１から入力された三相間分の電圧ＶｕｖとＶｖｗとＶｗｕを使用して、逆相電圧Ｖｓｎを式（３）から（５）に示す変換式によって演算する。但し、式（３）においてＡｖは式（４）で、Ｂｖは式（５）で演算される値である。
【００２９】
【数３】
2017081908.tif 000005
【００３０】
【数４】
2017081908.tif 000006
【００３１】
【数５】
2017081908.tif 000007
【００３２】
ステップ１０７において、逆相電流演算部２１ｄは電流入力部１２から入力された三相分の電流ＩｕとＩｖとＩｗを使用して、逆相電流Ｉｓｎを式（６）から（８）に示す変換式によって演算する。但し、式（６）においてＡｉは式（７）で、Ｂｉは式（８）で演算される値である。
【００３３】
【数６】
2017081908.tif 000008
【００３４】
【数７】
2017081908.tif 000009
【００３５】
【数８】
2017081908.tif 000010
【００３６】
ステップ１０８において、学習期間部２２の負荷トルク演算部２２ａはｄｑ変換演算部２１ｂで変換されたｄｑ軸方向の電圧および電流を使用して電動機７が正常時の負荷トルクを演算する。
負荷トルク演算部２２ａでの演算について説明する。負荷トルク演算部２２ａでは、ｄｑ変換演算部２１ｂで演算して求められたｄｑ軸方向の電流ｉｄ，ｉｑと、予め定格情報入力部１４から入力され定格情報記憶部３２に記憶されている電動機７の磁極数Ｐｐと、電動機７の固定子巻線のｄｑ軸方向の鎖交磁束φｄ，φｑとによって負荷トルクＴｅを式（９）によって演算する。
【００３７】
【数９】
2017081908.tif 000011
【００３８】
ここで、ｄｑ軸方向の鎖交磁束φｄ，φｑは式（１０）から式（１４）によって演算して求めることができる。式（１０）と式（１１）は微分表示しているため、数値解析して表したものが式（１２）と式（１３）であり、式（１２）と式（１３）を演算した結果にスケールファクタαをそれぞれ積算して式（１４）と式（１５）で演算したものが鎖交磁束の最終結果として得られる同定値である。式（１４）の演算結果が鎖交磁束φｄに相当し、式（１５）の演算結果が鎖交磁束φｑに相当する。
【００３９】
【数１０】
2017081908.tif 000012
【００４０】
【数１１】
2017081908.tif 000013
【００４１】
【数１２】
2017081908.tif 000014
【００４２】
【数１３】
2017081908.tif 000015
【００４３】
【数１４】
2017081908.tif 000016
【００４４】
【数１５】
2017081908.tif 000017
【００４５】
なお、式（１０）から式（１５）で使用している各記号については以下のデータを表すものである。ＶｄおよびＶｑはｄｑ変換演算部２１ｂで演算されたｄｑ軸方向の電圧、ｉｄおよびｉｑはｄｑ変換演算部２１ｂで演算されたｄｑ軸方向の電流、Ｒｓは電動機７の巻線抵抗値、ｋｆは設定されたサンプリング速度から図４に示す特性を使用して演算された忘却係数、αは設定されたサンプリング速度から図４に示す特性を使用して演算されたスケールファクタ、Ψは鎖交磁束の数値解析の記号、添字のｎはサンプリングのｎ番目の値を使用することを示す変数であり、添字のｎ−１はサンプリングのｎ−１番目の値を使用することを示す変数である。従ってｎは１，２，３・・・の値となる。Δｔはサンプリング時間幅を示すものでサンプリング速度によって決まる値であり、例えばサンプリング速度が１秒間に１００個であればサンプリング時間幅Δｔは０．０１となる。
【００４６】
また、μは電動機７の固定子巻線の一部が巻線短絡した場合の短絡率であり、電動機７の各相の巻数ＮのうちＮｆターン分が短絡したと仮定すると、μ＝Ｎｆ／Ｎで表すことができるが、式（９）においては電動機７が正常状態の巻線短絡が発生していない場合の負荷トルクを求めるものであるため、短絡率はμ＝０として式（９）により負荷トルクを演算する。なお、Ｉｆは短絡電流であるが、短絡率μがゼロであるため式（９）の一番右端の項目についてはゼロとなり、短絡電流Ｉｆが不明でも負荷トルクを演算できる。
【００４７】
ステップ１０９において、学習期間部２２の逆相アドミタンス演算部２２ｂは電動機７が正常時の逆相アドミタンスを、負荷トルク演算部２２ａで演算された負荷トルクに対応させて演算する。
具体的には、短絡率μが１よりも十分小さいμ≪１と仮定すると、正相電圧Ｖｓｐと逆相電圧Ｖｓｎおよび正相電流Ｉｓｐと逆相電流Ｉｓｎならびに正相アドミタンスＹｐおよび逆相アドミタンスＹｎとその非対角成分である非対称アドミタンスＹｐｎおよび非対称逆相アドミタンスＹｎｐの間には、以下に示す式（１６）から式（１８）の関係がある。
ここで、式（１６）におけるＹｐｐ＝Ｙｐ+ＹｐｎおよびＹｎｎ＝Ｙｎ+Ｙｎｐであり、また巻線短絡が発生していないときには短絡率はμ＝０であるため、式（１７）に示す非対称アドミタンスＹｐｎおよび非対称逆相アドミタンスＹｎｐがゼロとなり、逆相アドミタンスＹｎは式（１９）を使用することで、逆相電圧演算部２１ｃで演算された逆相電圧Ｖｓｎと、逆相電流演算部２１ｄで演算された逆相電流Ｉｓｎを使用して演算することができる。
【００４８】
【数１６】
2017081908.tif 000018
【００４９】
【数１７】
2017081908.tif 000019
【００５０】
【数１８】
2017081908.tif 000020
【００５１】
【数１９】
2017081908.tif 000021
【００５２】
なお、式（１７）および式（１８）で使用している各記号については以下のデータを表すものである。ωは電源角速度、ｒｓは電動機７の固定子の巻線抵抗、ｒｆは短絡抵抗、Ｌｓは固定子漏れインダクタンス、Ｌｍは励磁インダクタンス、Ｌｒは回転子インダクタンス、ｒｒは回転子抵抗、ｓはすべり、上部に−付のωは電源角周波数である。
【００５３】
ステップ１１０において、学習期間部２２は図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を得るのに十分な数のデータが得られたか確認して、データ量が十分でない場合には学習期間は終了していない場合（ＮＯ）としてステップ１０１に戻る。
学習期間が終了した場合（ＹＥＳ）にはステップ１１１に進み、ステップ１１１において、得られた負荷トルク・逆相アドミタンス特性を記憶部３０の逆相アドミタンス特性記憶部３３に記憶して、学習期間モードでの動作を終了する。
【００５４】
次に図６にもとづき巻線短絡解析モードでの動作を説明する。図６において、ステップ１０１からステップ１０７の動作は、図５に示す学習期間モードの場合と同様であるため説明を省略する。
ステップ２０８において、巻線短絡解析部２３の負荷トルク演算部２３ａは学習期間モードでの負荷トルク演算の式（９）を変形させた巻線短絡を考慮した負荷トルク演算の式（２０）を使用して負荷トルクを演算する。
【００５５】
式（２０）において、式（９）と同一の各記号については式（９）での動作説明と同様であり説明を省略する。式（９）と異なる記号のものとして式（２０）では巻線短絡参照評価値Δｒｅｆがある。式（９）では電動機７に巻線短絡が発生していない短絡率がゼロ（μ＝０）の場合の負荷トルクを演算したが、巻線短絡が発生した際に短絡電流Ｉｆが流れると、負荷トルク損失が起こるためこの項目部分を無視できなくなる。従って、逆相電圧演算部２１ｃで演算された逆相電圧Ｖｓｎと、逆相電流演算部２１ｄで演算された逆相電流Ｉｓｎを使用して、式（２１）により巻線短絡参照評価値Δｒｅｆを参照評価値演算部２３ｂで演算する。このとき、逆相アドミタンス参照値Ｙｒｅｆは設定した初期値を代入して演算をおこなう。
【００５６】
【数２０】
2017081908.tif 000022
【００５７】
【数２１】
2017081908.tif 000023
【００５８】
ステップ２０９において、逆相アドミタンス演算部２３ｃは、負荷トルク演算部２３ａで求めた負荷トルクから、逆相アドミタンス特性記憶部３３に記憶されている図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して、逆相アドミタンスＹｎを演算する。
巻線短絡を考慮した場合の逆相アドミタンスＹｎは負荷トルクに対して理論的な計算が不可能なため、学習期間モードで得られた図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性から値を算出する。
【００５９】
ステップ２１０において、巻線短絡評価値演算部２３ｄは、逆相電圧演算部２１ｃで演算された逆相電圧Ｖｓｎと、逆相電流演算部２１ｄで演算された逆相電流Ｉｓｎと、逆相アドミタンス演算部２３ｃで演算された逆相アドミタンスＹｎを使用して、式（２２）により巻線短絡評価値Δを演算する。
【００６０】
【数２２】
2017081908.tif 000024
【００６１】
ステップ２１１において、異常判定部２４の巻線短絡判定部２４ｂは、巻線短絡評価値演算部２３ｄで求められた巻線短絡評価値Δがしきい値よりも大きいか判定する。
巻線短絡評価値Δがしきい値よりも小さい場合（ＮＯ）には電動機７に巻線短絡は発生していないものとしてそのまま終了する。巻線短絡評価値Δがしきい値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には電動機７に巻線短絡が発生しているとして、ステップ２１２において、出力部４０の判定結果出力部４１から巻線短絡の発生を出力して終了する。
【００６２】
以上説明したように、学習期間モードで得られた図７に示す負荷トルク・逆相アドミタンス特性を利用して演算された逆相アドミタンスＹｎを使用して、巻線短絡評価値Δを演算することで、電動機７が正常な状態（巻線短絡の無い状態）で稼働中の巻線短絡評価値Δが、図８に示すように低減出来るため、その分、しきい値を小さい値に設定することが可能となり、少ない巻線短絡による微小な巻線短絡評価値の変動を巻線短絡判定部２４ｂで検出可能となる。
【００６３】
一般に、電動機の診断装置９が使用されるコントロールセンタは、電気室に設置され管理されているため、電動機７の稼働している場所に出向くことなく、電気室で容易に複数台の電動機７や機械設備８の監視を行うことが可能となる。
なお、この発明の電動機の診断装置は、電力プラントや化学プラントに設置されるポンプ、ファン、ブロア、コンベアなどのプラント設備を駆動する誘導電動機で、トルクは時間的に変動するがインバータ駆動でないあらゆる誘導電動機に全て適用可能である。
また、上記実施の形態１の説明では、個々の電動機に対して一つの診断装置としたが、複数台の電動機の情報を一括処理することで、複数台の電動機の巻線短絡を一つの診断装置で検出できるようにしてもよい。
【００６４】
なお、この発明は、その発明の範囲内において実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  電力系統、２  主回路、３  配線用遮断器、４  電磁接触器、５  電圧検出器、６  電流検出器、７  電動機、８  機械設備、９  電動機の診断装置、１０  入力部、１１  電圧入力部、１２  電流入力部、１３  サンプリング速度設定部、１４  定格情報入力部、２０  論理演算部、２１  電圧・電流変換部、２１ａ  電圧不平衡率演算部、２１ｂ  ｄｑ変換演算部、２１ｃ  逆相電圧演算部、２１ｄ  逆相電流演算部、２２  学習期間部、２２ａ  負荷トルク演算部、２２ｂ  逆相アドミタンス演算部、２３  巻線短絡解析部、２３ａ  負荷トルク演算部、２３ｂ  参照評価値演算部、２３ｃ  逆相アドミタンス演算部、２３ｄ  巻線短絡評価値演算部、２４  異常判定部、２４ａ  電圧不平衡率判定部、２４ｂ  巻線短絡判定部、３０  記憶部、３１  サンプリング速度記憶部、３１ａ  忘却係数およびスケールファクタ特性記憶部、３２  定格情報記憶部、３３  逆相アドミタンス特性記憶部、４０  出力部、４１  判定結果出力部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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