(57)【要約】  本発明は、電気回転機械が使用されている電気機械システムの状態を、電気機械システムの動作中に測定された少なくとも２つの電流および少なくとも２つの電圧から推定されるインピーダンスの解析に基づいて診断する方法に関する。この方法は、電気モータおよび発電機の状態モニタリングにおいて特に有用である。本発明は、モータ端子において測定可能な電圧信号および電流信号の両方からの情報を組み合わせる。具体的には、多相電気機械の２つ以上の相からの、電圧および電流の測定値が組み合わされて機械のインピーダンスを推定し、ここで、インピーダンスとは、電圧が回路に印加されたときに回路が示す、電流の流れに対する抵抗である。
2015534074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回転機械が使用されている電気機械システムの状態をモニタリングする方法であって、前記方法は、
−前記電気回転機械に供給を行う同一の各相に対して少なくとも２つの相電流と少なくとも２つの相電圧とを測定するステップと、
−前記測定された値を時間領域から周波数領域に変換するように適合されたコンピュータ処理装置を用いて、前記測定された値を処理し、電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆ，Ｖ２Ｆ，Ｖ３Ｆ，．．．，ＶｎＦと電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆ，．．．，ＩｎＦとを生成するステップと、
−前記電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆ，．．．，ＩｎＦを処理して、反転した電流スペクトルＩ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖ，．．．，ＩｎＦ，ｉｎｖを得るステップと、
−前記反転した電流スペクトルＩ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖ，．．．，ＩｎＦ，ｉｎｖを処理して、前記回転機械のインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆ，．．．，ＹｎＦを得るステップと、
−電気機械システムを診断するために必要とされる前記インピーダンススペクトル信号から、関心のある複数の周波数における振幅のベクトルを抽出するステップと、
−前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある周波数における前記振幅間の差の最大値を計算するステップと、
−前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある周波数における前記振幅間の差の最大値を、限界値として与えられた閾値と比較するステップと、
−前記限界値を超える場合に、警告をユーザに示すステップと
を含む、方法。
【請求項２】
関心のある周波数における前記振幅のベクトルが、前記供給周波数の第三次高調波である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
関心のある周波数における前記振幅のベクトルが、前記電気機械システム内の偏心の存在を示す、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
電気回転機械（３）が使用されている電気機械システムの状態をモニタリングするためのシステムであって、
前記システムは、
前記電気回転機械に供給を行う同一の各相に対して少なくとも２つの相電流と少なくとも２つの相電圧とを測定する手段と、
前記測定された値を処理し、前記回転機械のインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆ，．．．，ＹｎＦを生成する手段と、
前記インピーダンススペクトル信号から、関心のあるデータを抽出する手段と、
ユーザに警告を示す手段と
を備えており、
前記システムは、前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある周波数における振幅間の差の最大値を計算し、前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある周波数における振幅間の差の最大値を、限界値として与えられた閾値と比較する手段を有することを特徴とする、システム。
【請求項５】
前記電気機械システム内の前記電気回転機械（３）は、モータまたは発電機である、請求項５に記載の方法。
【請求項６】
電気回転機械（３）が使用されている電気機械システムの状態をモニタリングする方法のためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、コンピュータ測定装置（４）において実行可能なようにロード可能であり、
プログラムが実行されている間に、請求項１から５に記載の方法を実行することを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回転機械が使用されている電気機械システムの状態を、当該電気機械システムの動作中に測定した電流および電圧から推定されるインピーダンスの解析に基づいて診断する方法に関する。この方法は、特に、電気モータおよび発電機の状態モニタリングにおいて有用である。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
継続的な設計面の改良が続いていることにより、電気回転機械の、信頼性、ロバスト性、および、もっとも重要な効率の増加がもたらされた。これらの機械を制御する方法における改良と結びついて、これらの設計変更は、回転機械における電気モータおよび発電機の使用量の増加をもたらした。電気回転機械の信頼性の増加と並行して、モータおよび発電機の状態のモニタリングの、より熟考されたアプローチの開発がなされてきた。典型的には、これらの機械の健康状態は、測定された温度および信号に基づいて評価されてきた。
【０００３】
近年、典型的には、電気回転機械を電源に接続する電力ケーブルから測定された、固定子の巻線電流の解析は、電気機械、および、シャフトラインの一部を形成するいくつかの特定の他の構成要素の状態を識別するための方法として認識が高まってきた。より一般的には、モータ電流徴候解析（ＭＣＳＡ）として公知である、測定されたこれらの固定子の巻線電流のスペクトル解析は、電力ケーブルから測定された信号を用いた、電気回転機械の健康状態を解析するための、広く採用された方法を代表する。電気機械の故障は、負荷変動および回転子と固定子との間の空隙の大きさの変動をもたらす。これらの変動は、共に、巨大な交流電流（ＡＣ）電力供給電流を変調することに寄与し、結果として、供給周波数の側波帯が、電流の周波数スペクトルにおいて視認可能になる。具体的な故障モードは、電流スペクトルの特定の周波数に関連し、すなわち、電気機械の故障のタイプおよび深刻さを識別することが可能になる。ＭＣＳＡの利点は様々である。実装することが比較的安価であることに加え、電気回転機械を電源に接続する電力ケーブルから、信号を直接測定することに関連する本質的な利点がある。第一に、電流センサおよび電圧センサは、電気回転機械が電気機械システムの一部を形成する場合に非侵襲性であると考えられる。第二に、故障に対するトランスデューサの位置に関連する伝送経路効果の深刻さが軽減する。
【０００４】
ＭＣＳＡは効果的なツールを代表するものであるが限界がある。この解析においてしばしば明らかにされない仮定として、電気機械に供給される相電圧は、機械の状態によって影響されないシヌソイドとして理想化されることである。現実には、機械において生成される逆電磁気力（ＥＭＦ）は、故障のある機械と健康な機械との間で異なる可能性があり、結果として、モータ端子において測定される電圧は、診断情報に対して問い合わせを行う可能性のあるいくつかの動的シグネチャーを含む可能性がある。直結型で供給される機械の場合、電流信号における動的シグネチャーは、電圧における同等のシグネチャーよりも、かなり容易に識別されることは事実であるが、電圧測定値を無視することによって、状態モニタリングに関連するいくつかの情報もまた無視されることもまた事実である。この状況は、ドライブによって供給される電気機械の場合に特に関連し、ドライブでは、制御装置の動作が、電流信号からの情報を、機械に供給される電圧に変換するように作用する。したがって、電気回転機械を電源に接続する電力ケーブルから測定される電流および電圧の両方を組み合わせる方法は、有用である可能性のある情報が無視されていないことを保証する。このような方法の例は、測定された電流および電圧に基づいて推定される電磁トルクの解析である。しかしながら、機械のトルクを推定する方法は、固定子抵抗などの機械パラメータ値の高精度の推定を必要とする。このような値は、常に容易に利用可能であるわけではなく、これらの値の高精度の推定は些細なことではない。
【０００５】
測定される電流および電圧は、電気機械のアドミタンスまたはインピーダンスを得るために組み合わされ、次いで、このアドミタンスまたはインピーダンスは、機械の健康状態を識別するために解析される。米国特許出願公開（特許文献１）は、一定期間にわたって、モータへの入力におけるアドミタンスまたはインピーダンスをモニタリングすることによって、モータによって駆動される機械システムの状態を求める方法を記載している。このアドミタンスまたはインピーダンスは、電流測定値および電圧測定値を用いて計算される。アドミタンスまたはインピーダンスの変動は、故障を含む既知の状態に関連する。特許文献１は、単一の供給相のアドミタンスまたはインピーダンスを導出および解析する方法を記載しているが、多相回転電気機械の別々の相の間の差を比較することにより、より大量の診断情報が得られる場合がしばしばある。このアプローチが限界であることを証明する例は、三相電気機械の静的偏心を診断する場合である。この状況において、三相のうちの二相から測定される電流および電圧から推定されるインピーダンスの特定の特性は、健康な機械からの同等のインピーダンス推定値とは異なるが、第三相において、健康な場合に推定されるインピーダンスと、静的偏心を有する場合に推定されるインピーダンスとの間の差は、無視可能である。結果として、電気機械の１つの相のみから測定される電流および電圧から推定されるインピーダンスに基づくモニタリングアプローチは、特定の故障の発生に対して感度が低く、多くの誤った警告を行う可能性があるというリスクがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２８２５４８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要旨
モータ端子において入手可能な情報を放棄することとは対照的に、本発明は、モータ端子において測定可能な電圧信号および電流信号の両方からの情報を組み合わせる。具体的には、多相電気機械の２つ以上の相からの電圧および電流の測定値が組み合わされて、機械のインピーダンスを推定する。ここで、インピーダンスは、電圧が回路に印加されるときに回路が示す、電流の流れに対する抵抗である。本発明は、当該分野で公知のインピーダンスまたはアドミタンスの解析に関する、既存の状態モニタリング方法に対して多くの利点を有する。第一に、多相回転電気機械の各相から推定されるインピーダンスを比較することにより、本発明は、誤った警告の発生の可能性を大いに低減する。
【０００８】
本発明に従う方法は、以下のステップを含む。
・回転機械に供給を行う同一の各相に対して少なくとも２つの相電流と少なくとも２つの相電圧とを測定するステップと、
・前記測定された値を時間領域から周波数領域に変換するように適合されたコンピュータ処理装置を用いて、前記測定された値を処理するステップと、
・電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆ，Ｖ２Ｆ，Ｖ３Ｆ，．．．，ＶｎＦと、電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆ，．．．，ＩｎＦとを生成するステップと、
・前記電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆ，．．．，ＩｎＦを処理して、反転した電流スペクトルＩ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖ，．．．，ＩｎＦ，ｉｎｖを得るステップと、
・前記反転した電流スペクトルＩ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖ，．．．，ＩｎＦ，ｉｎｖを処理して、前記回転機械のインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆ，．．．，ＹｎＦを得るステップと、
・電気機械システムを診断するために必要とされるインピーダンススペクトル信号から、関心のある周波数における振幅のベクトルを抽出するステップ、
・インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある複数の周波数における振幅間の差の最大値を計算するステップ、
・インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある複数の周波数における振幅間の差の最大値を、限界値として与えられた閾値と比較するステップ、
前記限界値を超える場合に、ユーザに警告を示すステップ。
【０００９】
好適には、関心のある周波数における振幅のベクトルは、供給周波数の第三次高調波である。
【００１０】
好適には、関心のある周波数における振幅のベクトルは、電気機械システムに偏心が存在していることを示す。
【００１１】
本発明に従うシステムは、回転機械に供給を行う同一の各相に対して、少なくとも２つの相電流と少なくとも２つの相電圧とを測定する手段と、前記測定された値を処理し、前記回転機械のインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆ，．．．，ＹｎＦを生成する手段と、前記インピーダンススペクトル信号から、関心のあるデータを抽出する手段と、ユーザに警告を示す手段とを備えており、前記システムは、前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある複数の周波数における振幅間の差の最大値を計算し、前記インピーダンススペクトル信号から抽出された、関心のある複数の周波数における振幅間の差の最大値を、限界値として与えられた閾値と比較する手段を有することを特徴とする。
【００１２】
好適には、電気機械システム内の回転機械はモータまたは発電機である。
【００１３】
コンピュータ測定装置にロード可能なコンピュータプログラム製品は、プログラムの実行中に、請求項１から５に記載の方法を実行することを特徴とする。
【００１４】
本発明の主題は、以下の図面内の実施形態として提示される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実現のためのシステムのブロック図を示す。
【図２】図２は、１つの相についての離散電圧信号Ｖ１および離散電流信号Ｉ１の図である。
【図３】図３は、１つの相についての電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆおよび電流スペクトル信号Ｉ１Ｆの図である。
【図４】図４は、反転した電流スペクトルＩ１Ｆ，ｉｎｖ、Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ、Ｉ３Ｆ，ｉｎｖの図である。
【図５】図５は、３つの相についてのインピーダンススペクトルの断片の図である。
【図６】図６は、図５のインピーダンススペクトルの断片の拡大図である。
【図７】図７は、電気機械システムを診断している間に行われる動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明に従う方法の実現のための測定システムは、回転電気モータ３に供給ケーブル２で接続された三相交流供給源１に接続されている。本発明の提示される実施形態において、交流供給源１の供給は、三相である。しかしながら、図面には提示されていないが、当業者は、記載される発明が、多相供給源によって供給される電気回転機械に適用可能であることを理解する。
【００１７】
供給ケーブル２は、アナログデジタル変換器５を有する測定装置４と接続されており、このアナログデジタル変換器５はコンピュータ処理装置６と接続されており、このコンピュータ処理装置６は、インピーダンスを計算し、かつ、インピーダンススペクトル信号を処理するためのプロセッサ７および処理モジュール８と、インピーダンススペクトル信号から受信されたデータを解析するための解析器モジュール９と、データ記憶モジュール１０とを有し、これらは、本発明に従う方法の実現に適している。コンピュータ処理装置６は、測定装置４を介して、本発明を実行することによって得られる結果を視覚化するための装置１１に接続されている。本発明の提示される実施形態において、測定装置４は、コンピュータ装置６と一体化されているが、図面に示されていないが、測定装置とコンピュータ装置とは別個の装置でもあっても良い。このような場合には、結果を視覚化するための装置１１は、コンピュータ装置６と、直接的にまたはリモートで接続されている。
【００１８】
本発明の方法は、図７に示されている以下のステップ１２−２２に従って実装される。
【００１９】
ステップ１２
図１に示されている電気機械ネットワークを参照して、ステップ１２において、固定子の巻線に供給される交流電流のアナログ電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，．．．，Ｖｎおよびそれぞれのアナログ電流信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，．．．，Ｉｎが測定され、ここで、ｎは、回転電気機械３の相の数であり、１より大きくなければならない。典型的な実施形態では、アナログ電圧信号およびそれぞれのアナログ電流信号の３つの相（ｎ＝３）が測定される。明快性のために、以下では、このｎ＝３相を有する典型的な実施形態が考慮されるが、当業者は、ｎの他の値が同等に考慮され得ることを認識する。
【００２０】
ステップ１３
結果として測定されるアナログ電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３のうちの少なくとも２つおよびアナログ電流信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３のうちの少なくとも２つ（ここで、測定されたアナログ電流信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３および測定されたアナログ電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３はそれぞれ同一の相の信号である）が、アナログデジタル変換器５において、離散電圧信号Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄ，Ｖ３Ｄおよびそれぞれの離散電流信号Ｉ１Ｄ，Ｉ２Ｄ，Ｉ３Ｄに変換され、これらには一定のパラメータＰ１が与えられる。パラメータＰ１は、アナログ信号から離散信号への変換のプロセスを特徴づけるものであり、ユーザによって与えられるサンプリングレートＦＳと、ユーザによって与えられる、変換を受ける信号の長さＴＬとで構成される。サンプリングレートＦＳは、アナログ電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびアナログ電流信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３からとられる、１秒当たりのサンプル数を定義する。通常、最低サンプリングレートは、１ｋＨｚであり、これがデフォルト設定である。信号の長さＴＬは、アナログデジタル変換のためにとられるアナログ電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３およびアナログ電流信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の長さを定義する。本発明の方法において信号の長さＴＬの最小値は１ｓである。
【００２１】
取得される離散電圧信号Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄ，Ｖ３Ｄおよび離散電流信号Ｉ１Ｄ，Ｉ２Ｄ，Ｉ３Ｄは、コンピュータ装置６に実装されている処理モジュール８に自動的に転送される。
【００２２】
ステップ１４
このステップでは、離散電圧信号Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄ，Ｖ３Ｄおよび離散電流信号Ｉ１Ｄ，Ｉ２Ｄ，Ｉ３Ｄが、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）の計算によって変換される。ＤＦＴ演算は、信号を、時間領域から、周波数領域の信号に変換し、スペクトル解析が実行できるようにする。ＤＦＴを計算するために使用されるアルゴリズム（例えば、高速フーリエ変換）を含むこのような計算の詳細は、当業者に良く知られている。結果として生じるＤＦＴは、当業者には良く知られた方法を用いて、典型的には供給周波数に関連する、ＤＦＴにおける最大値に関して対数スケールに変換される。供給周波数は、直結される機械については線周波数に等しく、電気ドライブによって供給される機械については速度設定ポイントに関する周波数に等しい。変換後、離散電圧信号Ｖ１Ｄ，Ｖ２Ｄ，Ｖ３Ｄおよび離散電流信号Ｉ１Ｄ，Ｉ２Ｄ，Ｉ３Ｄは、電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆ，Ｖ２Ｆ，Ｖ３Ｆおよび電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆをそれぞれ形成する。電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆ，Ｖ２Ｆ，Ｖ３Ｆおよび電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆは、相１の例に対する図３に示されているように、電圧スペクトル信号Ｖ１Ｆ，Ｖ２Ｆ，Ｖ３Ｆの場合について、それぞれの、周波数の電圧ベクトルＶ１Ｆｆ，Ｖ２Ｆｆ，Ｖ３Ｆｆおよび値Ｖ１Ｆｖ，Ｖ２Ｆｖ，Ｖ３Ｆｖを、および、電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆの場合について、それぞれの、周波数の電圧ベクトルＩ１Ｆｆ，Ｉ２Ｆｆ，Ｉ３Ｆｆおよび値Ｉ１Ｆｖ，Ｉ２Ｆｖ，Ｉ３Ｆｖを含む。
【００２３】
ステップ１５
インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆを計算する前に、典型的には、結果として生じるインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆの有用性を保証するために、いくつかのマイナーな信号調整を実行する必要がある。電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆを支配する供給周波数の影響を低減するために、典型的には、バンドパスフィルタまたはノッチフィルタを適用して、当該分野で公知のピーク識別方法およびフィルタリング方法を用いて、供給周波数を除去する必要がある。さらに、いったん反転すると、電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆの低振幅成分が、インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆを支配する。インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆが可能な限り多くの情報を含むことを保証するために、通常、振幅がユーザによって予め決定された閾値より小さい電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆの値を、その閾値と等しくなるように設定する必要がある。閾値の値は、パラメータ設定Ｐ２として、このステップに供給される。閾値の値の典型的な値は、電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆの最大振幅の１％であり、これがデフォルト値である。マイナーな信号調整動作を行った後、調整された電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆが得られる。当業者は、追加の信号調整が、当該分野で公知の方法を用いてインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆ内に含まれる情報の質を向上する目的の任意のステップであること、および、特定の状況下では、破線によって図７に示されるように、この追加の調整が本発明の方法から省略され得ることを認識する。
【００２４】
ステップ１６
このステップでは、反転した電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖが計算される。反転した電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖは、以下の式を用いて計算される。
【数１】
2015534074.tif 000003
図４は、供給周波数と、電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，Ｉ２Ｆ，Ｉ３Ｆの低振幅成分とを除去した後に得られる反転した電流スペクトル信号Ｉ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖを示す。
【００２５】
ステップ１７
インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆは、周波数のインピーダンスベクトルＹ１Ｆｆ，Ｙ２Ｆｆ，Ｙ３Ｆｆと、インピーダンス振幅値Ｙ１Ｆｖ，Ｙ２Ｆｖ，Ｙ３Ｆｖとを含む。周波数のインピーダンスベクトルＹ１Ｆｆ，Ｙ２Ｆｆ，Ｙ３Ｆｆは、周波数の電圧ベクトルＶ１Ｆｆ，Ｖ２Ｆｆ，Ｖ３Ｆｆまたは周波数の電流ベクトルＩ１Ｆｆ，Ｉ２Ｆｆ，Ｉ３Ｆｆと同一である。インピーダンス振幅値Ｙ１Ｆｖ，Ｙ２Ｆｖ，Ｙ３Ｆｖは以下の式を用いて計算される。
【数２】
2015534074.tif 000004
ここで、Ｉ１Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ２Ｆ，ｉｎｖ，Ｉ３Ｆ，ｉｎｖはステップ１６で計算されたものである。
【００２６】
インピーダンスは、電圧が特定の回路に印加されたときに、特定の回路が有する、電流の流れに対する抵抗の測定値である。電気モータにおいて、単一の供給相のインピーダンスは、システムの力学、特に、空隙の大きさの変化または回転子もしくは固定子の磁束の変化に応じて、時間変化する。インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆは、インピーダンスの周波数成分を示す。ステップ１７の結果は、図５に示されているインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆである。
【００２７】
ステップ１８
いったん、３つの供給相のインピーダンスが計算されると、インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆは、回転電気機械の状態に関連する情報を抽出するために、モジュール９において解析される。例えば、偏心などの故障によって生じた機械内の非対称性は、各相間のインピーダンス値の差という結果をもたらす。結果として、故障は、特定の周波数におけるインピーダンススペクトルの全体のレベルの増加、および、３つの相間の不一致を引き起こす。レベルの増加は、相間の差異を強調するように作用する。典型的に、インピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆは、供給周波数および回転の周波数に関連する周波数における特徴的な成分を含む。これらの特徴的な周波数におけるインピーダンス振幅値Ｙ１Ｆｖ，Ｙ２Ｆｖ，Ｙ３Ｆｖは、具体的な故障の種類の深刻さに関連する。
【００２８】
本発明の例示的な実施形態において、故障のあるモータの偏心の場合が検査された。偏心は、電流測定の解析のみでは検出不可能であった。図５に、３つの相のインピーダンススペクトル信号Ｙ１Ｆ，Ｙ２Ｆ，Ｙ３Ｆの断片がある。関心のある周波数（この場合は、線周波数の第三次高調波である）において拡大されている（図６）ように、インピーダンス相振幅間に比較的大きい差があることがわかる。当業者は、偏心以外の故障が、識別され、かつ、線周波数の第三次高調波以外の、特徴周波数におけるインピーダンス振幅値Ｙ１Ｆｖ，Ｙ２Ｆｖ，Ｙ３Ｆｖを識別することによって定量化されることを認識する。
【００２９】
このステップの結果は、ステップ１２において選択した相のそれぞれの関心のある周波数におけるインピーダンス振幅Ａ１Ｙ，Ａ２Ｙ，Ａ３Ｙである。
【００３０】
ステップ１９
このステップにおいて、ステップ１２で選択した各相の関心のある周波数におけるインピーダンス振幅Ａ１Ｙ，Ａ２Ｙ，Ａ３Ｙのそれぞれの間の差が計算される。このことは、オールペアテストまたはペアワイズテストを行うことによって達成され、オールペアテストまたはペアワイズテストにおいては、ステップ１２で選択した各相の関心のある周波数におけるインピーダンス振幅Ａ１Ｙ，Ａ２Ｙ，Ａ３Ｙにおける値の考え得る全てのペアの間の差が、単純な差し引きによって計算される。この演算の結果は、関心のある周波数におけるインピーダンスの相の振幅間の差Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ３Ａである。
【００３１】
ステップ２０
このステップでは、関心のある周波数におけるインピーダンスの相の振幅間の差Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ３Ａが閾値の値と比較される。閾値の値は、Ｐ３として、このステップに与えられる。典型的な閾値の値は、インピーダンススペクトルの最大値の１０％であり、この値がデフォルト値として設定される。当業者は、閾値の値が、経験的証拠に従って、または、電気機械システムのモデルに基づいて調整され得ることを知っている。
【００３２】
関心のある周波数におけるインピーダンスの相の振幅間の差Ｄ１Ａ，Ｄ２Ａ，Ｄ３Ａの最大値が、所定の閾値Ｐ３よりも大きい場合には、例えば、モニタ上の単純な視覚的ユーザインターフェースを介して、または、ＳＭＳテキストメッセージを介してなどの、当該分野で公知の手法を用いて、警告が開始され、エンドユーザに故障が示される。
【００３３】
上述された実施形態においては、インピーダンススペクトルを用いて偏心問題を診断する方法が与えられるが、この方法は、関心のある様々な周波数におけるインピーダンススペクトルを単純に解析することにより、広範囲の欠点を診断することに適用可能であることに留意されたい。
【００３４】
ステップ２１
ステップ２１において、各相の関心のある周波数におけるインピーダンス振幅Ａ１Ｙ，Ａ２Ｙ，Ａ３Ｙおよびステップ２０で得られた警告が、公知の方法を用いて出力ユニット１を介して、ユーザに自動的に供給される。
【００３５】
ステップ２２
ステップ２２において、インピーダンス振幅Ａ１Ｙ，Ａ２Ｙ，Ａ３Ｙが、公知の方法を用いて、出力ユニット１１を介して、ユーザに自動的に供給される。さらに、本発明の方法は、オプションとして、図７において、ステップ２２とステップ１２とを接続する破線を介して示したように、ステップ１２において再開され得る。
【図１】
2015534074.tif 000005
【図２】
2015534074.tif 000006
【図３】
2015534074.tif 000007
【図４】
2015534074.tif 000008
【図５】
2015534074.tif 000009
【図６】
2015534074.tif 000010
【図７】
2015534074.tif 000011
【国際調査報告】
2015534074.tif 000012
2015534074.tif 000013
2015534074.tif 000014