(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力が入力され前記電動機の巻線短絡異常を判定する演算処理部と、を備えた電動機の診断装置であって、
前記演算処理部は、
前記電動機の電流から実効値を算出して運転状態を判定する運転状態判定部と、
正常時の初期逆相電流を解析する初期逆相電流解析部と、
運転時の前記電動機の電流から算出された逆相電流と前記解析された初期逆相電流との差分により巻線短絡の評価値を算出する評価値解析部と、
前記評価値と設定された閾値との比較によって電動機の巻線短絡を判定する巻線短絡判定部と、を備えた電動機の診断装置。
【請求項２】
前記電動機の電圧を検出する電圧検出回路をさらに備え、
前記演算処理部は、
前記電動機の電流および電圧から実効値を算出して運転状態を判定する前記運転状態判定部と、
前記電動機の電圧から電圧不平衡率を算出し、算出された前記電圧不平衡率と設定された閾値とを比較し巻線短絡判定を行うか判定する電圧不平衡率判定部と、
前記電圧不平衡率判定部で巻線短絡判定を行うと判定された場合、正常時の初期逆相電流を解析する前記初期逆相電流解析部と、
前記電圧不平衡率判定部で巻線短絡判定を行うと判定された場合、運転時の前記電動機の電流から算出された逆相電流と前記解析された初期逆相電流との差分により巻線短絡の評価値を算出する前記評価値解析部と、
前記評価値と設定された閾値との比較によって電動機の巻線短絡を判定する前記巻線短絡判定部と、を備えた請求項１に記載の電動機の診断装置。
【請求項３】
予め電動機の機種および定格毎に所定の電圧不平衡率範囲毎の逆相電流を取得し、取得された複数の逆相電流を平均化して電圧不平衡率範囲毎の初期逆相電流値としたテーブルを格納する記憶装置を備え、
前記初期逆相電流解析部は、前記記憶装置から前記電動機の機種および定格毎に作成された所定範囲毎の電圧不平衡率の初期逆相電流値としたテーブルを読み出して、予め取得した前記電動機の電圧不平衡率に対応する初期逆相電流の値とす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。
【請求項４】
予め電動機の機種および定格毎に所定の電圧不平衡率範囲毎の逆相電流を取得し、取得された複数の逆相電流を平均化して電圧不平衡率範囲毎の初期逆相電流値としたテーブルを格納する記憶装置を備え、
前記初期逆相電流解析部は、前記電圧不平衡率判定部で巻線短絡判定を行うと判定された場合、前記記憶装置から前記電動機の機種および定格毎に作成された所定範囲毎の電圧不平衡率の初期逆相電流値としたテーブルを読み出して、前記算出された電圧不平衡率に対応する初期逆相電流の値とすることを特徴とする請求項２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】
本願は、電動機の診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントには電動機が多数存在しており、その設備の診断はメンテナンス部門が五感診断により判定している。特に重要度の高い電動機に関しては、定期的な診断が必要になるためコストが高くなる。さらに、電動機では、機械的ストレスと熱劣化で生じた絶縁物の空隙または損傷部が放電等でレヤショート(層間短絡)を誘発し、突然絶縁破壊に至る場合があるため、一度電動機の劣化が始まると劣化が進展する状態にしか進まない。
そこで、電動機の常時監視技術に関心が高まっている。しかしながら、電動機の常時監視の多くは、電動機毎に様々なセンサ等の計測機器を取り付けることを前提としている。計測機器は、例えばトルクメータ、エンコーダ、加速度センサ等である。ただし、数百から数千台のモータを集中管理するモータコントロールセンタへの適用は配線の数が多くなることから、その適用は現実的ではない。そのため、特殊なセンサを用いずにモータコントロールセンタで計測される電流と電圧の情報から電動機の状態を簡易的に診断し、信頼性、生産性、安全性を向上する装置が必要である。【０００３】
これに対し、出願人は、電動機、診断装置、電流センサおよび電圧センサを構成要素とした電動機の診断装置を提案している（特許文献１参照）。電流を検出する電流検出回路と、電源の主回路の電圧から電動機の電圧を検出する電圧検出回路とを設けて、逆相電流、逆相電圧、正相電流、逆相アドミタンスから、電動機稼働中で負荷トルクが変動する際にも電源不平衡を区別して巻線短絡を判定して検出を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０９９８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示の電動機の診断装置での固定子巻線の短絡診断においては、逆相アドミタンスを用いた評価値Ａ（特許文献１中式（１０）  Ａ＝｜Ｉsn−Ｙn・Ｖsn｜  ここでＩsn：逆相電流、Ｙn：逆相アドミタンス、Ｖsn：逆相電圧）により、巻線短絡の判断を行っている。ここで、初期の逆相アドミタンスＹnを求める際に、電源不平衡が小さいと逆相電流値が小さいため、逆相アドミタンスＹnの誤差が大きくなる。初期逆相アドミタンスＹnの誤差が大きくなると、巻線短絡評価値の右辺第二項の値の誤差が大きくなり、巻線短絡を誤検出する虞がある。そのため、逆アドミタンスＹnを用いない手法が求められている。【０００６】
本願は、上記の課題を解決するための技術を開示するものであり、逆相アドミタンスを算出することなく、高精度に電動機の固定子巻線の短絡故障を検出できる、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】
【０００７】
本願に開示される電動機の診断装置は、電動機の電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力が入力され前記電動機の巻線短絡異常を判定する演算処理部と、を備えた電動機の診断装置であって、前記演算処理部は、前記電動機の電流から実効値を算出して運転状態を判定する運転状態判定部と、正常時の初期逆相電流を解析する初期逆相電流解析部と、運転時の前記電動機の電流から算出された逆相電流と前記解析された初期逆相電流との差分により巻線短絡の評価値を算出する評価値解析部と、前記評価値と設定された閾値との比較によって電動機の巻線短絡を判定する巻線短絡判定部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願に開示される電動機の診断装置によれば、運転時の前記電動機の電流から算出された逆相電流と前記初期逆相電流との差分を評価値として巻線短絡の判定を行うので、逆相アドミタンスを算出することがないため、高精度に電動機の固定子巻線の短絡故障を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る電動機の診断装置を示す回路構成図である。
【図２】巻線短絡の概念図である。
【図３】実施の形態１に係る電動機の診断装置の演算処理部の構成図である。
【図４】実施の形態１に係る電動機の診断装置を用いた初期逆相電流を解析するフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係る電動機の診断装置を用いて巻線短絡判定を行うフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る電動機の診断装置を示す回路構成図である。
【図７】実施の形態２に係る電動機の診断装置の演算処理部の構成図である。
【図８】実施の形態２に係る電動機の診断装置を用いた初期逆相電流を解析するフローチャートである。
【図９】実施の形態２に係る電動機の診断装置を用いて巻線短絡判定を行うフローチャートである。
【図１０】実施の形態３に係る電動機の診断装置に用いられる電圧不平衡率と逆相電流との対応関係を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１１】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る電動機の診断装置を図１から図５に基づいて説明する。
図１は実施の形態１に係るおける電動機の診断装置を示す回路構成図で、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る。図において、電力系統から引き込まれた電源の主回路１には、配線用遮断器２、電磁接触器３、主回路１の負荷電流を検出する計器用変成器４が設けられている。さらに負荷である電動機５が接続され、この電動機５により機械設備６が運転駆動される。
【００１２】
電動機の診断装置１００は、計器用変成器４に接続された電流検出回路７、演算処理部１０、記憶装置１１、設定回路１２、表示部１３、駆動回路１４、外部出力部１５および通信回路１６を備えている。
電流検出回路７は、計器用変成器４により検出された主回路１の負荷電流を電動機５の相電流などの所定の信号に変換して電動機の電流を検出し、演算処理部１０および記憶装置１１に出力する。すなわち、電動機５に接続される電源の主回路１に流れる電流から電動機５の電流を検出する。
演算処理部１０には、電流検出回路７の出力が入力され、電動機の電流解析により逆相電流などを算出して、電動機稼働中の巻線短絡の判定を行う。
演算処理部１０は、演算処理装置として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が備えられている。なお、演算処理装置として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。
【００１３】
記憶装置１１は、演算処理部１０および設定回路１２に接続され、演算処理部１０とデータのやり取りを行う。記憶装置１１は、演算処理部１０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理部１０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）あるいは不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等を備える。
【００１４】
記憶装置１１に接続された設定回路１２は、セットキーを有しており、このセットキーを押す(例えば長押しする)ことによって、初期の正常状態のデータを記憶装置１１に記憶保持させる。また、セットキーを解除するまでの間のデータを記憶させることができる。
表示部１３は演算処理部１０に接続され、負荷電流等の検出された物理量および演算処理部１０が電動機５の異常を検出したときに異常状態、警告等を表示する。
駆動回路１４は演算処理部１０に接続され、計器用変成器４により検出された電流信号をもとに演算処理部１０が演算した結果に基づき、電磁接触器３を開閉する制御信号を出力する。
外部出力部１５は演算処理部１０からの異常状態および警告等の信号を外部に出力する。
【００１５】
外部の監視装置２００はＰＣ（パーソナルコンピュータ）等から構成され、１つあるいは複数の電動機の診断装置１００に接続されており、演算処理部１０の情報を通信回路１６を介して適宜受信するとともに電動機の診断装置１００の動作状況を監視する。この外部の監視装置２００と電動機の診断装置１００の通信回路１６との接続は、ケーブルを用いてもよいし、無線によるものであってもよい。複数の電動機の診断装置１００との間にネットワークを構成してインターネットを介した接続であってもよい。
【００１６】
図２は、本開示により診断する巻線短絡の概念図である。図において、ａ相で短絡が発生し短絡電流Ｉfが流れた場合、その短絡巻数をＮfとする。全体の巻数Ｎとの比で短絡率μは
μ=Ｎf／Ｎ
と表わされ、一般化される。また、電動機５の固定子巻線は同層短絡および層間短絡のいずれも発生する可能性があり、本実施の形態ではいずれの短絡も巻線短絡として診断する。
なお、本開示では、動作開始前に、電動機５の定格情報を入力する必要がない。
【００１７】
図３は、実施の形態１に係る電動機の診断装置における演算処理部１０の概要を示す構成図である。演算処理部１０は、電流変換部２０、初期解析部３０、判定部４０、解析部５０、異常判定部６０を備える。
【００１８】
電流変換部２０は、実効値算出部２１と逆相電流算出部２２を備え、電流検出回路７で検出した三相の電流から、対称座標変換処理によって下記式（１）により、逆相電流Ｉsnを算出する。
【００１９】
【数１】
0006945728.tif 000002
ここで、Ｉsn：逆相電流、Ｉu：ｕ相電流、Ｉv：ｖ相電流、Ｉw：ｗ相電流である。
【００２０】
初期解析部３０は、初期逆相電流解析部３１を備える。初期逆相電流解析部３１は、巻線短絡判定をする前に正常時の逆相電流値Ｉsnを解析する。例えば、１か月分の逆相電流値を算出し、それを平均化した値を初期逆相電流値Ｉsn0とする。
【００２１】
判定部４０は、運転状態判定部４１を備える。運転状態判定部４１は、実効値算出部２１で算出された電流の実効値を基にモータの運転状態を判定する。モータの運転状態の判定のためには、電流の実効値に限らず電流の瞬時値による判定あるいは電磁接触器３のオン、オフ信号から判定しても良い。
【００２２】
解析部５０は、評価値解析部５１を備え、異常判定部６０の巻線短絡判定部６１での判定のための解析が行われる。評価値解析部５１は、評価値Ａ＝｜Ｉsn−Ｉsn0｜の値を算出する。
次に評価値Ａの計算について説明する。巻線短絡はコイル素線間の短絡現象で、巻線短絡が発生すると三相固定子電流は非対称となるため、逆相成分により検出できる。三相誘導電動機の固定子巻線の一部が巻線短絡した場合の短絡率をμ（μ=Ｎf／Ｎ）、μ≪1と仮定すると、正相電圧Ｖspと逆相電圧Ｖsn、正相電流Ｉspと逆相電流Ｉsnの間に以下の関係式が導かれる。
【００２３】
【数２】
0006945728.tif 000003
【００２４】
【数３】
0006945728.tif 000004
【００２５】
【数４】
0006945728.tif 000005
【００２６】
【数５】
0006945728.tif 000006
【００２７】
ここで、Ｙpp：正相-正相成分のアドミタンス、Ｙnn：逆相-逆相成分のアドミタンス、Ｙpn：正相-逆相成分のアドミタンス、Ｙnp：逆相-正相成分のアドミタンス、Ｙn：逆相アドミタンス、ω：電源角速度、ｒs：固定子抵抗、ｒr：回転子抵抗、ｒf：短絡抵抗、Ｌs：固定子漏れインダクタンス、Ｌr：回転子漏れインダクタンス、Ｌm：励磁インダクタンス、μ：短絡率である。
【００２８】
アドミタンスＹの非対角成分Ｙpnは巻線短絡の指標にできるが、実機において非対角成分Ｙpnを算出することは容易ではない。そのため、ここでは初期逆相電流Ｉsn0の正常時データを解析することにより、逆相電流Ｉsnのみを計測、監視する方法を採用する。
【００２９】
巻線短絡が発生しないとき（μ＝０）はアドミタンスＹの非対角成分Ｙpnはゼロであるため、
Ｉsn＝Ｙn・Ｖsn＝Ｉsn0    ・・・（６）
である。巻線短絡が発生すると、
Ｉsn＝Ｙn・Ｖsn＋Ｙpn・Ｖsp＝Ｉsn0＋Ｙpn・Ｖsp・・・（７）
とＩsnが変化する。
【００３０】
すなわち、初期逆相電流Ｉsn0を解析することにより、ＩsnとＩsn0のみを計測して、
評価値Ａ＝｜Ｉsn−Ｉsn0｜    ・・・（８）
を指標とすれば、巻線短絡発生を検出できることがわかる。
電動機導入初期は巻線短絡未発生として初期化（逆相アドミタンスＹnを計算）した後、式（８）の評価値Ａを監視することで巻線短絡を判定する。
【００３１】
異常判定部６０は、巻線短絡判定部６１を備え、評価値解析部５１で計算した評価値Ａに対して、予め設定された閾値δ１を超えたか否かにより、巻線短絡の有無を判定する。なお、閾値δ１は電動機５の定格によって異なる値である。
【００３２】
次に、電動機の診断装置１００を用いて診断する処理工程について図４および図５を用いて説明する。
図４は、実施の形態１に係る電動機の診断装置を用いた初期逆相電流を解析するフローチャートである。電流検出回路７より電動機５の電流（各相の電流）を取得し（ステップＳ１１）、実効値算出部２１で電流の実効値を算出する（ステップＳ１２）。電流の実効値から運転状態判定部４１で電動機５が運転状態か否か判断し、運転状態と判定されれば（ステップＳ１３でＹｅｓ）、逆相電流算出部２２で逆相電流を算出する（ステップＳ１４）。逆相電流の算出回数が所定回数を超えたか否か判定し、所定回数を超えたと判定されれば（ステップＳ１５でＹｅｓ）、所定回数の逆相電流値を平均化し、初期逆相電流値Ｉsn0とする（ステップＳ１６）。この初期逆相電流値Ｉsn0は記憶装置１１に記憶される。逆相電流の算出回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ１５でＮｏ）、再度電動機の電流を取得し、所定回数になるまでステップＳ１１からステップＳ１５を繰り返す。
【００３３】
初期逆相電流値Ｉsn0を算出した後、巻線短絡判定の診断を行う。
図５は、巻線短絡判定を行うフローチャートである。電流検出回路７より電動機５の電流（各相の電流）を取得し（ステップＳ２１）、実効値算出部２１で電流の実効値を算出する（ステップＳ２２）。電流の実効値から運転状態判定部４１で電動機５が運転状態か否か判断し、運転状態と判定されれば（ステップＳ２３でＹｅｓ）、逆相電流算出部２２で逆相電流Ｉsnを算出する（ステップＳ２４）。
次に、図４のステップＳ１６で算出し、記憶装置１１に記憶されている初期逆相電流Ｉsn0とステップＳ２４で算出した逆相電流Ｉsnとから評価値解析部５１で式（８）の評価値Ａを算出する（ステップＳ２５）。巻線短絡判定部６１で、評価値Ａと予め設定された閾値δ１とを比較し、Ａ≧δ１を満たせば（ステップＳ２６でＹｅｓ）、巻線短絡と判定し、外部へ出力する（ステップＳ２７）。
ステップＳ２６でＡ＜δ１の場合、再度電動機５の電流（各相の電流）を取得するステップＳ２１に戻る。
【００３４】
以上のように、実施の形態１によれば、巻線短絡の評価値Ａとして、逆相電流の初期値からの差分を用い、評価値Ａと予め設定された閾値δ１とを比較することで巻線短絡の判断を行うので、初期状態をオフセットでき、逆相アドミタンスを算出することがないので、高精度に電動機の固定子巻線の短絡故障を検出できる。また、電圧検出回路も不要となるので、簡易な構成で消費電力も抑制され高精度に電動機の固定子巻線の短絡故障を検出できる、電動機の診断装置の提供が可能となる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、電圧不平衡率が小さい場合を想定している。電圧不平衡率が大きい場合には負荷トルクの変動によって逆相電流値が変わるため、巻線短絡判定の際に誤検出する可能性が高まるためである。本実施の形態で例示した閉鎖配電盤であるコントロールセンタで使用される系においては、負荷バランスから予め電圧不平衡率の大小を選別できる。本実施の形態では、選別された電圧不平衡率が小さい系を対象とすればよい。あるいは後述する電圧不平衡率の測定を並行して実施し、または予め取得しておき、本実施の形態が適用可能か判断すればよい。
【００３６】
実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る電動機の診断装置を図６から図９に基づいて説明する。
図６は実施の形態２に係るおける電動機の診断装置を示す回路構成図で、実施の形態１と異なるのは、主回路１には主回路１の電圧を検出する計器用変圧器８が設けられ、電動機の診断装置１００には、計器用変圧器８に接続された電圧検出回路９が設けられたことである。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【００３７】
電圧検出回路９は、電動機に接続される電源の主回路１の線間電圧を検出して、電動機５の相電圧等所定の信号に変換して電動機の電圧を検出し、演算処理部１０および記憶装置１１に出力する。
演算処理部１０には、電流検出回路７および電圧検出回路９出力が入力され、電動機５の電圧および電流の解析により逆相電流、電圧不平衡率などを算出して、電動機稼働中の巻線短絡を判定して検出を行う。
【００３８】
図７は、実施の形態２に係る電動機の診断装置における演算処理部１０の概要を示す構成図である。演算処理部１０は、電流電圧変換部２０ａ、初期解析部３０、判定部４０、解析部５０、異常判定部６０を備える。
【００３９】
電流電圧変換部２０ａは、実効値算出部２１、逆相電流算出部２２および電圧不平衡率算出部２３を備え、電流検出回路７で検出した三相の電流から、対称座標変換処理によって実施の形態１で述べた式（１）により、逆相電流Ｉsnを算出する。
【００４０】
電圧不平衡率算出部２３は、各相の相電圧もしくは線間電圧を用いて電圧不平衡率Ｖunbalを算出する。電圧不平衡率Ｖunbalは、例えば線間電圧から算出する場合、次の式を用いて求める。
Ｖunbal＝（（各線間電圧と平均電圧との最大差）／平均電圧）×１００％
即ち    （Ｖuv−Ｖavg）／Ｖavg×１００％
（Ｖvw−Ｖavg）／Ｖavg×１００％
（Ｖwu−Ｖavg）／Ｖavg×１００％    の最大値
但し、平均電圧Ｖavg＝（Ｖuv＋Ｖvw＋Ｖwu）／３
ここで、Ｖuv：ｕ相―ｖ相間の線間電圧、Ｖvw：ｖ相―ｗ相間の線間電圧、Ｖwu：ｗ相―ｕ相間の線間電圧である。
【００４１】
電圧不平衡率算出部２３において、電圧不平衡率Ｖunbalが１％以下のときのみ逆相電流を算出し、電圧不平衡率が１％を超える場合には、逆相電流を計算しないのが好ましい。なぜなら、電圧不平衡率が大きい場合には負荷トルクの変動によって逆相電流値が変わるため、巻線短絡判定の際に誤検出する可能性が高まるためである。短絡判定するときにも、例えば電圧不平衡率１％以下のときのみと限定することで、巻線短絡判定精度を高めることができる。
【００４２】
初期解析部３０は、初期逆相電流解析部３１を備える。初期逆相電流解析部３１は、巻線短絡判定をする前に正常時の逆相電流値Ｉsnを解析する。実施の形態１と同様に例えば、１か月分の逆相電流値を算出し、それを平均化した値を初期逆相電流値Ｉsn0とする。
【００４３】
判定部４０は、運転状態判定部４１および電圧不平衡判定部４２を備える。運転状態判定部４１は、実効値算出部２１で算出された電流および電圧の実効値を基にモータの運転状態を判定する。モータの運転状態の判定のためには、電流および電圧の実効値に限らず電流または電圧の瞬時値による判定あるいは電磁接触器３のオン、オフ信号から判定しても良い。
電圧不平衡判定部４２は、電圧不平衡率Ｖunbalが予め設定された閾値δ２より大きいか否かを判定する。閾値δ２は上述したように、例えば１％の値を用いる。
【００４４】
解析部５０は、評価値解析部５１を備え、異常判定部６０の巻線短絡判定部６１での判定のための解析が行われる。評価値解析部５１は、式（８）の評価値Ａ＝｜Ｉsn−Ｉsn0｜の値を算出する。評価値Ａの算出方法は実施の形態１と同様である。
すなわち、初期逆相電流Ｉsn0を解析することにより、ＩsnとＩsn0のみを計測して、評価値Ａを指標とすれば、巻線短絡発生を検出できることがわかる。
このとき、電圧不平衡率Ｖunbalは例えば１％以下の場合と限定すると高精度に検出できる。また、電動機５の導入初期は巻線短絡未発生として初期化（逆相アドミタンスＹnを計算）した後、式（８）の評価値Ａを監視することで巻線短絡を判定する。
【００４５】
異常判定部６０の構成は実施の形態１と同様であり、巻線短絡判定部６１を備え、評価値解析部５１で計算した評価値Ａに対して、予め設定された閾値δ１を超えたか否かにより、巻線短絡の有無を判定する。
【００４６】
次に、電動機の診断装置１００を用いて診断する処理工程について図８および図９を用いて説明する。
図８は、実施の形態２に係る電動機の診断装置を用いた初期逆相電流を解析するフローチャートである。電流検出回路７より電動機５の電流（各相の電流）を取得するとともに電圧検出回路９より電動機５の電圧（線間電圧または相電圧）を取得し（ステップＳ３１）、実効値算出部２１で電流および電圧の実効値を算出する（ステップＳ３２）。電流および電圧の実効値から運転状態判定部４１で電動機５が運転状態か否か判断し、運転状態と判定されれば（ステップＳ３３でＹｅｓ）、電圧不平衡率算出部２３で電圧不平衡率Ｖunbalを算出する（ステップＳ３４）。
電圧不平衡率Ｖunbalと予め設定された閾値δ２とを比較し、電圧不平衡率Ｖunbal≦δ２を満たせば（ステップＳ３５でＹｅｓ）、逆相電流算出部２２で逆相電流を算出する（ステップＳ３６）。逆相電流の算出回数が所定回数を超えたか否か判定し、所定回数を超えたと判定されれば（ステップＳ３７でＹｅｓ）、所定回数の逆相電流値を平均化し、初期逆相電流値Ｉsn0とする（ステップＳ３８）。この初期逆相電流値Ｉsn0は記憶装置１１に記憶される。逆相電流の算出回数が所定回数に満たない場合（ステップＳ３７でＮｏ）、再度電動機の電流を取得し、所定回数になるまでステップＳ３１からステップＳ３７を繰り返す。
【００４７】
初期逆相電流値Ｉsn0を算出した後、巻線短絡判定の診断を行う。
図９は、巻線短絡判定を行うフローチャートである。電流検出回路７より電動機５の電流（各相の電流）を取得するとともに電圧検出回路９より電動機５の電圧（線間電圧または相電圧）を取得し（ステップＳ４１）、実効値算出部２１で電流および電圧の実効値を算出する（ステップＳ４２）。電流値および電圧値の実効値から運転状態判定部４１で電動機５が運転状態か否か判断し、運転状態と判定されれば（ステップＳ４３でＹｅｓ）、電圧不平衡率算出部２３で電圧不平衡率Ｖunbalを算出する（ステップＳ４４）。
電圧不平衡率Ｖunbalと予め設定された閾値δ２とを比較し、電圧不平衡率Ｖunbal≦δ２を満たせば（ステップＳ４５でＹｅｓ）、逆相電流算出部２２で逆相電流Ｉsnを算出する（ステップＳ４６）。次に、図８のステップＳ３８で算出し、記憶装置１１に記憶されている初期逆相電流Ｉsn0とステップＳ４６で算出した逆相電流Ｉsnとから評価値解析部５１で式（８）の評価値Ａを算出する（ステップＳ４７）。巻線短絡判定部６１で、評価値Ａと予め設定された閾値δ１とを比較し、Ａ≧δ１を満たせば（ステップＳ４８でＹｅｓ）、巻線短絡と判定し、外部へ出力する（ステップＳ４９）。
ステップＳ４８でＡ＜δ１の場合、再度電動機５の電流（各相の電流）、電圧（線間電圧または相電圧）を取得するステップＳ４１に戻る。
【００４８】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、電圧不平衡率Ｖunbalが未知のものあるいは大きいと推測されるものについて、電圧不平衡率Ｖunbalを求め、電圧不平衡率Ｖunbalが予め設定した閾値δ２、例えば１％より大の場合は、逆相電流での短絡判定を行わないと規定するため、短絡判定の誤差が抑制される。算出された電圧不平衡率Ｖunbalが予め設定した閾値δ２より小さければ、図８および図９のフローチャートに従って、巻線短絡判定が行われることは言うまでもない。
【００４９】
実施の形態３．
実施の形態１および２において、初期逆相電流値Ｉsn0は巻線短絡判定を行う前に複数回（所定の回数）繰り返し算出し、平均化することで求めたが、電動機の機種および定格毎に電圧不平衡率と逆相電流との対応テーブルを作成しておくことで、初期逆相電流値Ｉsn0を保有することも可能である。
【００５０】
図１０は、電圧不平衡率と逆相電流との対応関係をテーブル形式で表わす図である。まず、このテーブルの作成方法について説明する。配列Ｖun(n)の行と電圧不平衡率Ｖunbalの行を準備する。電圧不平衡率Ｖunbalに対し、予め設定した閾値δ２を１％とすると、１０等分された配列Ｖun(0)、Ｖun(1)、Ｖun(2)、・・・・、Ｖun(7)、Ｖun(8)、Ｖun(9)に対応した電圧不平衡率Ｖunbal（％）は、順に０≦Ｖunbal≦０．１、０．１＜Ｖunbal≦０．２、０．２＜Ｖunbal≦０．３、・・・・、０．７＜Ｖunbal≦０．８、０．８＜Ｖunbal≦０．９、０．９＜Ｖunbal≦１．０となる。
ある機種Ｐで定格Ｑの電動機について、電圧不平衡率を算出し、電圧不平衡率が１％以下の場合に逆相電流を算出する。逆相電流値と電圧不平衡率をセットで記憶させる。そして、一定期間逆相電流と電圧不平衡率を記憶させ、その後電圧不平衡率毎に逆相電流の平均を求め、電圧不平衡率毎の初期逆相電流値を決定する。例えば、電圧不平衡率が０．１５％の時の逆相電流値Ｉsn(1)1は配列Ｖun(1)の逆相電流Ｉsn(1)の欄に格納される。配列Ｖun(1)が所定回数ｍ回算出されると、Ｖun(1)に対応する逆相電流Ｉsn(1)のｍ個の値を平均化し、Ｉsn0(1)とする。同様に１０分割された配列Ｖun(n)に対応する初期逆相電流Ｉsn0(n)を求めデーブルとする。
【００５１】
機種Ｐで定格Ｑの電動機について巻線短絡判定を行う場合には、例えば、図９のフローチャートに従い、ステップＳ４４において電圧不平衡率を算出する。算出した電圧不平衡率に対応する初期逆相電流値を記憶装置１１に格納されたテーブルから読み出す。この読み出された初期逆相電流値とステップＳ４６で算出された逆相電流を用い、ステップＳ４７で評価値Ａ＝｜Ｉsn−Ｉsn0｜の値を算出し、巻線短絡判定を行う。
【００５２】
また、上述の図１０に示される電圧不平衡率と逆相電流との対応関係のテーブル作成時に電圧不平衡率を取得した電動機あるいはそれを用いたコントロールセンタの系、あるいは電圧不平衡率が既知の系においては、初期逆相電流値を算出することなく電動機の機種および定格、電圧不平衡率からこのテーブルの値を用いることが可能である。
【００５３】
以上のように、実施の形態３によれば、巻線短絡判定前に、初期逆相電流値を算出することなく、巻線短絡判定を行うことが可能となる。
【００５４】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５５】
１：主回路、  ２：配線用遮断器、  ３：電磁接触器、  ４：計器用変成器、  ５：電動機、  ６：機械設備、  ７：電流検出回路、  ８：計器用変圧器、  ９：電圧検出回路、  １０：演算処理部、  １１：記憶装置、  １２：設定回路、  １３：表示部、  １４：駆動回路、  １５：外部出力部、  １６：通信回路、  ２０：電流変換部、  ２０ａ：電流電圧変換部、  ２１：実効値算出部、  ２２：逆相電流算出部、  ２３：電圧不平衡率算出部、  ３０：初期解析部、   ３１：初期逆相電流解析部、  ４０：判定部、  ４１：運転状態判定部、  ４２：電圧不平衡判定部、  ５０：解析部、  ５１：評価値解析部、  ６０：異常判定部、  ６１：巻線短絡判定部、  １００：電動機の診断装置、  ２００：監視装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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