ロバストなオンライン固定子巻き故障識別システム
【課題】電動機の固定子における巻き故障を識別するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】この方法は、電動機の測定された電圧および電流の対称成分から正規化交差インピーダンスを求めることを含む。また、正規化交差インピーダンスを負シーケンスインピーダンスに対して正規化することができる。負シーケンスインピーダンスは、線間電圧、馬力、極の数のような電動機のパラメータを使用した回帰分析によって求めることができる。正規化交差インピーダンスを求め、正規化交差インピーダンスを１つまたは複数のしきい値と比較し、電動機のトリガ、警報出力、および／または遮断を行うように構成されたメモリおよびプロセッサを有する装置を含むシステムを提供する。
【解決手段】この方法は、電動機の測定された電圧および電流の対称成分から正規化交差インピーダンスを求めることを含む。また、正規化交差インピーダンスを負シーケンスインピーダンスに対して正規化することができる。負シーケンスインピーダンスは、線間電圧、馬力、極の数のような電動機のパラメータを使用した回帰分析によって求めることができる。正規化交差インピーダンスを求め、正規化交差インピーダンスを１つまたは複数のしきい値と比較し、電動機のトリガ、警報出力、および／または遮断を行うように構成されたメモリおよびプロセッサを有する装置を含むシステムを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、交流（ＡＣ）誘導電動機の固定子の巻き故障（ｔｕｒｎ ｆａｕｌｔ）を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ誘導電動機は、広範囲の用途およびプロセスに使用されている。ＡＣ誘導電動機は通常、固定部、すなわち「固定子」と、回転部、すなわち「回転子」とを含む。３相ＡＣ電動機では、固定子に電力を印加して磁界を誘導し、回転子を旋回させ、機械的エネルギーを発生させる。固定子は、磁界を誘導するのに必要な電流を搬送する任意の数の「巻き線」または巻き極（ｗｏｕｎｄ ｐｏｌｅｓ）を含むことができる。これらの巻き線は、巻き線の「巻き数」によって特徴付けられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５５１４９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの環境では、固定子の巻き線では、一般に「巻き故障：ｔｕｒｎ ｆａｕｌｔ」と呼ばれる巻き線の巻き同士の間の短絡が生じやすい。巻き線および絶縁部に使用される材料に応じて、任意の数または種類の故障が生じる可能性がある。このような故障は、機械的、化学的、または電気的なものであり、絶縁の劣化、巻き線材料、製造上の欠陥などによって生じるおそれがある。これらの巻き故障は、緩慢に（ｇｒａｄｕａｌｌｙ）巻き線の長期故障(ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｆａｉｌｕｒｅｓ)となり、最終的に電動機が故障し、電動機構成部品または電動機自体を交換するかあるいは修理することになる。電動機または電動機構成部品の修理または交換は予測できないものであり、電動機をオフラインにしたときに電動機を使用する用途またはプロセスで望ましくないダウンタイムが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
誘導電動機において巻き故障を判定する方法を提供する。この方法は、負シーケンス電圧を求めるステップと、負シーケンス電流および正シーケンス電流を求めるステップと、負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、正規化交差インピーダンスが巻き故障の存在を示しているかどうかを判定するステップとを含む。
【０００６】
誘導電動機における巻き故障を判定するシステムであって、誘導電動機に結合され、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電圧、および正シーケンス電流を求めるように構成された、保護リレーや計器などの装置を含み、該装置がメモリを含むシステムを提供する。メモリは、負シーケンスインピーダンスまたは正シーケンスインピーダンスによって正規化されたインピーダンスを含む正規化交差インピーダンスを求める命令と、正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定する命令とを含む。
【０００７】
有形コンピュータ可読媒体を備える製造方法を提供する。有形コンピュータ可読媒体は、負シーケンス電流および正シーケンス電流を求め、負シーケンスインピーダンスを求め、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求め、正規化交差インピーダンスが巻き故障の存在を示すかどうかを判定するように構成されたコードを含む。
【０００８】
正規化交差インピーダンスを求めるステップと、正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較するステップと、正規化交差インピーダンスが第１のしきい値より大きい場合、第１の警報をトリガするステップとを含む他の方法を提供する。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読んだときによりよく理解されよう。図面全体にわたって、同じ符号は同じ部品を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による誘導電動機の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による図１の誘導電動機を含むシステムのブロック図である。
【図３】一般的な多相巻き線の一次固定子巻き線の電圧および電流を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による負シーケンスインピーダンス巻き故障同士の関係のグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による固定子巻き故障を判定するプロセスを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による固定子巻き故障に応答するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、誘導電動機１０の概略斜視図である。図１は、例示のためのみのものであり、本発明の実施形態は任意の特定の電動機またはその構成に限らない。図示の例では、電動機１０は、回転子コアを貫通して延びる回転子軸１４を含む回転子組立体１２を含む。回転子組立体１２は軸１４と一緒に固定子組立体１６内部で回転することができる。回転子軸１４を囲む軸受組立体１８は、固定子組立体１６内でのこのような回転を円滑にすることができる。固定子組立体１６は、固定子組立体１６を貫通して回転子軸１４の周りを周方向にかつ回転子軸１４に沿って軸方向に延びる複数の固定子巻き線１９を含む。動作時には、固定子巻き線１９内で誘導される回転磁界が回転子組立体１２内の誘導電流に反応して回転子組立体１２を回転させ、電気エネルギーを、軸１４を通って出力される機械的エネルギーに変換する。いくつかの実施形態では、電動機１０は同期電動機であり、他の実施形態では、電動機１０は非同期電動機である。同期電動機は、極対数によって高くなる電源周波数とまったく同じ周波数で回転し、一方、非同期電動機は、スリップが存在することを特徴とするより低い周波数を示す。
【００１２】
固定子巻き線１９は、銅線のような任意の適切な導電材料であってもよく、巻き線と固定子組立体１６の他の部品との間に絶縁部を含むことができる。巻き線１９は、固定子組立体１６の性能に影響を与え、さらに回転子組立体１２およびモータ１０によって出力されるエネルギーに影響を及ぼす化学的、機械的、または電気的劣化を受けやすい。製造上の欠陥によって巻き線１９の性能が低下することもある。巻き線１９における巻き故障は、電流および固定子組立体１６内で誘導される磁界に干渉するおそれがある。電動機１０の動作を簡単な図によって説明するが、電動機１０の例はこの特定の簡素な設計に限定されない。他のより複雑な設計も適用可能であり、該構成には以下に詳しく論じる技術が有利であり得る。
【００１３】
図２は、図１の誘導電動機１０を含むシステム２０のブロック図である。誘導電動機１０をＡＣ主電源や他のＡＣ電源などの３相電源に結合することができる。３相ＡＣ電源は、線２２によって示されているように誘導電動機１０に電力を供給している。電動機１０を制御し監視するために、リレー、計器、または任意の他の適切な装置などの装置２４を電動機１０に結合することができる。装置２４が、コンピュータの構成部品を含んでも、コンピュータであってもよいことを理解されたい。たとえば、図２に示されているように、装置２４はプロセッサ２６とメモリ２８とを含む。メモリ２８は、任意の適切な揮発性メモリ、非揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせであってもよい。メモリ２８は、電動機１０を制御し監視するための任意のパラメータ、アルゴリズム、または他のデータを記憶することができ、プロセッサ２６がこのデータにアクセスするのを可能にする。
【００１４】
装置２４は、誘導電動機１０の様々なパラメータを監視することができる。たとえば、電流、電圧、または任意の他のパラメータを監視するセンサ、変圧器など、誘導電動機１０内の様々な監視構成部品に装置２４を結合することができる。線３０によって示されているように、装置２４は電動機１０から電動機相電流を受けることができる。また、線３２によって示されているように、装置２４は、電動機１０から電動機相電圧を受け取ることができる。信号調節器、増幅器、フィルタのような様々な信号処理構成部品を装置２４内または電動機１０と装置２４との間に含めることができることを理解されたい。装置２４は、電動機のオン・オフを切り替えるスイッチ２５を含んでもよい。以下に詳しく説明するように、装置２４は、巻き故障に応じてスイッチ２５を介して電動機１０を停止することができる。装置２４はディスプレイ２７を含んでもよい。ディスプレイ２７は、視覚的および／または聴覚的ディスプレイ機能を含むことができる。
【００１５】
理解されるように、装置２４は、受け取った３相パラメータを対称成分、たとえば正シーケンス（ｐ）成分、負シーケンス（ｎ）成分、零シーケンス（０）成分に変換することもできる。たとえば、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃ用の各フェーザを対称成分Ｉｐ、Ｉｎ、およびＩ0に変換することができる。同様に、３相電流Ｖa、Ｖb、およびＶc用の各フェーザを対称成分Ｖp、Ｖn、およびＶ0に変換することができる。
【００１６】
図３〜６は、電動機１０の固定子組立体１６の巻き故障を判定する技術を示している。一実施形態では、固定子組立体１６における巻き故障の数を示すものとして正規化交差インピーダンスを求めることができる。以下に詳しく説明するように、正規化交差インピーダンスは、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、負シーケンスインピーダンスのような、電動機１０の様々なパラメータから求めることができる。
【００１７】
図３は、３相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに３相電流Ｉa、Ｉb、およびＩcを示す、一般的な多相巻き線の一次固定子巻き線３４を示している。理解されるように、３相巻き線の電圧と電流とインピーダンスとの関係は以下のように表すことができる。
【００１８】
【数１】
上式で、Ｖa、Ｖb、およびＶcは相ａ、ｂ、およびｃ用の電圧である。
Ｉa、Ｉb、およびＩcは相ａ、ｂ、およびｃ用の電流である。
Ｚaa、Ｚbb、およびＺccは相ａ、ｂ、およびｃ用のインピーダンスである。
Ｚab、Ｚba、Ｚac、Ｚca、Ｚbc、およびＺcbは相ａと相ｂとの間の相互インピーダンス、相ａと相ｃとの間の相互インピーダンス、相ｂと相ｃとの間の相互インピーダンスである。
【００１９】
対称成分理論を数式１に適用すると、電圧、電流、およびインピーダンスの対称成分間の関係を以下のように表すことができる。
【００２０】
【数２】
上式で、
Ｖpは正シーケンス電圧であり、
Ｖnは負シーケンス電圧であり、
Ｉpは正シーケンス電圧であり、
Ｉnは負シーケンス電圧であり、
Ｚppは正シーケンスインピーダンスであり、
Ｚnnは負シーケンスインピーダンスであり、
Ｚnpは負−正差分インピーダンスであり、
Ｚpnは正−負差分インピーダンスである。
【００２１】
理想的な電動機１０では、数式２の非対角要素は零であり、電動機１０のための、切り離された正シーケンス成分回路と負シーケンス成分回路を意味する。数式２に基づいて、負シーケンス電圧は以下のように求めることができる。
【００２２】
【数３】
したがって、数式３に基づいて、負シーケンスインピーダンスＺnnに対する正規化交差インピーダンスを以下のように求めることができる。
【００２３】
【数４】
上式で、
Ｚnp／Ｚnnは負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスである。
【００２４】
他の実施形態では、正規化交差インピーダンスを正シーケンスインピーダンスに対して正規化することができる。正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスは以下のように求めることができる。
【００２５】
【数５】
上式で、
Ｚnp／Ｚppは正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスである。
【００２６】
正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスを、負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスと一緒に使用して、固定子１６における巻き故障の検出をさらに強化することができる。
【００２７】
図４は、（負シーケンスインピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスと巻き故障の数との関係のグラフ４０である。グラフ４０のｙ軸は正規化交差インピーダンスＺnp／Ｚnnであり、ｘ軸は存在する可能性のある巻き故障の数である。図４に示されているように、第１の点４２は、約０．０２のＺnp／Ｚnnに相当し、「健全な」電動機、すなわち巻き故障を有する可能性が低い電動機を示す。第２の点４４は、約０．０２５の正規化交差インピーダンスに相当し、約１つの巻き故障が存在することを示している。第３の点４６は、約０．０４５の正規化交差インピーダンスに相当し、約２つの巻き故障が存在する可能性があることを示している。グラフ４０に示されているように、第１の点４２における「健全」値からの正規化交差インピーダンスの上昇は、電動機１０に存在する可能性がある巻き故障の数の増加に対応する。正規化交差インピーダンスをこれらの相関値と比較することによって、巻き故障の数および／または深刻度の指標を求めることができる。
【００２８】
上記に数式２〜５で説明したように、正規化交差インピーダンスを求める際に使用される１つのパラメータは負シーケンスＺnnである。様々な技術を使用して負シーケンスインピーダンスＺnnを求めることができる。いくつかの実施形態では、以下の技術、すなわち、１）機械パラメータを使用した計算、２）不平衡を故意に導入することによって直接、試運転時に負シーケンスインピーダンスを測定すること、または３）電動機１０のパラメータの負シーケンスインピーダンスをヒューリスティックに求めることのうちの任意の１つまたは組み合わせを使用して求めることができる。
【００２９】
一実施形態では、ヒューリスティックに求めることは、回帰分析によって、負シーケンスインピーダンスＺnnと電動機１０のパラメータとの関係を判定することを含むことができる。１つのそのような実施形態では、以下のように表すことのできる関係を有する静止インピーダンスとしてＺnnを求めることができる。
【００３０】
【数６】
上式で、
ＨＰは電動機１０の定格馬力であり、
極は電動機１０の極の数であり、
電圧は電動機１０の線間電圧であり、
周波数は電動機１０の周波数であり、
サイズは電動機１０のサイズである。
【００３１】
このような実施形態では、回帰分析を低ＨＰ機械（５００ＨＰ以下）用の第１の分析と高ＨＰ機械（５００ＨＰを超える）用の第２の分析に分割することができる。この実施形態では、負シーケンスインピーダンスを上述のパラメータの非線形高階関数として表すことができる。たとえば、Ｚnnの大きさを以下のように表すことができる。
【００３２】
【数７】
上式で、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、およびＪは回帰分析によって求められる定数である。
ＨＰは電動機の定格馬力である。
ＶＬＬは電動機の線間電圧である。
Ｐは極の数である。
【００３３】
同様に、Ｚnnの相を以下のように求めることができる。
【００３４】
【数８】
上式で、
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ｅ1、Ｆ1、Ｇ1、Ｈ1、Ｉ1、およびＪ1は回帰分析によって求められる定数である。
【００３５】
数式６および７を使用して電動機１０について負シーケンスインピーダンスを求めて装置２４のメモリ２８に記憶することができる。したがって、負シーケンスインピーダンスＺnnと、電動機１０の電圧および電流を測定することによって求められた各電流および電圧の対称成分とによって、上記の数式４および５で論じたように正規化交差インピーダンスを求めることができる。
【００３６】
図５は、本発明の一実施形態によって固定子巻き故障を判定するプロセス５０の一実施形態を示している。プロセス５０は、装置２４、たとえばリレー、計器、または他の適切な装置など、および電動機１０の始動時に開始する（ブロック５２）。上述の３つの技術のうちの１つ（機械パラメータを使用した計算、負シーケンスインピーダンスの直接測定、または負シーケンスインピーダンスの回帰分析）を介して静止負シーケンスインピーダンスＺnnを求めることができる（ブロック５４）。
【００３７】
電動機１０の変圧器または他の構成部品から３相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに３相電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃを得て（ブロック５６）、装置２４または電動機１０に結合された他の装置によってこれらの電圧および電流を受け取る。電圧および電流を単一相位相ロックループ（ＰＬＬ）を通過させて各電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに各電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃの大きさおよび角度を得ることができる（ブロック５８）。理解されるように、瞬時値から大きさおよび角度を得る他の技術を使用することができる。各実施形態にはＰＬＬまたは任意の他の適切な技術を含むことができる。各電圧および電流の大きさおよび位相情報を組み合わせて電流および電圧フェーザを作成することができる（ブロック６０）。上述のように、装置２４は、対称シーケンス変換を適用して電圧および電流をａ−ｂ−ｃ相から正負零シーケンスフレームに変換することができる（ブロック６２）。
【００３８】
負シーケンスおよび／または正シーケンスに対する正規化交差インピーダンスは、上述のように求めることができる（ブロック６４）。上記に図４で説明した相関を使用して、（負インピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスＺnp／Ｚnnをしきい値と比較することができる（決定ブロック６６）。正規化交差インピーダンスがしきい値より低い場合、プロセス５０は、線６８によって示されているように電動機１０の通常の動作に戻ることができる。正規化交差インピーダンスがしきい値より高い場合、固定子巻き故障が存在する可能性が高く、装置２４または電動機１０に結合された他の装置は、固定子巻き故障を宣言することができる（ブロック７０）。
【００３９】
図６は、正規化交差インピーダンスによって示される巻き故障を判定してそれに応答するプロセス８０の一実施形態を示している。上述のように、プロセス８０の開始（ブロック８２）には、電動機１０および装置２４を始動させることを含むことができる。プロセス８０では、上記で数式７および８に示した回帰式から静止負シーケンスインピーダンスを求めることができ（ブロック８４）、あるいは上述の任意の他の技術によって静止負シーケンスインピーダンスを求めることができる。上述の実施形態と同様に、プロセス８０は、３相電圧および電流を得ること（ブロック８６）と、単一相ＰＬＬまたは他の技術によって各電圧および電流の大きさおよび角度を得ること（ブロック８８）と、大きさおよび位相情報からフェーザを作成すること（ブロック９０）とを含むことができる。
【００４０】
３相電圧および電流から対称成分を求めることができ（ブロック９２）、負シーケンスおよび／または正シーケンスに対する正規化交差インピーダンスを上述のように求めることができる（ブロック９４）。この実施形態では、（負インピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスＺnp／ＺnnまたはＺnp／Ｚppをそれぞれの異なるしきい値と比較して巻き故障の数および／または深刻度を求めることができる。たとえば、しきい値１およびしきい値２と呼ばれる２つのしきい値を使用することができ、しきい値２がしきい値１より高く、巻き故障がより多いことおよび／または巻き故障の深刻度がより高いことを示す。
【００４１】
正規化交差インピーダンスは、複数の巻き故障および／またはより深刻な巻き故障を示すしきい値２と比較することができる（決定ブロック９６）。正規化交差インピーダンスがしきい値２より大きい場合、プロセス８０は第２の警報をトリガして電動機１０を遮断し、電動機１０を動作不能にすることができる（ブロック９８）。
【００４２】
正規化交差インピーダンスがしきい値２より低い場合、プロセス８０は正規化交差インピーダンスをしきい値１と比較する（決定ブロック１００）。正規化交差インピーダンスがしきい値１より低い場合、プロセス８０は、矢印１０２によって示されているように正常に継続する。正規化交差インピーダンスがしきい値１より高い場合、第１の警報をトリガすることができる（ブロック１０４）。プロセス８０は、第１の警報をトリガした後、矢印１０６によって示されているように正常に継続する。他の実施形態では、３つのしきい値、４つのしきい値、５つのしきい値などのような任意の数のしきい値を使用して巻き故障の様々な数および／または深刻度を示すことができる。いくつかの実施形態では、警報はユーザまたはユーザの選択に特有の警報であってもよい。
【００４３】
本明細書では、本発明のある特徴のみを図示し説明したが、当業者には多数の修正実施形態および変更実施形態が考えられよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内のすべてのそのような修正実施形態および変更実施形態を対象とするものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 電動機
１２ 回転子組立体
１４ 軸
１６ 固定子組立体
１８ 軸受組立体
１９ 固定子巻き線
２０ システム
２１ ３相電源
２２ 線
２４ 装置
２５ スイッチ
２６ プロセッサ
２７ ディスプレイ
２８ メモリ
３０ 線
３２ 線
Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ ３相電流
Ｉｐ、Ｉｎ、Ｉ0 対称成分
Ｖa、Ｖb、Ｖc ３相電圧
Ｖp、Ｖn、Ｖ0 対称成分
Ｚaa、Ｚbb、Ｚcc インピーダンス
Ｚab、Ｚba、Ｚac、Ｚca、Ｚbc、Ｚcb 相互インピーダンス
Ｖp 正シーケンス電圧
Ｖn 負シーケンス電圧
Ｉp 正シーケンス電流
Ｉn 負シーケンス電流
Ｚpp 正シーケンスインピーダンス
Ｚnn 負シーケンスインピーダンス
Ｚnp 負−正差分インピーダンス
Ｚpn 正−負差分インピーダンス
Ｚnp／Ｚnn 負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンス
Ｚnp／Ｚpp 正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンス
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ 定数
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ｅ1、Ｆ1、Ｇ1、Ｈ1、Ｉ1、Ｊ1 定数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、交流（ＡＣ）誘導電動機の固定子の巻き故障（ｔｕｒｎ ｆａｕｌｔ）を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ誘導電動機は、広範囲の用途およびプロセスに使用されている。ＡＣ誘導電動機は通常、固定部、すなわち「固定子」と、回転部、すなわち「回転子」とを含む。３相ＡＣ電動機では、固定子に電力を印加して磁界を誘導し、回転子を旋回させ、機械的エネルギーを発生させる。固定子は、磁界を誘導するのに必要な電流を搬送する任意の数の「巻き線」または巻き極（ｗｏｕｎｄ ｐｏｌｅｓ）を含むことができる。これらの巻き線は、巻き線の「巻き数」によって特徴付けられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５５１４９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの環境では、固定子の巻き線では、一般に「巻き故障：ｔｕｒｎ ｆａｕｌｔ」と呼ばれる巻き線の巻き同士の間の短絡が生じやすい。巻き線および絶縁部に使用される材料に応じて、任意の数または種類の故障が生じる可能性がある。このような故障は、機械的、化学的、または電気的なものであり、絶縁の劣化、巻き線材料、製造上の欠陥などによって生じるおそれがある。これらの巻き故障は、緩慢に（ｇｒａｄｕａｌｌｙ）巻き線の長期故障(ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｆａｉｌｕｒｅｓ)となり、最終的に電動機が故障し、電動機構成部品または電動機自体を交換するかあるいは修理することになる。電動機または電動機構成部品の修理または交換は予測できないものであり、電動機をオフラインにしたときに電動機を使用する用途またはプロセスで望ましくないダウンタイムが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
誘導電動機において巻き故障を判定する方法を提供する。この方法は、負シーケンス電圧を求めるステップと、負シーケンス電流および正シーケンス電流を求めるステップと、負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、正規化交差インピーダンスが巻き故障の存在を示しているかどうかを判定するステップとを含む。
【０００６】
誘導電動機における巻き故障を判定するシステムであって、誘導電動機に結合され、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電圧、および正シーケンス電流を求めるように構成された、保護リレーや計器などの装置を含み、該装置がメモリを含むシステムを提供する。メモリは、負シーケンスインピーダンスまたは正シーケンスインピーダンスによって正規化されたインピーダンスを含む正規化交差インピーダンスを求める命令と、正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定する命令とを含む。
【０００７】
有形コンピュータ可読媒体を備える製造方法を提供する。有形コンピュータ可読媒体は、負シーケンス電流および正シーケンス電流を求め、負シーケンスインピーダンスを求め、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求め、正規化交差インピーダンスが巻き故障の存在を示すかどうかを判定するように構成されたコードを含む。
【０００８】
正規化交差インピーダンスを求めるステップと、正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較するステップと、正規化交差インピーダンスが第１のしきい値より大きい場合、第１の警報をトリガするステップとを含む他の方法を提供する。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読んだときによりよく理解されよう。図面全体にわたって、同じ符号は同じ部品を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による誘導電動機の概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による図１の誘導電動機を含むシステムのブロック図である。
【図３】一般的な多相巻き線の一次固定子巻き線の電圧および電流を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による負シーケンスインピーダンス巻き故障同士の関係のグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による固定子巻き故障を判定するプロセスを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による固定子巻き故障に応答するプロセスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、誘導電動機１０の概略斜視図である。図１は、例示のためのみのものであり、本発明の実施形態は任意の特定の電動機またはその構成に限らない。図示の例では、電動機１０は、回転子コアを貫通して延びる回転子軸１４を含む回転子組立体１２を含む。回転子組立体１２は軸１４と一緒に固定子組立体１６内部で回転することができる。回転子軸１４を囲む軸受組立体１８は、固定子組立体１６内でのこのような回転を円滑にすることができる。固定子組立体１６は、固定子組立体１６を貫通して回転子軸１４の周りを周方向にかつ回転子軸１４に沿って軸方向に延びる複数の固定子巻き線１９を含む。動作時には、固定子巻き線１９内で誘導される回転磁界が回転子組立体１２内の誘導電流に反応して回転子組立体１２を回転させ、電気エネルギーを、軸１４を通って出力される機械的エネルギーに変換する。いくつかの実施形態では、電動機１０は同期電動機であり、他の実施形態では、電動機１０は非同期電動機である。同期電動機は、極対数によって高くなる電源周波数とまったく同じ周波数で回転し、一方、非同期電動機は、スリップが存在することを特徴とするより低い周波数を示す。
【００１２】
固定子巻き線１９は、銅線のような任意の適切な導電材料であってもよく、巻き線と固定子組立体１６の他の部品との間に絶縁部を含むことができる。巻き線１９は、固定子組立体１６の性能に影響を与え、さらに回転子組立体１２およびモータ１０によって出力されるエネルギーに影響を及ぼす化学的、機械的、または電気的劣化を受けやすい。製造上の欠陥によって巻き線１９の性能が低下することもある。巻き線１９における巻き故障は、電流および固定子組立体１６内で誘導される磁界に干渉するおそれがある。電動機１０の動作を簡単な図によって説明するが、電動機１０の例はこの特定の簡素な設計に限定されない。他のより複雑な設計も適用可能であり、該構成には以下に詳しく論じる技術が有利であり得る。
【００１３】
図２は、図１の誘導電動機１０を含むシステム２０のブロック図である。誘導電動機１０をＡＣ主電源や他のＡＣ電源などの３相電源に結合することができる。３相ＡＣ電源は、線２２によって示されているように誘導電動機１０に電力を供給している。電動機１０を制御し監視するために、リレー、計器、または任意の他の適切な装置などの装置２４を電動機１０に結合することができる。装置２４が、コンピュータの構成部品を含んでも、コンピュータであってもよいことを理解されたい。たとえば、図２に示されているように、装置２４はプロセッサ２６とメモリ２８とを含む。メモリ２８は、任意の適切な揮発性メモリ、非揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせであってもよい。メモリ２８は、電動機１０を制御し監視するための任意のパラメータ、アルゴリズム、または他のデータを記憶することができ、プロセッサ２６がこのデータにアクセスするのを可能にする。
【００１４】
装置２４は、誘導電動機１０の様々なパラメータを監視することができる。たとえば、電流、電圧、または任意の他のパラメータを監視するセンサ、変圧器など、誘導電動機１０内の様々な監視構成部品に装置２４を結合することができる。線３０によって示されているように、装置２４は電動機１０から電動機相電流を受けることができる。また、線３２によって示されているように、装置２４は、電動機１０から電動機相電圧を受け取ることができる。信号調節器、増幅器、フィルタのような様々な信号処理構成部品を装置２４内または電動機１０と装置２４との間に含めることができることを理解されたい。装置２４は、電動機のオン・オフを切り替えるスイッチ２５を含んでもよい。以下に詳しく説明するように、装置２４は、巻き故障に応じてスイッチ２５を介して電動機１０を停止することができる。装置２４はディスプレイ２７を含んでもよい。ディスプレイ２７は、視覚的および／または聴覚的ディスプレイ機能を含むことができる。
【００１５】
理解されるように、装置２４は、受け取った３相パラメータを対称成分、たとえば正シーケンス（ｐ）成分、負シーケンス（ｎ）成分、零シーケンス（０）成分に変換することもできる。たとえば、３相電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃ用の各フェーザを対称成分Ｉｐ、Ｉｎ、およびＩ0に変換することができる。同様に、３相電流Ｖa、Ｖb、およびＶc用の各フェーザを対称成分Ｖp、Ｖn、およびＶ0に変換することができる。
【００１６】
図３〜６は、電動機１０の固定子組立体１６の巻き故障を判定する技術を示している。一実施形態では、固定子組立体１６における巻き故障の数を示すものとして正規化交差インピーダンスを求めることができる。以下に詳しく説明するように、正規化交差インピーダンスは、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、正シーケンス電圧、負シーケンスインピーダンスのような、電動機１０の様々なパラメータから求めることができる。
【００１７】
図３は、３相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに３相電流Ｉa、Ｉb、およびＩcを示す、一般的な多相巻き線の一次固定子巻き線３４を示している。理解されるように、３相巻き線の電圧と電流とインピーダンスとの関係は以下のように表すことができる。
【００１８】
【数１】
上式で、Ｖa、Ｖb、およびＶcは相ａ、ｂ、およびｃ用の電圧である。
Ｉa、Ｉb、およびＩcは相ａ、ｂ、およびｃ用の電流である。
Ｚaa、Ｚbb、およびＺccは相ａ、ｂ、およびｃ用のインピーダンスである。
Ｚab、Ｚba、Ｚac、Ｚca、Ｚbc、およびＺcbは相ａと相ｂとの間の相互インピーダンス、相ａと相ｃとの間の相互インピーダンス、相ｂと相ｃとの間の相互インピーダンスである。
【００１９】
対称成分理論を数式１に適用すると、電圧、電流、およびインピーダンスの対称成分間の関係を以下のように表すことができる。
【００２０】
【数２】
上式で、
Ｖpは正シーケンス電圧であり、
Ｖnは負シーケンス電圧であり、
Ｉpは正シーケンス電圧であり、
Ｉnは負シーケンス電圧であり、
Ｚppは正シーケンスインピーダンスであり、
Ｚnnは負シーケンスインピーダンスであり、
Ｚnpは負−正差分インピーダンスであり、
Ｚpnは正−負差分インピーダンスである。
【００２１】
理想的な電動機１０では、数式２の非対角要素は零であり、電動機１０のための、切り離された正シーケンス成分回路と負シーケンス成分回路を意味する。数式２に基づいて、負シーケンス電圧は以下のように求めることができる。
【００２２】
【数３】
したがって、数式３に基づいて、負シーケンスインピーダンスＺnnに対する正規化交差インピーダンスを以下のように求めることができる。
【００２３】
【数４】
上式で、
Ｚnp／Ｚnnは負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスである。
【００２４】
他の実施形態では、正規化交差インピーダンスを正シーケンスインピーダンスに対して正規化することができる。正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスは以下のように求めることができる。
【００２５】
【数５】
上式で、
Ｚnp／Ｚppは正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスである。
【００２６】
正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスを、負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンスと一緒に使用して、固定子１６における巻き故障の検出をさらに強化することができる。
【００２７】
図４は、（負シーケンスインピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスと巻き故障の数との関係のグラフ４０である。グラフ４０のｙ軸は正規化交差インピーダンスＺnp／Ｚnnであり、ｘ軸は存在する可能性のある巻き故障の数である。図４に示されているように、第１の点４２は、約０．０２のＺnp／Ｚnnに相当し、「健全な」電動機、すなわち巻き故障を有する可能性が低い電動機を示す。第２の点４４は、約０．０２５の正規化交差インピーダンスに相当し、約１つの巻き故障が存在することを示している。第３の点４６は、約０．０４５の正規化交差インピーダンスに相当し、約２つの巻き故障が存在する可能性があることを示している。グラフ４０に示されているように、第１の点４２における「健全」値からの正規化交差インピーダンスの上昇は、電動機１０に存在する可能性がある巻き故障の数の増加に対応する。正規化交差インピーダンスをこれらの相関値と比較することによって、巻き故障の数および／または深刻度の指標を求めることができる。
【００２８】
上記に数式２〜５で説明したように、正規化交差インピーダンスを求める際に使用される１つのパラメータは負シーケンスＺnnである。様々な技術を使用して負シーケンスインピーダンスＺnnを求めることができる。いくつかの実施形態では、以下の技術、すなわち、１）機械パラメータを使用した計算、２）不平衡を故意に導入することによって直接、試運転時に負シーケンスインピーダンスを測定すること、または３）電動機１０のパラメータの負シーケンスインピーダンスをヒューリスティックに求めることのうちの任意の１つまたは組み合わせを使用して求めることができる。
【００２９】
一実施形態では、ヒューリスティックに求めることは、回帰分析によって、負シーケンスインピーダンスＺnnと電動機１０のパラメータとの関係を判定することを含むことができる。１つのそのような実施形態では、以下のように表すことのできる関係を有する静止インピーダンスとしてＺnnを求めることができる。
【００３０】
【数６】
上式で、
ＨＰは電動機１０の定格馬力であり、
極は電動機１０の極の数であり、
電圧は電動機１０の線間電圧であり、
周波数は電動機１０の周波数であり、
サイズは電動機１０のサイズである。
【００３１】
このような実施形態では、回帰分析を低ＨＰ機械（５００ＨＰ以下）用の第１の分析と高ＨＰ機械（５００ＨＰを超える）用の第２の分析に分割することができる。この実施形態では、負シーケンスインピーダンスを上述のパラメータの非線形高階関数として表すことができる。たとえば、Ｚnnの大きさを以下のように表すことができる。
【００３２】
【数７】
上式で、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、およびＪは回帰分析によって求められる定数である。
ＨＰは電動機の定格馬力である。
ＶＬＬは電動機の線間電圧である。
Ｐは極の数である。
【００３３】
同様に、Ｚnnの相を以下のように求めることができる。
【００３４】
【数８】
上式で、
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ｅ1、Ｆ1、Ｇ1、Ｈ1、Ｉ1、およびＪ1は回帰分析によって求められる定数である。
【００３５】
数式６および７を使用して電動機１０について負シーケンスインピーダンスを求めて装置２４のメモリ２８に記憶することができる。したがって、負シーケンスインピーダンスＺnnと、電動機１０の電圧および電流を測定することによって求められた各電流および電圧の対称成分とによって、上記の数式４および５で論じたように正規化交差インピーダンスを求めることができる。
【００３６】
図５は、本発明の一実施形態によって固定子巻き故障を判定するプロセス５０の一実施形態を示している。プロセス５０は、装置２４、たとえばリレー、計器、または他の適切な装置など、および電動機１０の始動時に開始する（ブロック５２）。上述の３つの技術のうちの１つ（機械パラメータを使用した計算、負シーケンスインピーダンスの直接測定、または負シーケンスインピーダンスの回帰分析）を介して静止負シーケンスインピーダンスＺnnを求めることができる（ブロック５４）。
【００３７】
電動機１０の変圧器または他の構成部品から３相電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに３相電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃを得て（ブロック５６）、装置２４または電動機１０に結合された他の装置によってこれらの電圧および電流を受け取る。電圧および電流を単一相位相ロックループ（ＰＬＬ）を通過させて各電圧Ｖa、Ｖb、およびＶcならびに各電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃの大きさおよび角度を得ることができる（ブロック５８）。理解されるように、瞬時値から大きさおよび角度を得る他の技術を使用することができる。各実施形態にはＰＬＬまたは任意の他の適切な技術を含むことができる。各電圧および電流の大きさおよび位相情報を組み合わせて電流および電圧フェーザを作成することができる（ブロック６０）。上述のように、装置２４は、対称シーケンス変換を適用して電圧および電流をａ−ｂ−ｃ相から正負零シーケンスフレームに変換することができる（ブロック６２）。
【００３８】
負シーケンスおよび／または正シーケンスに対する正規化交差インピーダンスは、上述のように求めることができる（ブロック６４）。上記に図４で説明した相関を使用して、（負インピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスＺnp／Ｚnnをしきい値と比較することができる（決定ブロック６６）。正規化交差インピーダンスがしきい値より低い場合、プロセス５０は、線６８によって示されているように電動機１０の通常の動作に戻ることができる。正規化交差インピーダンスがしきい値より高い場合、固定子巻き故障が存在する可能性が高く、装置２４または電動機１０に結合された他の装置は、固定子巻き故障を宣言することができる（ブロック７０）。
【００３９】
図６は、正規化交差インピーダンスによって示される巻き故障を判定してそれに応答するプロセス８０の一実施形態を示している。上述のように、プロセス８０の開始（ブロック８２）には、電動機１０および装置２４を始動させることを含むことができる。プロセス８０では、上記で数式７および８に示した回帰式から静止負シーケンスインピーダンスを求めることができ（ブロック８４）、あるいは上述の任意の他の技術によって静止負シーケンスインピーダンスを求めることができる。上述の実施形態と同様に、プロセス８０は、３相電圧および電流を得ること（ブロック８６）と、単一相ＰＬＬまたは他の技術によって各電圧および電流の大きさおよび角度を得ること（ブロック８８）と、大きさおよび位相情報からフェーザを作成すること（ブロック９０）とを含むことができる。
【００４０】
３相電圧および電流から対称成分を求めることができ（ブロック９２）、負シーケンスおよび／または正シーケンスに対する正規化交差インピーダンスを上述のように求めることができる（ブロック９４）。この実施形態では、（負インピーダンスに対する）正規化交差インピーダンスＺnp／ＺnnまたはＺnp／Ｚppをそれぞれの異なるしきい値と比較して巻き故障の数および／または深刻度を求めることができる。たとえば、しきい値１およびしきい値２と呼ばれる２つのしきい値を使用することができ、しきい値２がしきい値１より高く、巻き故障がより多いことおよび／または巻き故障の深刻度がより高いことを示す。
【００４１】
正規化交差インピーダンスは、複数の巻き故障および／またはより深刻な巻き故障を示すしきい値２と比較することができる（決定ブロック９６）。正規化交差インピーダンスがしきい値２より大きい場合、プロセス８０は第２の警報をトリガして電動機１０を遮断し、電動機１０を動作不能にすることができる（ブロック９８）。
【００４２】
正規化交差インピーダンスがしきい値２より低い場合、プロセス８０は正規化交差インピーダンスをしきい値１と比較する（決定ブロック１００）。正規化交差インピーダンスがしきい値１より低い場合、プロセス８０は、矢印１０２によって示されているように正常に継続する。正規化交差インピーダンスがしきい値１より高い場合、第１の警報をトリガすることができる（ブロック１０４）。プロセス８０は、第１の警報をトリガした後、矢印１０６によって示されているように正常に継続する。他の実施形態では、３つのしきい値、４つのしきい値、５つのしきい値などのような任意の数のしきい値を使用して巻き故障の様々な数および／または深刻度を示すことができる。いくつかの実施形態では、警報はユーザまたはユーザの選択に特有の警報であってもよい。
【００４３】
本明細書では、本発明のある特徴のみを図示し説明したが、当業者には多数の修正実施形態および変更実施形態が考えられよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内のすべてのそのような修正実施形態および変更実施形態を対象とするものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 電動機
１２ 回転子組立体
１４ 軸
１６ 固定子組立体
１８ 軸受組立体
１９ 固定子巻き線
２０ システム
２１ ３相電源
２２ 線
２４ 装置
２５ スイッチ
２６ プロセッサ
２７ ディスプレイ
２８ メモリ
３０ 線
３２ 線
Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ ３相電流
Ｉｐ、Ｉｎ、Ｉ0 対称成分
Ｖa、Ｖb、Ｖc ３相電圧
Ｖp、Ｖn、Ｖ0 対称成分
Ｚaa、Ｚbb、Ｚcc インピーダンス
Ｚab、Ｚba、Ｚac、Ｚca、Ｚbc、Ｚcb 相互インピーダンス
Ｖp 正シーケンス電圧
Ｖn 負シーケンス電圧
Ｉp 正シーケンス電流
Ｉn 負シーケンス電流
Ｚpp 正シーケンスインピーダンス
Ｚnn 負シーケンスインピーダンス
Ｚnp 負−正差分インピーダンス
Ｚpn 正−負差分インピーダンス
Ｚnp／Ｚnn 負シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンス
Ｚnp／Ｚpp 正シーケンスインピーダンスに対する正規化交差インピーダンス
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ 定数
Ａ1、Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ｅ1、Ｆ1、Ｇ1、Ｈ1、Ｉ1、Ｊ1 定数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
負シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンス電流および正シーケンス電流を求めるステップと、
負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、
前記負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定することが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較して１つの巻き故障を示し、第２のしきい値と比較して２つの巻き故障を示し、第３のしきい値と比較して３つの巻き故障を示すことを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に警報を発することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記正規化交差インピーダンスが、１つの巻き故障が存在することを示している場合に第１の警報を発し、前記正規化交差インピーダンスが、２つの巻き故障が存在することを示している場合に第２の警報を発し、前記正規化交差インピーダンスが、３つの巻き故障が存在することを示している場合に第３の警報を発することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記負シーケンスインピーダンスを求めることが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求めることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記複数のパラメータが、前記誘導電動機の定格馬力、前記誘導電動機の極、および前記誘導電動機の定格電圧を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
誘電電動機における巻き故障を判定するシステムであって、
前記誘導電動機に結合され、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、および正シーケンス電流を求めるように構成され、メモリを備える装置を備え、
前記メモリが、
前記負シーケンスインピーダンスによって正規化された差分インピーダンスを含む正規化交差インピーダンスを求める命令と、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定する命令とを備える、システム。
【請求項９】
前記メモリが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較する命令を備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に、前記電動機を切り離すように構成されたスイッチを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記装置がリレーを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
前記装置が計器を備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記メモリが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求める命令を備えることを含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
負シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンス電流および正シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、
前記負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定することが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に警報を発する命令を備える、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記負シーケンスインピーダンスを求めるステップが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求めるステップを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較するステップと、
前記正規化交差インピーダンスが前記第１のしきい値より大きい場合、第１の警報をトリガするステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記正規化交差インピーダンスを第２のしきい値と比較するステップと、前記正規化交差インピーダンスが前記第２のしきい値より大きい場合、第２の警報をトリガするステップとを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記正規化交差インピーダンスを第３のしきい値と比較するステップと、前記正規化交差インピーダンスが前記第３のしきい値より大きい場合、前記電動機を停止するステップとを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項１】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
負シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンス電流および正シーケンス電流を求めるステップと、
負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、
前記負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電流、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定することが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較して１つの巻き故障を示し、第２のしきい値と比較して２つの巻き故障を示し、第３のしきい値と比較して３つの巻き故障を示すことを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に警報を発することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記正規化交差インピーダンスが、１つの巻き故障が存在することを示している場合に第１の警報を発し、前記正規化交差インピーダンスが、２つの巻き故障が存在することを示している場合に第２の警報を発し、前記正規化交差インピーダンスが、３つの巻き故障が存在することを示している場合に第３の警報を発することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記負シーケンスインピーダンスを求めることが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求めることを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記複数のパラメータが、前記誘導電動機の定格馬力、前記誘導電動機の極、および前記誘導電動機の定格電圧を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
誘電電動機における巻き故障を判定するシステムであって、
前記誘導電動機に結合され、負シーケンス電圧、負シーケンス電流、および正シーケンス電流を求めるように構成され、メモリを備える装置を備え、
前記メモリが、
前記負シーケンスインピーダンスによって正規化された差分インピーダンスを含む正規化交差インピーダンスを求める命令と、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定する命令とを備える、システム。
【請求項９】
前記メモリが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較する命令を備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に、前記電動機を切り離すように構成されたスイッチを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記装置がリレーを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
前記装置が計器を備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記メモリが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求める命令を備えることを含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１４】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
負シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンス電流および正シーケンス電圧を求めるステップと、
負シーケンスインピーダンスを求めるステップと、
前記負シーケンス電圧、負シーケンス電流、正シーケンス電圧、および負シーケンスインピーダンスから正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示しているかどうかを判定することが、前記正規化交差インピーダンスをしきい値と比較することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記正規化交差インピーダンスが、巻き故障が存在することを示している場合に警報を発する命令を備える、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記負シーケンスインピーダンスを求めるステップが、前記誘導電動機の複数のパラメータから前記負シーケンスインピーダンスを求めるステップを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
誘電電動機における巻き故障を判定する方法であって、
正規化交差インピーダンスを求めるステップと、
前記正規化交差インピーダンスを第１のしきい値と比較するステップと、
前記正規化交差インピーダンスが前記第１のしきい値より大きい場合、第１の警報をトリガするステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記正規化交差インピーダンスを第２のしきい値と比較するステップと、前記正規化交差インピーダンスが前記第２のしきい値より大きい場合、第２の警報をトリガするステップとを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記正規化交差インピーダンスを第３のしきい値と比較するステップと、前記正規化交差インピーダンスが前記第３のしきい値より大きい場合、前記電動機を停止するステップとを含む、請求項１９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５１６９９８（Ｐ２０１２−５１６９９８Ａ）
【公表日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４８１８２（Ｐ２０１１−５４８１８２）
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２１９４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０８９０
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２５日（２０１０．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２１９４８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９０８９０
【国際公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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