JP2003255028A

JP2003255028A - 回転電機のインバータ駆動可否判別方法及び装置

Info

Publication number: JP2003255028A
Application number: JP2002053429A
Authority: JP
Inventors: Koji Ohata; 功治尾畑; Yoshishige Fukushi; 慶滋福士; Ryozo Takeuchi; 良三武内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】分解することなく容易に、回転電機を所定の
インバータで駆動できるか否かを判別できる回転電機の
インバータ駆動可否判別方法及び装置を提供すること。【解決手段】回転電機に可変周波数の交流を印加し、
この印加中に回転電機の電圧、電流、これらの位相等の
電気量を計測し、得られた計測結果に基いて回転電機が
所定のインバータで駆動できるか否かを判別する。ま
た、所定のインバータで駆動不可と判断したときインバ
ータ又は回転電機に施すべき対策を指示する。【効果】短時間で回転電機を診断、出荷、インバータ
駆動でき、回転電機の省エネルギー運転を推進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機がインバ
ータで駆動できるか否かを判別する回転電機のインバー
タ駆動可否判別方法及び装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギー化の観点から、回転
電機のインバータ駆動が盛んに行われている。しかしな
がら、回転電機をインバータ電源で駆動した場合、回転
電機コイルのターン導体間に大きな電圧が発生し、ター
ン導体間の層間絶縁が劣化、破壊し、回転電機が故障す
る問題があった。このことについては、電気学会技術報
告第739号、p.14(1999)の「３．２電位分布」やIEEE El
ectrical Insulation Magazine, Vol.12, p.9（1996）
に開示されている。

【０００３】従来、このような問題に対しては、実測あ
るいは回路解析によりコイルおよびターン間層間絶縁の
分担電圧を求め、インバータの出力電圧の変化量と変化
率の抑制策及び／又は回転電機に絶縁対策を施してき
た。分担電圧を実測する公知例には、例えば、三菱電機
技報Vol.45,p.1650(1971)やIEEE Proc.-Electr. PowerA
ppl. Vol.144,p.191(1997)がある。また、回路解析の公
知例には、例えば電気学会論文誌Ｂ，Vol.100, P.25(19
80)や特開平９―８０１２９号公報がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転電機内
の電圧分布は、前述の電気学会技術報告にあるように、
回路や機器の特性に応じて変化する。このため、各種の
インバータ電源、回転電機に対し、それぞれコイルおよ
びターン間層間絶縁の分担電圧を実測あるいは回路解析
しなければならない。しかしながら、従来、分担電圧の
実測では、各種インバータあるいはインバータ相当の電
源から電圧を印加して分担電圧を測定する前に、回転電
機を解体し、コイル絶縁を除去し、測定電極やリード線
を設置しなければならなかった。さらに、電圧測定後に
は、測定電極やリード線を除去し、再度、コイルの絶縁
処理を施さなければならなかった。このため、製造した
回転電機を診断し出荷するまでには多くの時間を要し
た。また、既設の回転電機の場合には、回転電機の運転
を長期間停止しなければならなかった。

【０００５】一方、回路解析では、回転電機をはしご型
等価回路でモデル化し回路計算する。しかしながら、モ
デルが不適当であると、計算結果と実際の電圧分布が一
致しない問題があった。一般に、このような問題には公
知例のように、計算結果が実測結果に一致するように回
路定数を調整している。また、調整した回路定数を使用
し計算した場合にも、計算結果が正しいかどうか確認す
るための実験が必要となり、回路解析でも実測無しで回
転電機の電圧分布を求めることは困難であった。

【０００６】このように、従来、各種のインバータ電
源、回転電機に対しコイルおよびターン間層間絶縁の分
担電圧を求めることが困難であった。このため、層間絶
縁がインバータ駆動に耐えられるか判別すること、すな
わち回転電機のインバータ駆動可否を判別し、適切な絶
縁対策をすることが困難であった。この結果、従来、例
えば前記特開平９―８０１２９号公報にあるように、イ
ンバータ、回転電機に裕度を持たせた絶縁対策を施さな
ければならなかった。また、既設の回転電機では、長期
間の運転停止が困難な場合、インバータ電源を導入する
ことができず省エネルギー化が遅れる問題があった。

【０００７】本発明の目的は、分解することなく容易
に、回転電機を所定のインバータで駆動できるか否かを
判別できる回転電機のインバータ駆動可否判別方法及び
装置を提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、所定のインバータで
駆動できないとき、インバータ又は回転電機に必要な対
策を指示できる回転電機のインバータ駆動可否判別方法
及び装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はその一面におい
て、回転電機に可変周波数の交流を印加し、この印加中
に前記回転電機の電気量を計測し、得られた計測結果に
基いて前記回転電機が所定のインバータで駆動できるか
否かを判別することを特徴とする。

【００１０】本発明は他の一面において、更に、所定の
インバータで駆動不可と判断したときインバータ又は回
転電機に施すべき対策を指示することを特徴とする。

【００１１】本発明は他の一面において、可変周波数の
電圧源又は電流源と、電圧、電流の大きさ、電流と電圧
の位相を計測する装置を備える。そして、計測データか
ら得られる供試回転電機の共振あるいは反共振周波数
と、供試回転電機の仕様、供試インバータの波頭長、電
圧変化量、インバータと回転電機間のケーブル長等に基
いて層間絶縁分担電圧を導出する。この層間絶縁分担電
圧を、供試回転電機の層間絶縁材料の特性と比較し、供
試インバータでの駆動可否を判断する。供試インバータ
では駆動不可と判断した場合には、必要な対策を指示す
る装置を用い、回転電機を診断することを特徴とする。

【００１２】本発明のその他の目的及び特徴は、実施の
形態の説明において明らかにする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施例による回転電機
のインバータ駆動可否判別装置の全体構成図である。イ
ンバータ駆動可否判別装置（判別手段）１は、大きく分
けて、回転電機２への結線切替部３と、電圧・電流計測
部（電気量計測手段）４と、計測データ記録・解析・診
断部５を備えている。また、計測データ記録・解析・診
断部５は、主として次の装置を備えている。まず、デー
タ記録・周波数特性解析部６と、層間絶縁分担電圧計算
部７を持つ。次に、層間絶縁材料の課電寿命、部分放電
特性データベース８及び回転電機の余寿命データベース
９と、これらのデータに基くインバータ駆動可否判別・
絶縁対策解析部１０を持つ。そしてマンマシン装置とし
て、表示装置（表示手段又は指示手段）１１及び入力装
置（入力手段）１２を備えている。

【００１５】図２は、本発明の一実施例による診断の全
体フローチャートを示す。詳細は後述するが、ここでは
概要を説明しておく。始めに、ユーザはステップ２０１
において、結線切替部３で判別装置と回転電機２の結線
を行なう。次に、ステップ２０２では、表示装置１１お
よび入力装置１２を用いて、診断対象の回転電機２と供
試インバータ、ケーブルの仕様を、計測データ記録・解
析・診断部５に入力する。ここで、フロー説明を中断
し、入力用表示画面を説明しておく。

【００１６】図３は、仕様入力画面の一例である。図に
示すように、例えば、次の１５項目のデータを入力す
る。まず、インバータ関係では、その（１）電圧変化量
ΔＶ_I、（２）同波頭長ｔ_f、（３）キャリア周波数ｆ
_invである。次に、ケーブルの（４）長さＬ_c、（５）比
誘電率ε_c、（６）材質である。更に、回転電機の
（７）Ｙ／Δ結線、（８）試験希望結線図Ｎｏ．、
（９）固定子１相当りコイル数Ｘ、（１０）コイル内タ
ーン導体段数ｐ、（１１）層間絶縁厚さｄ_i、（１２）
同材質、（１３）比誘電率ε_i、（１４）安全率ｋ、
（１５）余寿命である。なお、画面では余寿命を直接入
力しているが、使用年数を入力し、装置１内の余寿命デ
ータベースにある一般的な回転電機の寿命とから余寿命
を求めても良い。

【００１７】さて、フローに戻って、上記のようにして
測定準備が整った後、ステップ２０３にて、電圧・電流
計測部４で回転電機の電圧、電流を計測する。次に、ス
テップ２０４では、データ記録・周波数特性解析部６で
インピーダンス、アドミタンス、偏角を解析し、共振、
反共振周波数ｆ_r，ｆ_urを検索する。ステップ２０５で
は、層間絶縁分担電圧計算部７において、共振、反共振
周波数ｆ_r，ｆ_urを基に層間絶縁電圧分担率α_turnを求
める。また、これと、インバータおよびケーブル仕様か
ら、ステップ２０６で、回転電機端の電圧変化量ΔＶ_M
を計算する。この結果あるいは入力装置１１により入力
された回転電機端の電圧変化量ΔＶ_Mを用いることによ
り、ステップ２０７では、層間絶縁分担電圧Ｖ_turnを求
める。ステップ２０８で、駆動可否判別、対策解析部１
０で、層間絶縁分担電圧Ｖ_turnとデータベース８の課電
寿命、部分放電特性データと、回転電機の余寿命データ
ベース９の余寿命データを比較する。これにより、イン
バータ駆動可否判別を行ない、結果を表示装置１１に表
示する。また、インバータ駆動判別の結果、インバータ
駆動不可と判別された場合には、ステップ２０９におい
て、インバータ駆動に必要な絶縁対策方法を検索し表示
装置１１に表示する。

【００１８】以下、図１の診断装置の各部の詳細を説明
する。結線切替部３では、回転電機２のＵ、Ｖ、Ｗ、
Ｘ、Ｙ、Ｚの口出線２１と接地線２２の結線を切替え、
図４〜１５の結線ができる。本発明においては、回転電
機２が、その外部に向って本来備えた端子のみを用いて
実現する。なお、結線切替部３は、同軸スイッチなどの
高周波スイッチの他にリレーや一般的なロータリースイ
ッチ類も使用できる。ただし、本実施例では、特に結線
切替えを手作業で行っても測定結果には影響を与えない
ため、結線切替部３は単純に端子台とし、端子台上で回
転電機の結線切替えを行っても良い。また、最も単純に
は、直接、供試回転電機２を後段の電圧・電流計測部４
に接続し、測定毎に結線を変えても良い。

【００１９】ここで、図４〜１５の回転電機主回路結線
について簡単に説明しておく。図４は、Ｙ型回転電機の
ＵＶＷ三相を一括し、対固定子コア間を試験する例であ
る。図５、６は、Ｙ型回転電機のＵＶＷ三相の例えばＵ
−ＶＷコア間を、それぞれＶＷ相をコアと短絡、開放し
試験する例である。図７は、Δ型回転電機のＵＶＷ三相
を一括し、対固定子コア間を試験する例である。図８、
９は、Δ型回転電機のＵＶＷ三相の例えばＵ−ＶＷコア
間を、それぞれＶＷ相をコアと短絡、開放し試験する例
である。図１０〜１５は、Ｙ−Δ起動法ができる誘導電
動機のように、ＵＶＷ相の巻き終わりのＸＹＺ端子が回
転電機外部の端子箱に設けてある回転電機において可能
な試験例である。ただし、図１０は、中性点接地された
回転電機でも可能である。図１０〜１２は、ＵＶＷ三相
の一相、例えばＵ−Ｘコア間の巻き終わりＸをコアと短
絡し、それぞれ他相の巻き始めと巻き終わりをコアと短
絡、あるいは一方を短絡、あるいは両方開放し試験する
例である。図１３〜１５はＵＶＷ三相の一相、例えばＵ
−Ｘコア間の巻き終わりＸをコアと開放し、それぞれ他
相の巻き始めと巻き終わりをコアと短絡、一方を短絡、
両方開放し試験する例である。

【００２０】これらはいずれも回転電機の外部端子を利
用した試験である。したがって、回転電機を解体、コイ
ル絶縁を除去、測定電極、リード線を設置、試験後に測
定電極、リード線を除去し、再度、コイルの絶縁処理す
る作業は必要ない。このため、従来に比し短時間で試験
ができる。なお、図９〜１１、図１２〜１４は、試験相
に関しては同じ試験である。ただし、図１０、１３で
は、非試験相の巻線全体が接地されているため、非試験
相の一部あるいは全体を浮かせた場合に比し、非試験相
の電位変動およびこれに伴うノイズを少なくすることが
できる。一方、図１１、１２、１４、１５では、非試験
相の巻線に閉ループができないため、試験相と非試験相
との相互インダクタンスが大きい場合にも、試験相のみ
の測定を容易に行うことができる。

【００２１】さて、図１に戻って、電圧・電流計測部４
は、可変周波数の電圧あるいは電流源４３と、電圧計測
器４１と電流計測器４２と計測値指示計４４を備えてい
る。電圧あるいは電流源４３は、微小容量のファンクシ
ョンジェネレータで十分であるが、周囲ノイズ、電圧・
電流計測器４１、４２の分解能の関係から、出力は１ｍ
Ｖ_rmsあるいは１μＡ_rms以上であることが望ましい。ま
た、可変周波数帯域は、回転電機の運転周波数〜インバ
ータサージ波頭長の周波数帯域以上あることが望まし
く、５０Ｈｚ〜１ＭＨｚか、これより広いことが望まし
い。この電圧あるいは電流源４３から、回転電機２に微
小電圧を印加したときの電圧４５、電流４６の大きさ
と、電圧と電流の位相あるいはそれらの間の位相差４７
を計測する。

【００２２】図１６は、回転電機２に微小電圧を印加し
たときの電圧４５、電流４６の大きさと、電圧と電流の
間の位相差４７の一例を図示している。

【００２３】一方、電圧計測器（ＰＴ）４１と電流計測
器（ＣＴ）４２は、供試回転電機のサージインピーダン
スに比べ、一方は大きいインピーダンスをもつことが、
また他方は、小さいインピーダンスを持つことが望まし
い。一般に、回転電機のサージインピーダンスは１ｋΩ
程度であることから、電圧計測器４１のインピーダンス
は１０ｋΩ以上、電流計測器４２のインピーダンスは１
００Ω以下が望ましい。また、電圧計測器４１には、例
えば抵抗、容量分圧器などの分圧器を、電流計測器４２
には抵抗を使用することができる。しかし、これらの測
定器の周波数帯域は、電圧あるいは電流源と同じかそれ
以上であることが望ましい。電圧測定には、広帯域の受
動あるいは能動電圧プローブ、電流計測には、ホール素
子や高周波ＣＴ型電流プローブ、高周波ＣＴ、ロゴウス
キコイルなどを使用することが望ましい。計測値指示計
４４は、指針メータ、アナログオシロスコープなどのア
ナログ機器でも良い。しかし、後段のデータ記録装置で
記録、データ解析するため、デジタルマルチメータ、デ
ジタルオシロスコープなどのＡ／Ｄ変換器を内蔵したデ
ジタル計測器が望ましい。ただし、計測値指示計のデー
タを紙面に写し取り、次段のデータ記録・周波数特性解
析部６に入力装置にて入力しても良い。なお、次段のデ
ータ記録・周波数特性解析部６で計算するインピーダン
ス、アドミタンス、偏角を、電圧・電流計測部４で直接
計測しても良く、この場合、電圧・電流計測部４には、
インピーダンスアナライザやＬＣＲメータを使用でき
る。

【００２４】データ記録・周波数特性解析部６は、デー
タ記録・計算部６１と、周波数特性解析部６２を備えて
いる。データ記録・計算部６１は、電源周波数、計測電
圧、電流、位相データを記録し、インピーダンス、アド
ミタンス、偏角を計算する。周波数特性解析部６２は、
インピーダンス、アドミタンス、偏角から共振、反共振
周波数を求める。データ記録・計算部６１では、ＲＡ
Ｍ、ＦＤＤ、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、Ｄ
ＶＤなどのデータ記憶装置に、電圧、電流の計測データ
を記録し、内蔵した演算装置でインピーダンス、アドミ
タンス、偏角の計算を行う。また、計測データを図２１
のように表示することもできる。

【００２５】図１７〜図２０は、各結線方法毎の、イン
ピーダンス｜Ｚ｜、アドミタンス｜Ｙ｜、偏角φ１、φ
２の計測データをグラフに示したものである。図のよう
に、周波数変化に対し振動する特性が得られる。なお、
電圧、電流源の出力を一定にして測定した場合には、電
圧、電流はインピーダンス、アドミタンスに比例するた
め、電圧、電流の大きさや位相差にも同様の特性が現れ
る。これらの特性に対し、周波数特性解析部６２では、
共振周波数ｆ_rnと反共振周波数ｆ_urmを検知し、それぞ
れ低周波側からｎ＝１、２、３…、ｍ＝１、２、３…と
次数とともに記録する。インピーダンス｜Ｚ｜と電圧｜
Ｖ｜に関しては、値が極小、偏角φ１が−９０°から＋
９０°に変化する周波数を共振周波数ｆ_rn、他方、値が
極大、偏角φ１が＋９０°から−９０°に変化する周波
数を反共振周波数ｆ_urmとして記録する。一方、アドミ
タンス｜Ｙ｜や電流｜Ｉ｜では、値が極大、偏角φ２が
＋９０°から−９０°に変化する周波数を共振周波数ｆ
_rn、値が極小、偏角φ２が−９０°から＋９０°に変化
する周波数を反共振周波数ｆ_urmとし、同様に記録す
る。

【００２６】図２２は、これらの作業を周波数特性解析
部６２上で行う場合のフローチャートである。すなわ
ち、回転電機２と電圧・電流計測部４の接続方法をステ
ップ２２２で判断し、ステップ２２３〜２２８で、｜Ｚ
｜、｜Ｖ｜、位相差、｜Ｙ｜あるいは｜Ｉ｜のいずれを
測定しているかを判断する。この結果に応じて、それぞ
れ図２３〜３０の演算処理フローを用い、前述の計測パ
ラメータの変化から共振周波数ｆ_rn、反共振周波数ｆ
_urmを求めることができる。

【００２７】すなわち、図２３〜図３０における処理フ
ローを、図２３について略記する。例えば図１７の関数
について、ステップ２３１では最小周波数ｆｍｉｎ、次
数ｎ及びｍを１に設定する。つまり図１７の左端であ
る。この状態からステップ２３２において、測定刻み周
波数Δｆ毎に、前回値からの増減を見る形で、この関数
ｇ（ｆ）の微分ｇ’（ｆ）をとる。そしてこれが負であ
る限り、ステップ２３３にて刻み周波数Δｆを加え、ス
テップ２３４の判定が最大周波数に達するまで、ステッ
プ２３２の判断を繰返す。ステップ２３２の判定が正に
変わると、ステップ２３５で、そのときの周波数を図１
７の共振周波数ｆ_r1として検出できる。ステップ２３６
では、逆に、関数の微分値が正から負に変化するタイミ
ングで、図１７の反共振周波数ｆ_ur1を検知できること
は明らかである。これを、ｎ＝ｎ、ｍ＝ｍまで繰返す。

【００２８】このようにして、図２３〜図３０により、
共振周波数ｆ_rn、反共振周波数ｆ_ur _mを求めることがで
きる。この結果は、図３１のように表示することができ
る。

【００２９】この実施例では、周波数特性解析部６２に
おいて、自動的に共振、反共振周波数を求めた。しか
し、例えば、周波数特性解析部６２では、単純に計測パ
ラメータを周波数に対し図２１に示すようにプロット
し、オペレータが計測データやグラフの変化で共振、反
共振周波数を知り、入力装置１２から周波数特性解析部
６２に入力しても良い。

【００３０】層間絶縁分担電圧計算部７は、電圧分担率
計算部７１と回転電機端の電圧変化量計算部７２と、こ
れらを掛け合わせ分担電圧を計算する分担電圧計算部７
３を備えている。電圧分担率計算部７１は、電圧分担計
算データベース７１１と分担率計算部７１２を備え、図
３２に示すフローに従い、層間絶縁電圧分担率α_turnを
求める。すなわち、電圧分担計算データベース７１１に
は、回転電機の１相あたりのコイル数Ｘ、使用を考えて
いるインバータ電源の波頭長ｔ_f、コイル導体の段数
ｐ、ターン間分担電圧安全率ｋが入力されている。ま
た、図６１、図６２に示すように、各結線における共
振、反共振時の定在波の波長λ_rn、λ_urmと回転電機線
路長ｌ、各結線におけるコイル数Ｘと線路長ｌの関係が
記録されている。ここで、分担率計算部７１２に、先の
周波数特性解析部６２で得られた共振、反共振周波数ｆ
_rn、ｆ_urmと回転電機２と電圧・電流計測部４の結線情
報が入力される。すると、分担率計算部７１２は回転電
機の結線、１相のコイル数Ｘから、共振、反共振周波数
に対応する定在波の波長λ_rn、λ_urmを求める。さらに
共振、反共振周波数ｆ_rn、ｆ_urmとの積から回転電機の
サージ伝播速度ｖを導出する。また、得られた回転電機
のサージ伝播速度ｖとインバータ波頭長ｔ_f、コイル段
数ｐ、ターン間分担電圧安全率ｋを用い、層間絶縁電圧
分担率α_turnを計算する。なお、α_turnが１００％を超
える場合には、α_turn＝１００％、α_turnが平等分布の
ときの値１００／（ｘ・ｐ）％に比し小さい場合には、
α_turn＝１００／（ｘ・ｐ）％とする。ここで、図３２
の層間絶縁電圧分担率α_turnの計算式は、本発明者が各
種の回転電機を分解し、サージ電圧を印加したときの層
間絶縁分担電圧を調べ、その結果を基に独自に求めた式
である。横軸をサージ伝播速度ｖ、サージ波頭長ｔ_f、
コイル段数ｐとし、縦軸に印加電圧に対する層間絶縁分
担電圧の割合α_turnをプロットすると、いずれの回転電
機でも図３３上にプロットできた。この結果は、例えば
図３４のように、表示装置１１に表示することができ
る。

【００３１】回転電機端の電圧変化量計算部７２では、
ケーブル／回転電機接続部のインピーダンスアンマッチ
に伴う電圧跳ね上がりを計算する。回転電機端の電圧変
化量計算部７２は、電圧変化量計算データベース７２１
と電圧変化量計算部７２２から形成されており、図３５
に示すフローに従い電圧変化量を求める。すなわち、電
圧変化量計算データベース７２１には、インバータ−回
転電機間のケーブル長Ｌ_c、光速度ｃ、ケーブル比誘電
率ε_rc、インバータ波頭長ｔ_f、インバータ端電圧変化
量ΔＶ_Iが入力されている。ここで、電圧変化量計算部
７２２では、光速度ｃとケーブル比誘電率ε_rcからケー
ブルサージ伝播速度ｖ_cを求め、さらにケーブル長Ｌ_cか
らケーブルサージ伝播時間ｔ_cを求める。これとインバ
ータ波頭長ｔ_fとを比較し係数βを求め、インバータ端
電圧変化量ΔＶ_Iとの積を計算し、回転電機端の電圧変
化量ΔＶ_Mを求める。この結果は、例えば図３６のよう
に表示することができる。なお、係数βあるいは回転電
機端の電圧変化量ΔＶ_Mは、回転電機を解体しなくと
も、容易に測定できるため、測定結果を入力装置にて回
転電機端の電圧変化量計算部７２に入力しても良い。す
なわち、例えば、図３７のように、波頭長可変サージ発
生器４００を、インバータと回転電機間のケーブル４０
４のインバータ端側に接続する。次に、ケーブルの送電
端側と受電端側にそれぞれ電圧計測装置４０２、４０３
を接続し、電圧波形観測装置４０１を用いて回転電機端
の電圧変化量を計測することにより、βあるいはΔＶ_M
を得ることができる。分担電圧計算部７３では、以上、
得られた層間絶縁電圧分担率α_turnと回転電機端電圧変
化量ΔＶ_Mを用いて、図３８に示すように積をとり、層
間絶縁分担電圧Ｖ_turnを求める。この結果は、例えば図
３９のように、表示装置１１に表示することができる。

【００３２】インバータ駆動可否判別・絶縁対策解析部
１０では、層間絶縁分担電圧Ｖ_turnと層間絶縁材料の課
電寿命、部分放電特性データベース８、回転電機の余寿
命データベース９から、図４０のフローに従い、インバ
ータ駆動可否判別を行う。すなわち、本実施例の診断装
置に、層間絶縁材の厚さｄ_iと層間絶縁の種類あるいは
比誘電率ε_riを入力する。すると、層間絶縁材料の課電
寿命、部分放電特性データベース８に記憶された各種絶
縁材料に対する部分放電特性、例えば図４１から部分放
電開始、消滅電圧Ｖ_i、Ｖ_eが求められる。そこで、イン
バータ駆動可否判別・絶縁対策解析部１０において、先
に得られた層間絶縁分担電圧と比較する。この際、層間
絶縁分担電圧Ｖ_turnが層間絶縁の部分放電開始、消滅電
圧Ｖ_i、Ｖ_e未満の場合には、インバータ駆動可否判別・
絶縁対策解析部１０はインバータ駆動可と判別する。逆
に、層間絶縁分担電圧Ｖ_turnが層間絶縁の部分放電開
始、消滅電圧Ｖ_i、Ｖ_e以上の場合には、ユーザが必要と
判断した場合に次の処理を実行する。インバータ駆動可
否判別・絶縁対策解析部１０は、課電寿命、部分放電特
性データベース８に記憶された層間絶縁材料の課電寿命
特性から、Ｖ_turnにおける破壊までの時間ｔ（ａｔＶ
_turn）を求める。次に、回転電機の余寿命ｔ_Mと比較
し、ｔ（ａｔＶ_turn）がｔ_M以上の場合にはインバータ
駆動可、未満の場合にはインバータ駆動不可と判別し、
結果を表示する。なお、この際の課電寿命特性は図４３
のように表すことができる。また、図４３の課電寿命特
性は、例えば図４２のような層間絶縁材料のインパルス
Ｖ−Ｎ特性のＮを、インバータ電源のキャリア周波数２
ｆ_invで除することにより得られる。

【００３３】一方、インバータ駆動不可の場合には、さ
らに図４７の絶縁対策フローで絶縁対策をする。以上の
３種類の判別を行なった場合、表示装置１１には例えば
図４４〜４６のような判別結果を表示することができ
る。

【００３４】図４７の絶縁対策フローでは、ユーザが始
めにインバータ側、回転電機側で対応するか判断する。
ここで、インバータ側で対応することを選択した場合、
インバータ波頭長ｔ_fとケーブルサージ伝播時間ｔ_cの２
倍を比較する。さらに、インバータ端電圧変化量ΔＶ_I
と層間絶縁電圧分担率α_turnの積と部分放電開始、消滅
電圧Ｖ_i、Ｖ_e _を比較し、条件を満たすかどうか判別す
る。なお、部分放電開始、消滅電圧の代わりに、層間絶
縁材の課電寿命特性において層間絶縁の課電寿命が回転
電機の余寿命ｔ_Mとなる電圧Ｖ_turn（atｔ_M）を使用して
も良い。ここで、条件を満たした場合には、インバータ
−モータ間のケーブル長を変えられるかどうか質問し、
ユーザからＹｅｓが入力されば、適正なケーブル長Ｌ_c
を表示する。一方、ケーブル長を変えられない場合、回
転電機端に例えばＣＲ電圧反射防止フィルタなどを設置
できるかどうか質問し、Ｙｅｓならば反射防止フィルタ
で対策する。さらに、Ｎｏが入力されるか、先の波頭長
ｔ_fの条件を満たさなかった場合には、続いてインバー
タのステップ電圧変化量ΔＶ_Iを低減できるか質問す
る。この結果、例えばステップ変化量ΔＶ_Iを２レベル
から３レベル、３レベルから多重インバータなどを使用
し低減できる場合、適正なステップ電圧変化量ΔＶ_Iを
表示する。一方、ステップ電圧変化量ΔＶ_Iを低減でき
ない場合、適正なインバータ波頭長ｔ_fを表示し、Ｌ
Ｃ、ＬＣＲ、ＬＲ、ＣＲフィルタやリアクトルを使用し
波頭長ｔ_fを改善することを表示する。以上の絶縁対策
を行なった際には、表示装置１１には、例えば、図４８
〜５１の画面を表示することができる。

【００３５】本判別装置１に、さらに絶縁対策費用のデ
ータベースを付与した場合、これら画面に示すように、
各絶縁対策に要する費用概算値も表示することができ
る。

【００３６】一方、回転電機側で絶縁対策する場合に
は、はじめに層間絶縁を部分放電開始、消滅電圧Ｖ_i、
Ｖ_e未満で使用するかどうか質問する。Ｙｅｓならば対
応するτを、部分放電開始、消滅電圧Ｖ_i、Ｖ_eが層間絶
縁分担電圧Ｖ_turnに比し大きくなるまで計算して求め
る。同時に、層間絶縁課電寿命、部分放電特性データベ
ース８から該当する絶縁材料、厚さを表示する。一方、
層間絶縁を部分放電開始、消滅電圧Ｖ_i、Ｖ_e以上で使用
する場合には、層間絶縁の課電寿命が回転電機の余寿命
ｔ_M以上の材料があるかどうかを、層間絶縁課電寿命、
部分放電特性データベース８中の各種材料の課電寿命特
性から検索する。この結果、該当する耐コロナ性層間絶
縁材料があればこれを表示し、無ければ再度、絶縁対策
する指示を出す。以上の絶縁対策を行なった際には、表
示装置１１には、例えば、図５２〜５４の画面を表示す
ることができる。

【００３７】以上のインバータ駆動可否判別装置１の診
断部５では、解析部６２、計算部７１２、計算部７２
２、計算部７３、インバータ駆動可否判別・絶縁対策解
析部１０にて個別に解析、診断を行った。しかしなが
ら、これらの機能を少なくとも２つ以上融合させた装置
を使用しても良い。例えば、以上の解析、診断を１つの
演算、記憶装置で行う場合には、ＰＣやワークステーシ
ョンなどのコンピュータを利用しても良い。特に、この
場合、さらに、電話回線や構内ＬＡＮなどを利用しイン
ターネット、イントラネットなどのネットワークを介
し、測定、解析、診断結果をメーカ側に送付することも
できる。このため、診断後の絶縁対策を迅速に行うこと
ができる。

【００３８】また、インバータ駆動可否判別装置１の各
種データベースも、以上の実施例では個別に記録、管理
していたが、これらのいくつかを１つの記憶装置、媒体
にまとめて記憶させることもできる。例えば、ＰＣある
いはワークステーションなどの記憶装置、媒体に、必要
に応じパーティションやフォルダあるいはディレクト
リ、ファイル、ワークシートなどに分けて記録、管理し
ても良い。ここで、記憶装置、媒体としては、ＲＡＭ、
ＦＤＤ、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ
などが考えられる。なお、前述のようにネットワーク接
続ができる場合、各種データベースはメーカの保有する
データベースサーバにアクセスし、取り寄せることがで
きる。このため、装置の記憶媒体や記憶容量を節約する
ことができる。さらに、データベースの他に、絶縁対策
費用、期間見積りも各種メーカ等から取り寄せることが
可能である。このため、回転電機ユーザはインバータ導
入に必要な費用、期間を正確かつ短時間で算出でき、迅
速に予算確保、インバータ購入、運転することができ
る。

【００３９】次に、インバータ駆動可否判別装置１の具
体構成例を、図面を用いて説明する。図５５は第1の具
体構成例である。まず、回転電機２の結線切替部３を同
軸スイッチ３０とする。次に、パソコン（ＰＣ）又はワ
ークステーション５０により、計測データ記録・解析・
診断部５、表示装置１１及び入力装置１２を構成する。
したがって、層間絶縁分担電圧計算部７、層間絶縁材料
の課電寿命・部分放電特性データベース８、回転電機の
余寿命データベース９、インバータ駆動可否判別・絶縁
対策解析部１０は、ＰＣ又はワークステーション５０で
構成される。電圧・電流計測部４とデータ記録・周波数
特性解析部６は、インピーダンスアナライザ４１０で構
成する。

【００４０】この構成例１では、同軸スイッチ３０とイ
ンピーダンスアナライザ４１０は、制御、データ通信線
５１でＰＣあるいはワークステーション５０と接続され
ている。この制御、データ通信線５１には、ＧＰ−Ｉ
Ｂ、ＲＳ−２３２Ｃあるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００
ＢＡＳＥ−Ｔ、ＵＳＢなどが使用できる。インピーダン
スアナライザの測定端子は、同軸スイッチ３０を介し
て、回転電機２の端子箱内のＵ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ端
子および回転機接地端子１３２と接続されている。ＰＣ
又はワークステーション５０には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｆ
ＤＤ、ＨＤＤ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤな
どの記憶装置５２がある。記憶装置５２には、大きく分
けて、プログラム５３とデータベース５４とデータ記録
領域５５が用意されている。

【００４１】記憶装置５２のプログラム５３では、イン
バータ駆動可否判別プログラム５３０と絶縁対策プログ
ラム５３１が記憶されている。データベース５４は、各
種層間絶縁材料の部分放電特性５４０、課電寿命特性５
４１、比誘電率、各種ケーブル材料の比誘電率５４３、
光速度ｃなど物理定数、ＭＫＳＡ単位換算表等の物理デ
ータ５４４、回転電機の寿命データ５４５を記憶する。
なお、層間絶縁材料としては、例えば、油性、ホルマー
ル、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル、エナメ
ル、シリコーン、アクリルニトリル、テフロン（登録商
標）等のエナメルである。次に、ガラスクロス、アスベ
ストなどの無機繊維である。更に、アラミド繊維、ナイ
ロン繊維、紙、絹、綿などの有機繊維があり、ポリイミ
ド、ＰＥＴ、ＰＥＮなどのフィルム、マイカ、ガラスフ
レーク、無機粉末コートエナメルなどの耐コロナ性材料
等がある。また、ケーブル材料にはＬＤＰＥ、ＨＤＰ
Ｅ、ＸＬＰＥなどのポリエチレン、ＥＰゴム等が記憶さ
れている。回転電機の寿命データは、少なくとも容量、
電圧に応じて分類され記憶されている。望ましくは、回
転電機結線、巻線配列、絶縁材料の種類を加えた形で分
類されている。データ記憶領域５５には、判別プログラ
ム起動時の入力データが記憶される。回転電機に関し、
その結線５５０、計測器との結線５５１、１相のコイル
数５５２、ターン導体段数５５３、層間絶縁厚さ５５
４、層間絶縁材料名５５５、余寿命５６１、端子電圧増
加率５６２、端子電圧５６３や計測データ５６４等であ
る。インバータに関しては、波頭長５５６、電圧変化量
５５７及びキャリア周波数５５８がある。また、ケーブ
ルについて、その長さ５５９、ケーブル絶縁材料名５６
０等が記憶される。

【００４２】以下、構成例１の判別装置を使用した例を
説明する。始めに、ユーザがＰＣあるいはワークステー
ション５０内の記憶装置５２から駆動可否判別プログラ
ム５３０を起動する。駆動可否判別プログラム５３０
は、図２のフローに従い計測、診断を開始する。すなわ
ち、始めに、表示装置１１に対象インバータ、敷設ケー
ブル、回転電機の仕様を入力するように表示し、ユーザ
は、図３に示すように次のような仕様を入力する。すな
わち、インバータ出力電圧、波頭長、キャリア周波数、
ケーブル長、同絶縁材料比誘電率、回転電機のＹ／Δ結
線、測定希望結線図Ｎｏ．、１相コイル数、同段数、層
間絶縁厚さ、材質、回転電機の余寿命等である。結線図
Ｎｏ．は、図示しないマニュアルもしくは、ＰＣ又はワ
ークステーション５０内のヘルプメニューに記載されて
いる。

【００４３】ターン間分担電圧安全率ｋは初期値として
１．３が表示されているが、診断対象回転電機のメーカ
推奨値により１．０〜２．０の範囲で任意に変更でき
る。なお、ケーブルの比誘電率が不明な場合には、ケー
ブル材料名を入力しても良く、この場合、装置内のケー
ブル絶縁材料の比誘電率データベースから対応する比誘
電率５４３が検索される。また、層間絶縁では、既知な
らば比誘電率も入力することが望ましい。以上の入力デ
ータは、記憶装置５２のデータ記憶領域５５に記録され
る。

【００４４】判別プログラム５３０は、続いてユーザに
回転電機の診断試験を開始するか質問を行う。ユーザか
ら診断開始の命令が入力装置から入力されると、ＰＣ又
はワークステーション１００はインピーダンスアナライ
ザ１１０に計測開始トリガ信号を発生する。トリガ信号
を受けると、インピーダンスアナライザ１１０は、回転
電機１３０の少なくともインピーダンス、アドミタン
ス、電圧、電流、偏角の何れかの周波数特性を測定す
る。測定データおよび周波数は、随時、あるいは全測定
が終了した後、制御、データ通信回線１２０を介しＰＣ
あるいはワークステーション１００に転送され、記憶装
置５２のデータ記憶領域５５に記録される。

【００４５】測定データは図２１に示すように表あるい
はグラフとして表示装置１１に表示される。ここで、判
別プログラム５３０は、測定データから共振、反共振周
波数ｆ_r、ｆ_urを検索し、表示装置１１に図３１のよう
に表示する。なお、ノイズが多い環境下で測定エラーが
発生する等の場合には、ユーザ自らインピーダンスアナ
ライザ表示値、ＰＣ内取りこみデータ表あるいはグラフ
から共振、反共振周波数を抽出する。これにより、ＰＣ
あるいはワークステーション５０の入力装置１２にて入
力、補正できる。判別プログラム５３０は、共振、反共
振周波数と診断対象回転電機の結線を基にサージ伝播速
度、層間絶縁電圧分担率α_turnを求め、図３４のように
表示装置１１に表示する。

【００４６】また、判別プログラム５３０は、回転電機
端の電圧増加率βおよび電圧変化量ΔＶ_Mを求めるか指
示を仰ぐ。ここで、インバータメーカから回転電機端の
電圧変化量が教示されている場合には、図３４で入力す
ることができる。

【００４７】ユーザが回転電機端の電圧変化量を計算す
るように指示した場合には、判別プログラム５３０は回
転電機端の電圧増加率βおよび電圧変化量ΔＶ_Mを求
め、表示装置１１に図３６のように表示する。ここで、
ユーザがファンクションジェネレータなどを使用し、サ
ージ電圧をケーブルのインバータ端に印加した際のモー
タ端の電圧増加率βを測定している場合には、ユーザは
β値を補正することができる。測定していない場合に
は、判別プログラム５３０は計算値をそのまま使用し、
層間絶縁分担電圧Ｖ_turnを計算し、図３９のように表示
する。

【００４８】ユーザが判別をするように指示すると、判
別プログラム５３０は得られた層間絶縁分担電圧Ｖ_turn
と、層間絶縁材料の部分放電開始、消滅電圧、課電寿命
データ、余寿命データを用いて、インバータ駆動可否判
別を行なう。インバータ駆動可能な場合には、図４４あ
るいは４５のよう表示し、判別プログラムを終了する。
一方、インバータ駆動不可の場合には、図４６のように
表示し、絶縁対策プログラム５３１を起動するか質問す
る。なお、図では、判別の根拠となるデータも示してい
るが、特に表示しなくても良い。

【００４９】絶縁対策プログラムでは、図４７のフロー
に従い、ユーザとの対話形式で適切な絶縁対策を検索す
る。検索結果は、図４８〜５４のように表示される。特
に、本構成例では、判別装置にＰＣあるいはワークステ
ーション５０を使用しているため、図示しない電話回線
やイントラなどのネットワーク回線を使用し、絶縁対策
に要する費用まで表示できる。

【００５０】図５６に、第２の具体的構成例を示す。本
構成例の判別装置１の計測データ記録・解析・診断部５
をＰＣあるいはワークステーション５０とし、電圧・電
流計測部４を各種計測ボードと電流プローブ４８５、電
圧プローブ４８６で実施している。各種ボードには、フ
ァンクションジェネレータボード４８１、Ａ／Ｄ変換ボ
ード４８２を計測ボード収納ＢＯＸ４８内に配置してい
る。ＰＣ又はワークステーション５０との制御、データ
通信は、計測ボード収納ＢＯＸ４８内のＧＰ−ＩＢボー
ド４８３又はＲＳ−２３２Ｃ、１０Ｂａｓｅ−Ｔ、１０
０Ｂａｓｅ−Ｔなどのネットワークボード４８４を用い
て行うことができる。

【００５１】なお、電圧プローブ４８６は、ファンクシ
ョンジェネレータボードの出力が安定している場合には
特に設けなくても良い。回転電機の結線切替えは手動で
行うため、回転電機の結線切替部３を備えていない。

【００５２】図５７に、第３の具体的構成例を示す。こ
の構成例３では、前記構成例２のファンクションジェネ
レータボード４８１、Ａ／Ｄ変換ボード４８２をＰＣあ
るいはワークステーション５０の拡張スロットに接続し
ている。このため、構成例２の計測ボード収納ＢＯＸ４
８、ＧＰ−ＩＢボード４８３あるいはネットワークボー
ドを省くことができ、装置を小型化できる。

【００５３】図５８に、第４の具体的構成例を示す。こ
の構成例４では、構成例３のファンクションジェネレー
タボードの代わりに、別途、電力容量の大きいファンク
ションジェネレータ４９１を用意している。構成例４で
は、回転電機のインピーダンスが小さく、ファンクショ
ンジェネレータボードでは容量不足で所定の電圧を印加
できない場合等に実施することができる。

【００５４】図５９に、第５の具体的構成例を示す。こ
の構成例５では、構成例４のＡ／Ｄ変換ボード４８２の
代わりに、デジタルオシロスコープ４９２を使用してい
る。この実施例では、電圧波形をデジタルオシロスコー
プ４９２上で観測できるため、計測エラーや、ノイズの
有無を確認することができる。また、デジタルオシロス
コープ４９２内にＨＤＤなどの記憶装置がある場合、電
圧、電流測定はデジタルオシロスコープ４９２で行な
い、別途、データ解析、診断をＰＣあるいはワークステ
ーション５０で行なうことができる。このため、ＰＣを
回転電機が設置され得ている現場に持ちこむ必要やネッ
トワーク回線を用意する必要が無い。さらに、試験項目
にデジタルオシロスコープを用いた部分放電測定などの
項目がある場合、これを流用することができる。

【００５５】図６０に、第６の具体的構成例を示す。こ
の構成例６では、構成例５のデジタルスコープ４９２の
代わりに、デジタルマルチメータ４９３を使用してい
る。この実施例では、測定中の電圧あるいは電流値を直
読できるため、計測中に回転電機の共振、反共振の様子
が分かる。このため、測定中に周波数の周波数範囲を限
定し、共振、反共振周波数付近で周波数の刻みを細かく
することにより、共振、反共振周波数の測定感度を向上
させることができる。

【００５６】以上の実施例によれば、回転電機を分解し
ないで、回転電機外部の端子を使用し、その電圧、電
流、インピーダンス、アドミタンス、偏角の周波数特性
を測定し、インバータ駆動時の層間絶縁分担電圧を導出
している。このため、従来に比し、層間絶縁分担電圧を
容易かつ迅速に得ることができる。また、得られた層間
絶縁分担電圧と層間絶縁材の部分放電、課電寿命特性か
ら、回転電機のインバータ駆動の可否を判別でき、過剰
な絶縁対策を行うことなくインバータ駆動を容易に実行
でき、回転電機の省エネルギー化を推進できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、回転電機を分解するこ
となく、容易に、回転電機がインバータで駆動できるか
否かを判別できる。また、そのままでは予定のインバー
タで駆動できないと判断した場合に、インバータあるい
は回転電機に施すべき対策を指示することにより、短時
間で回転電機をインバータ駆動でき、回転電機の省エネ
ルギー運転を推進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による回転電機のインバータ
駆動可否判別装置の全体構成図。

【図２】本発明の一実施例による回転電機のインバータ
駆動可否判別の全体フロー。

【図３】インバータ、ケーブル、回転電機仕様データ入
力画面。

【図４】Ｙ型回転電機巻線の三相一括試験回路。

【図５】Ｙ型回転電機巻線の試験回路。

【図６】Ｙ型回転電機巻線の試験回路。

【図７】Δ型回転電機巻線の三相一括試験回路。

【図８】Δ型回転電機巻線の試験回路。

【図９】Δ型回転電機巻線の試験回路。

【図１０】他相巻始め、巻終りと試験相巻終りを接地し
た回転電機巻線の試験回路。

【図１１】他相巻終りを開放、他相巻始めと試験相巻終
りを接地した電機巻線の試験回路。

【図１２】他相巻始めと終りを開放、試験相巻終りを接
地した回転電機巻線の試験回路。

【図１３】他相巻始め、巻終りを接地、試験相巻終りを
開放した回転電機巻線の試験回路。

【図１４】他相巻始めを接地、他相巻終り、試験相巻終
りを開放した電機巻線の試験回路。

【図１５】他相巻始め、巻終り、試験相巻終りを開放し
た回転電機巻線の試験回路。

【図１６】電圧、電流計測結果の例。

【図１７】インピーダンス、偏角の周波数特性と共振、
反共振周波数の測定例１。

【図１８】アドミタンス、偏角の周波数特性と共振、反
共振周波数の測定例１。

【図１９】インピーダンス、偏角の周波数特性と共振、
反共振周波数の測定例２。

【図２０】アドミタンス、偏角の周波数特性と共振、反
共振周波数の測定例２。

【図２１】回転電機の電圧・電流、インピーダンス、ア
ドミタンス、偏角測定結果画面例。

【図２２】回転電機の結線、計測パラメータと共振、反
共振周波数の導出処理フロー。

【図２３】｜Ｚ｜，｜Ｖ｜から共振、反共振周波数を導
出する処理フロー１。

【図２４】偏角φ１から共振、反共振周波数を導出する
処理フロー１。

【図２５】｜Ｙ｜，｜Ｉ｜から共振、反共振周波数を導
出する処理フロー１。

【図２６】偏角φ２から共振、反共振周波数を導出する
処理フロー１。

【図２７】｜Ｚ｜，｜Ｖ｜から共振、反共振周波数を導
出する処理フロー２。

【図２８】偏角φ１から共振、反共振周波数を導出する
処理フロー２。

【図２９】｜Ｙ｜，｜Ｉ｜から共振、反共振周波数を導
出する処理フロー２。

【図３０】偏角φ２から共振、反共振周波数を導出する
処理フロー２。

【図３１】回転電機の共振、反共振周波数検索結果の画
面表示例。

【図３２】共振、反共振周波数から層間絶縁電圧分担率
を求める処理フロー。

【図３３】サージ伝播速度等に対し、層間絶縁電圧分担
率をプロットしたグラフの例。

【図３４】層間絶縁電圧分担率の導出結果の画面表示
例。

【図３５】回転電機端の電圧変化量の導出処理フロー。

【図３６】回転電機端電圧変化量の導出結果の画面表示
例。

【図３７】回転電機端の電圧増加率βの導出装置の構成
図。

【図３８】層間絶縁電圧分担率と電圧変化量から層間絶
縁分担電圧を求める処理フロー。

【図３９】層間絶縁分担電圧の導出結果の画面表示例。

【図４０】絶縁分担電圧と放電特性等を比較し、インバ
ータ駆動可否判別する処理フロー。

【図４１】層間絶縁材料の厚さ、種類と部分放電開始、
消滅電圧の関係の例。

【図４２】層間絶縁材料のＶ−Ｎ特性の例。

【図４３】層間絶縁材料の課電寿命特性の例。

【図４４】インバータ駆動可能と判断されたときの表示
画面の例１。

【図４５】インバータ駆動可能と判断されたときの表示
画面の例２。

【図４６】インバータ駆動不可と判断されたときの表示
画面の例。

【図４７】インバータ駆動不可の場合に行う絶縁対策処
理フロー。

【図４８】ケーブル短縮化によるインバータ駆動絶縁対
策結果の表示画面の例。

【図４９】回転電機端フィルタ設置によるインバータ駆
動絶縁対策結果の表示画面の例。

【図５０】インバータステップ電圧低減によるインバー
タ駆動絶縁対策結果の表示画面例。

【図５１】インバータ波頭長緩和によるインバータ駆動
絶縁対策結果の表示画面の例。

【図５２】絶縁更新で部分放電発生を防止するインバー
タ駆動絶縁対策結果の表示画面例。

【図５３】耐コロナ性材料を採用するインバータ駆動絶
縁対策結果の表示画面の例。

【図５４】インバータ駆動絶縁対策に失敗した結果の表
示画面の例。

【図５５】インバータ駆動判別装置１の第１の具体構成
例。

【図５６】インバータ駆動判別装置１の第２の具体構成
例。

【図５７】インバータ駆動判別装置１の第３の具体構成
例。

【図５８】インバータ駆動判別装置１の第４の具体構成
例。

【図５９】インバータ駆動判別装置１の第５の具体構成
例。

【図６０】インバータ駆動判別装置１の第６の具体構成
例。

【図６１】各結線における共振、反共振時の定在波の波
長と回転電機線路長の関係。

【図６２】回転電機の結線と図６１の線路長ｌの関係。

【符号の説明】

１…インバータ駆動可否判別装置、２…回転電機、３…
結線切替部、４…電圧・電流計測部、５…計測データ記
録・解析・診断部、６…データ記録・周波数特性解析
部、７…層間絶縁分担電圧計算部、８…層間絶縁材料の
課電寿命・部分放電特性データベース、９…回転電機の
余寿命データ、１０…インバータ駆動可否判別・絶縁対
策解析部、１１…表示装置、１２…入力装置、２１…回
転電機口出線、４１…電圧計測器（ＰＴ）、４２…電流
計測器（ＣＴ）、４３…可変周波数の電圧あるいは電流
源、４４…計測値指示計、６１…データ記録・計算部、
６２…周波数特性解析部、７１…電圧分担率計算部、７
２…回転電機端の電圧変化量計算部、７３…分担電圧計
算部、７１１…電圧分担計算データベース、７１２…分
担率計算部、７２１…電圧変化量計算データベース、７
２２…電圧変化量計算部、４００…波頭長可変サージ発
生器、４０１…電圧波形観測装置、４０２…ケーブル送
電端側電圧計測装置、４０３…ケーブル受電端側電圧計
測装置、４０４…インバータ−回転電機間ケーブル、４
１０…インピーダンスアナライザ、５０…パソコン又は
ワークステーション、５１…制御・データ通信線、３０
…同軸スイッチ、５２…記憶装置、４８…計測ボード収
納ＢＯＸ、４８１…ファンクションジェネレータボー
ド、４８２…Ａ／Ｄ変換ボード、４８３…ＧＰＩＢボー
ド、４８４…ネットワークボード、４８５…電流プロー
ブ、４８６…電圧プローブ、４９１…ファンクションジ
ェネレータ、４９２…デジタルオシロスコープ、４９３
…デジタルマルチメータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武内良三茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 2G016 BA03 BB01 BB02 BB03 BB06 BB10 BC00 5H570 BB09 BB10 DD01 GG01 GG06 JJ03 JJ04 KK06 KK08 LL02 LL03 LL40 5H576 AA18 BB02 BB06 DD02 DD04 FF05 HB02 JJ03 JJ17 KK06 LL22 LL24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、回転電機に可変周波数の交流
を印加するステップと、この印加中に前記回転電機の電
気量を計測するステップと、得られた計測結果に基いて
前記回転電機が所定のインバータで駆動できるか否かを
判別するステップとを備えたことを特徴とする回転電機
のインバータ駆動可否判別方法。
【請求項２】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、回転電機に可変周波数の交流
を印加するステップと、この印加中に前記回転電機の電
気量を計測するステップと、得られた計測結果に基いて
前記回転電機が所定のインバータで駆動できるか否かを
判別するステップと、所定のインバータで駆動不可と判
断したときインバータ及び／又は回転電機に施すべき対
策を指示するステップを備えたことを特徴とする回転電
機のインバータ駆動可否判別方法。
【請求項３】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置にお
いて、回転電機に可変周波数の交流を印加する電圧源あ
るいは電流源と、この印加中に前記回転電機の電気量を
計測する手段と、この計測結果に基いて前記回転電機が
所定のインバータで駆動できるか否かを判別する手段と
を備えたことを特徴とする回転電機のインバータ駆動可
否判別装置。
【請求項４】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置にお
いて、回転電機に可変周波数の交流を印加する電圧源あ
るいは電流源と、この印加中に前記回転電機の電気量を
計測する手段と、この計測結果に基いて前記回転電機が
所定のインバータで駆動できるか否かを判別する手段
と、この判別手段が所定のインバータで駆動不可と判断
したとき、インバータ及び／又は回転電機に施すべき対
策を表示する手段を備えたことを特徴とする回転電機の
インバータ駆動可否判別装置。
【請求項５】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、回転電機が所定のインバータ
で駆動できるか否かを判別するステップと、所定のイン
バータで駆動不可と判断したときインバータ及び／又は
回転電機に施すべき対策を指示するステップを備えたこ
とを特徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別方
法。
【請求項６】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、可変周波数の電圧源あるいは
電流源から回転電機に印加するステップと、このときの
回転電機の電圧、電流及び電圧と電流の位相を計測する
ステップと、得られたこれらの電圧、電流及び電圧と電
流の位相に基いて前記回転電機が所定のインバータで駆
動できるか否かを判別するステップとを備えたことを特
徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別方法。
【請求項７】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、可変周波数の電圧源あるいは
電流源から回転電機に印加するステップと、このときの
回転電機のインピーダンス、アドミタンス及び偏角を計
測するステップと、得られたこれらのインピーダンス、
アドミタンス及び偏角に基いて前記回転電機が所定のイ
ンバータで駆動できるか否かを判別するステップを備え
たことを特徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別
方法。
【請求項８】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、可変周波数の電圧源あるいは
電流源から回転電機に可変周波数の交流を印加するステ
ップと、このときの回転電機の共振又は反共振周波数を
計測するステップと、得られた共振又は反共振周波数に
基いて前記回転電機が所定のインバータで駆動できるか
否かを判別するステップを備えたことを特徴とする回転
電機のインバータ駆動可否判別方法。
【請求項９】回転電機がインバータで駆動できるか否か
を判別する方法であって、可変周波数の電圧源あるいは
電流源から回転電機に可変周波数の交流を印加するステ
ップと、このときの回転電機の層間絶縁電圧分担率を求
めるステップと、回転電機端の電圧変化量を求めるステ
ップと、これらの層間絶縁電圧分担率と回転電機端の電
圧変化量の積から層間絶縁分担電圧を求めるステップ
と、この層間絶縁分担電圧に基いて前記回転電機が所定
のインバータで駆動できるか否かを判別するステップを
備えたことを特徴とする回転電機のインバータ駆動可否
判別方法。
【請求項１０】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する方法であって、供試インバータから供試回
転電機に可変周波数の交流を印加するステップと、層間
絶縁分担電圧を供試回転電機の層間絶縁材料の部分放電
特性と比較するステップと、この比較結果に基いて前記
回転電機が供試インバータで駆動できるか否かを判断す
るステップを備えたことを特徴とする回転電機のインバ
ータ駆動可否判別方法。
【請求項１１】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する方法であって、供試インバータから供試回
転電機に可変周波数の交流を印加するステップと、層間
絶縁分担電圧を供試回転電機の課電寿命特性と比較する
ステップと、層間絶縁分担電圧における課電寿命を回転
電機全体の寿命と比較するステップと、この比較結果に
基いて前記回転電機が供試インバータで駆動できるか否
かを判断するステップを備えたことを特徴とする回転電
機のインバータ駆動可否判別方法。
【請求項１２】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置に
おいて、回転電機に可変周波数の交流を印加する電圧源
あるいは電流源と、この印加中に前記回転電機の電気量
を計測する手段と、インバータ電圧と，インバータと回
転電機を接続するケーブルの仕様及び回転電機の仕様デ
ータを画面入力する手段と、これらの計測結果及び入力
された仕様データに基いて前記回転電機が所定のインバ
ータで駆動できるか否かを判別する手段を備えたことを
特徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別装置。
【請求項１３】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置に
おいて、所定のインバータで駆動不可と判断したとき、
インバータ波頭長，電圧変化量及び／又はインバータと
回転電機間のケーブル長を指示する手段を備えたことを
特徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別装置。
【請求項１４】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置に
おいて、所定のインバータで駆動不可と判断したとき、
インバータ駆動に必要な絶縁対策費用及び期間の予測値
を表示する手段を備えたことを特徴とする回転電機のイ
ンバータ駆動可否判別装置。
【請求項１５】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置に
おいて、回転電機に可変周波数の交流を印加する電圧源
あるいは電流源と、この電圧源あるいは電流源を前記回
転電機に接続するための結線切替部と、前記電圧源ある
いは電流源から前記回転電機へ印加中に、この回転電機
の端子間電圧及び流入電流を含む電気量を計測する手段
と、これらの計測結果に基いて前記回転電機が所定のイ
ンバータで駆動できるか否かを判別する手段と、この判
別手段が所定のインバータで駆動不可と判断したとき、
前記回転電機に施すべき絶縁対策を表示する手段を備え
たことを特徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別
装置。
【請求項１６】回転電機がインバータで駆動できるか否
かを判別する回転電機のインバータ駆動可否判別装置に
おいて、パーソナルコンピュータ又はワークステーショ
ンと、このパーソナルコンピュータ又はワークステーシ
ョンにデータ通信線で結ばれ、回転電機の端子間電圧及
び流入電流を含む電気量を計測する手段とを備え、前記
パーソナルコンピュータ又はワークステーションは、計
測データに基くインバータ駆動可否判別部、絶縁対策解
析部及びこれら判別、解析結果表示部を備えたことを特
徴とする回転電機のインバータ駆動可否判別装置。