2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K06254
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| Research Institution | 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター) |
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Principal Investigator |
荒 隆裕 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, 能力開発院, 教授 (40648896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 修 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, 能力開発院, 教授 (00648925)
田中 晃 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, 能力開発院, 准教授 (30648952)
平原 英明 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, 能力開発院, 助教 (50649209)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電動機 / 標準試験法 / 直流試験 / 静止試験 / 演算子インピーダンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大形の回転機に対しても高周波インピーダンスの計算精度が劣化しない直流試験の実施法を明らかにした。
直流試験では、静止した回転機の巻線端子間にステップ状の直流を印加した時の「電圧・電流」をフーリエ変換することによって、回転機の各周波数に対するインピーダンスを一回の静止試験で計測する。これまで、電気的時定数が一般に長くなる大形回転機においては、高周波のインピーダンス計測精度が劣化する課題があった。
上述の課題に対して、本年度の研究では、まず、精度劣化が生じる原因を理論面から明らかにした。電気回路方程式に基づく理論計算式から算出される「理想的な電圧・電流」に対して、オシロスコープのAD変換器の分解能とサンプリング周波数の影響を加味した「実際の電圧・電流」を求め、これをフーリエ変換することによって、回転機の各周波数に対するインピーダンスの算出精度が劣化する現象を回路シミュレーションによって再現する方法を考案した。この妥当性は、供試機に対する実測との比較から確認した。この成果を利用して、１）AD変換器の分解能は12bitより16bitの方が高周波インピーダンスの計算結果に振動的な乱れが発生しない事、２）サンプリング周波数が一定以上であれば、インピーダンス算出精度の劣化（大きさの減衰）がない事、３）計測対象機の電気時定数が長い方が、高周波時のインピーダンス計測結果に振動的な乱れが重畳したり、精度の劣化（大きさの減衰）がより顕著に発生する事、を明らかにした。
さらに、上述の成果を踏まえて、高周波インピーダンス計測精度の改善には、巻線端子間に外付けする形で比較的抵抗値の大きい外部抵抗をシャント抵抗として挿入する方法を示した。この方法は、従来と同様の直流試験と同一の試験プロセスで、高周波インピーダンス算出精度を高めることが出来る。55kWの中・大容量機に対する実機検証が今後の課題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は当初の計画以上に進展していると考えている。
研究一年目の最大の目標であった「大形の回転機に対しても高周波インピーダンスの計算精度が劣化しない直流試験の実施法」を明らかにすることができ、今後の研究の基礎となる「直流試験による回転子インピーダンス計測の高精度化」を図ることが出来た。また、電気学会の全国大会にてこれらの成果を速報した。
研究二年目に計画しているテーマである「一般的な無負荷試験の測定値から高調波磁束による無負荷漂游損を分離して測定する方法の開発」に関しては、定格12kVAの三相線形電力増幅器を利用して、所定の高調波を重畳したり、理想的な同期PWM波形を出力したりする実験システムを整えた。
研究三年目に計画しているテーマである「回転子の周波数依存性と高調波磁束による無負荷漂游損を考慮した」等価回路モデルと特性算定法に関しても、この研究の前段として必要となる全閉スロット回転子に特有な回転子漏れリアクタンスの非線形性を考慮できる等価回路モデルと、一般的な無負荷試験と拘束試験に基づいてこの等価回路モデルのパラメータ（等価回路定数）を容易に算出する方法を考案し、5.5kWの実機に対する妥当性を検証できた。これについては、IEEEの国際会議（ECCE2017）で口頭発表する機会を得ている。
以上のことから、研究の進捗としては、当初以上に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究二年目では当初通り計画しているテーマである「一般的な無負荷試験の測定値から高調波磁束による無負荷漂游損を分離して測定する方法の開発」を行う予定である。線形電力増幅器を用いて自在な高調波を重畳できるシステムを既に構築した。今後は、高速運転に対応したトルク計測を行える電動機－原動機連結装置を構成することが急務である。実験装置の導入を並行して、現在検討を開始している「高調波磁束による無負荷漂遊損の分離法」の理論構成を明らかにする必要がある。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた絶縁型の波形レコーダについては、想定していたほどの高い頻度でのデータサンプリングを行わなくても十分な精度が確保できることがシミュレーションで判明したため、このレコーダは既設のものを使用して研究を進めることが十分に可能であった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
一方、今年度の研究では高速域を含めた正確なトルク計測を行える装置システムを導入する必要が生じている。よって、使用額の変更分は、インバータ駆動による高速運転にも対応した精密なトルク計測装置システムの導入に活用することとしたい。
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