JP2011169703A - 電力計 - Google Patents
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Abstract
【課題】実際の測定電圧、測定電流の条件下における電力計の適切な結線方法を容易に確認することができる電力計を提供する。
【解決手段】電力計10は、電圧入力部1で消費される電力と、電流入力部2で消費される電力と、を算出する計器損失算出部51と、計器損失算出部51により算出された両電力を比較して、該比較の結果に係る信号を出力する計器損失比較部52と、その信号に基づいて、電圧入力部1を電流入力部2に対して負荷30側に接続する第1の結線方法を採用すべき旨又は電圧入力部1を電流入力部2に対して電源20側に接続する第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する指示手段71、72と、を有する構成とする。
【選択図】図3
【解決手段】電力計10は、電圧入力部1で消費される電力と、電流入力部2で消費される電力と、を算出する計器損失算出部51と、計器損失算出部51により算出された両電力を比較して、該比較の結果に係る信号を出力する計器損失比較部52と、その信号に基づいて、電圧入力部1を電流入力部2に対して負荷30側に接続する第1の結線方法を採用すべき旨又は電圧入力部1を電流入力部2に対して電源20側に接続する第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する指示手段71、72と、を有する構成とする。
【選択図】図3
Description
本発明は、電力計に関するものであり、より詳細には、比較的微小な消費電力の測定に使用できる電力計などに好適に適用し得るものである。
従来、電力計は、電力管理、電源監視、電気用品の開発、評価、品質保証などの分野において広く用いられている。例えば、電気機器の開発、生産、検査などにおいては、微小な消費電力の測定が行われている。
電力計は、内部に電圧入力回路(電圧計)と電流入力回路(電流計)とが内蔵されており、電源と負荷とを接続して、負荷の消費電力を測定することができる。電圧入力回路及び電流入力回路には、それぞれ入力抵抗が存在しているため、電力計が表示する負荷の消費電力値には、電圧入力回路自体又は電流入力回路自体が消費する電力のいずれか、所謂、計器損失が必ず含まれている。
電力計に電源と負荷とを接続する結線方法としては、図8(a)に示すように電圧入力回路を電流入力回路よりも負荷側にする方法と、図8(b)に示すように電圧入力回路を電流入力回路よりも電源側にする方法とがある。
一般に、測定電流が比較的大きい場合は、電圧入力回路を電流入力回路よりも負荷側に接続する結線方法を採用することが、計器損失が小さくなるため推奨される。つまり、この結線方法を採用する場合、電流入力回路は負荷に流れる電流と電圧入力回路に流れる電流の和を測定することになる。一般に電圧入力回路の入力抵抗は負荷の抵抗に比べて大きいので、電圧入力回路に流れる電流は小さい。従って、電圧入力回路に流れる電流が電力計の測定確度に与える影響は小さくなる。
一方、測定電流が比較的小さい場合は、電圧入力回路を電流入力回路よりも電源側に接続する結線方法を採用することが、計器損失が小さくなるため推奨される。つまり、この結線方法を採用する場合、電圧入力回路は、負荷による電圧降下と電流入力回路による電圧降下の和を測定することになる。一般に電流入力回路の入力抵抗は負荷の抵抗より小さいので、電流入力回路による電圧降下は小さい。従って、電流入力回路による電圧降下が電力計の測定確度に与える影響は小さくなる。
尚、計器損失を測定してこれをキャンセルするようにした回路を備えた電力計もある(特許文献1)。
測定電圧、測定電流によって電圧入力回路自体又は電流入力回路自体が消費する電力は変化するため、測定の都度ユーザが計器損失を計算するのは手間がかかる。又、電力計の測定確度に比べて、一般に計器損失は小さいため、無視されることが多い。
しかしながら、近年は、省エネなどの観点から、電気機器のスタンバイモード、オフモードにおける消費電力、所謂、待機電力などのような微小な消費電力の測定が重要になっているが、このような場合には、計器損失が測定値に影響するため適切な結線が必要となる。
上述のように、計器損失をキャンセルする回路を備えた電力計もある。しかし、適切な結線方法を採用することにより、簡単な構成で電力計の測定確度に対する計器損失の影響を抑制し得るにも拘わらず、従来、実際の測定電圧、測定電流の条件下における計器損失に基づいて結線方法を容易に確認することのできる電力計はない。
従って、本発明の目的は、実際の測定電圧、測定電流の条件下における電力計の適切な結線方法を容易に確認することができる電力計を提供することである。
上記目的は本発明に係る電力計にて達成される。要約すれば、本発明は、電源及び負荷に接続される電圧入力部と、前記電源及び前記負荷に接続される電流入力部と、を有し、前記電圧入力部に入力される電圧と前記電流入力部に入力される電流とに基づいて前記負荷の消費電力を測定する電力計において;前記電圧入力部で消費される電力と、前記電流入力部で消費される電力と、を算出する計器損失算出部と;前記計器損失算出部により算出された、前記電圧入力部で消費される電力と前記電流入力部で消費される電力とを比較して、該比較の結果に係る信号を出力する計器損失比較部と;前記信号に基づいて、前記電圧入力部を前記電流入力部に対して前記負荷側に接続する第1の結線方法を採用すべき旨又は前記電圧入力部を前記電流入力部に対して前記電源側に接続する第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する指示手段と;を有することを特徴とする電力計である。
本発明によれば、実際の測定電圧、測定電流の条件下における電力計の適切な結線方法を容易に確認することができる。
以下、本発明に係る電力計を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
本発明に係る電力計の一実施例について説明する。本実施例では、電力計は、電気機器の待機電力などの微小な消費電力の測定に使用できる単相用電力計である。図1は、本実施例の電力計10の概略構成ブロック図である。又、図2は、測定時の電力計10の接続状態を示す結線図である。
本発明に係る電力計の一実施例について説明する。本実施例では、電力計は、電気機器の待機電力などの微小な消費電力の測定に使用できる単相用電力計である。図1は、本実施例の電力計10の概略構成ブロック図である。又、図2は、測定時の電力計10の接続状態を示す結線図である。
図1に示すように、電力計10は、電圧入力部である電圧入力回路1と、電流入力部である電流入力回路2と、電圧入力回路1に対する第1の変換器3と、電流入力回路2に対する第2の変換器4と、制御手段としてのCPU5と、記憶手段としてのメモリ6と、測定値などを表示する表示部7と、を有する。
図2(a)、(b)をも参照して、電圧入力回路1は、端子11、12によって、電源20に対して負荷30と並列に接続される。電圧入力回路1には、入力抵抗(内部抵抗)RVが存在する。又、電流入力回路2は、端子21、22によって、電源20に対して負荷30と直列に接続される。電流入力回路2には、入力抵抗(内部抵抗)RAが存在する。
第1の変換器3は、電圧入力回路1への入力をA/D変換及び実効値変換する。又、第2の変換器4は、電流入力回路2への入力をA/D変換及び実効値変換する。
CPU5は、第1、第2の変換器3、4からそれぞれ入力された電圧の実効値、電流の実効値のデジタル信号に基づいて、負荷30の消費電力を算出する。又、詳しくは後述するように、CPU5は、電圧入力回路1の消費電力(以下「第1の計器損失」という。)WV及び電流入力回路2の消費電力(以下「第2の計器損失」という。)WAの算出、その算出結果の比較、その比較結果に応じた信号の出力などを行う。
メモリ6は、CPU5が実行するプログラムやデータなどを記憶している。CPU5は、メモリ6に記憶されたプログラムやデータに基づいて、各種演算処理を行う。
表示部7は、CPU5からの信号に基づいて、CPU5によって算出された負荷30の消費電力の測定値の表示などを行う。又、詳しくは後述するように、表示部7において、電力計10の結線方法を指示する表示が行われる。
前述のように、電力計10に電源20と負荷30とを接続する結線方法としては、図2(a)に示すように電圧入力回路1を電流入力回路2よりも負荷側にする方法(以下「第1の結線方法」という。)と、図2(b)に示すように電圧入力回路1を電流入力回路2よりも電源側にする方法(以下「第2の結線方法」という。)とがある。図2(a)に示す第1の結線方法を採用する場合、電圧入力回路1の消費電力が負荷30の消費電力値に加算される。一方、図2(b)に示す第2の結線方法を採用する場合、電流入力回路2の消費電力が負荷30の消費電力値に加算される。一般に、測定電流が比較的大きい場合は、図2(a)に示す第1の結線方法を採用する方が、計器損失が小さく、測定確度に与える影響が小さい。又、一般に、測定電流が比較的小さい場合は、図2(b)に示す第2の結線方法を採用する方が、計器損失が小さく、測定確度に与える影響が小さい。
しかしながら、測定電圧、測定電流によって電圧入力回路1自体又は電流入力回路2自体が消費する電力が変化するので、実際の測定電圧、測定電流の条件下における実際の計器損失に応じて電力計10の結線方法を選択することが、高精度の測定のためには重要である。特に、電気機器の待機電力などのような微小な消費電力を測定する際には、計器損失が電力計10の測定確度に与える影響が大きくなるため、適切な結線方法を選択することが非常に重要である。
そこで、本実施例では、電力計10を電源20及び負荷30に接続した状態で、実際の測定電圧、測定電流の条件下で、電力計10において第1の計器損失WVと第2の計器損失WAとを求め、これら第1の計器損失WVと第2の計器損失WAとを比較して、比較結果に基づいて第1の結線方法を採用すべき旨又は第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する。以下、更に詳しく説明する。
図3は、電力計10の結線方法を指示する制御の概略機能ブロック図である。又、図4は、電力計10の結線方法を指示する制御のフローチャートである。
先ず、ユーザは、例えば図2(a)の第1の結線方法によって、電力計10を電源20及び負荷30に接続する。そして、所定の測定電圧、測定電流の条件として、当該測定系の回路に電力を供給する。尚、このとき、第2の結線方法によって、電力計10を電源20及び負荷30に接続してもよい。
そして、電圧入力回路1に入力される電圧は、第1の変換器3において電圧の実効値のデジタル信号に変換された後、CPU5に入力される。そして、CPU5の計器損失算出部51において、電圧入力回路1で消費される第1の計器損失WVが算出される(ステップ1)。電圧の実効値をV、電圧入力回路1の既知の入力抵抗をRVとすると、第1の計器損失WVは、次式によって算出される。
WV=V2/RV ・・・(1)
WV=V2/RV ・・・(1)
又、電流入力回路2に入力される電流は、第2の変換器4において電流の実効値のデジタル信号に変換された後、CPU5に入力される。そして、CPU5の計器損失算出部51において、電流入力回路2で消費される第2の計器損失WAが算出される(ステップ1)。電流の実効値をI、電流入力回路2の既知の入力抵抗をRAとすると、第2の計器損失WAは、次式によって算出される。
WA=I2×RA ・・・(2)
WA=I2×RA ・・・(2)
計器損失算出部51において第1の計器損失WV及び第2の計器損失WAが算出されると、CPU5の計器損失比較部52が第1の計器損失WVと第2の計器損失WAとを比較し、比較結果に係る信号を出力する(ステップ2)。
WV>WAの場合は、電圧入力回路1の消費電力が大きいため、電流入力回路2の消費電力が電力計10の表示する負荷30の消費電力値に含まれるように、図2(b)に示す第2の結線方法が望ましい。WV<WAの場合は、電流入力回路2の消費電力が大きいため、電圧入力回路1の消費電力が電力計10の表示する負荷30の消費電力値に含まれるように、図2(a)に示す第1の結線方法が望ましい。
例えば、電圧入力回路1の入力抵抗が2MΩ、電流入力回路2の入力抵抗が2mΩの場合に、600V、20Aを測定すると、上記式(1)より第1の計器損失WVは0.18VA、上記式(2)より第2の計器損失WAは0.8VAとなる。この場合、WV<WAとなるので、第1の結線方法が望ましい。一方、同様に電圧入力回路1の入力抵抗が2MΩ、電流入力回路2の入力抵抗が2mΩの場合に、600V、1Aを測定すると、上記式(1)より第1の計器損失WVは0.18VA、上記式(2)より第2の計器損失WAは0.002VAとなる。この場合、WV>WAとなるので、第2の結線方法が望ましい。
表示部7は、計器損失比較部52から入力された信号に基づいて、第1の結線方法を採用すべき旨又は第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する指示手段を有している。
本実施例では、計器損失比較部52は、第1の計器損失WVと第2の計器損失WAとが次の関係を満たすか否かを判断し、その比較結果に応じて、上記指示手段にいずれの結線方法を指示すべきかを指定する信号を、比較結果に係る信号として出力する。
WV>WA ・・・(3)
WV>WA ・・・(3)
図5(a)をも参照して、本実施例では、表示部7には、上記指示手段として、第1の結線方法を識別し得る表示(「負荷側」、「結線1」などの文字)と関連付けられて点灯する第1のランプ71と、第2の結線方法を識別し得る表示(「電源側」、「結線2」などの文字)と関連付けられて点灯する第2のランプ72とが設けられている。そして、上記式(3)を満たす場合(WV>WA)に第2のランプ72が点灯して、第2の結線方法を採用すべき旨を指示する(ステップ4)。一方、上記式(3)を満たさない場合(即ち、WV≦WA)に第1のランプ71が点灯して、第1の結線方法を採用すべき旨を指示する(ステップ3)。
尚、本実施例では、WV=WAの場合は第2の結線方法を採用すべき旨を指示するものとしたが、この場合に第1の結線方法を採用すべき旨を指示してもよいし、この場合には特に結線方法を指示しないようにしてもよい。又、別法として、第1の計器損失WVと第2の計器損失WAとの差が所定値以上である場合にのみ、いずれかの結線方法を指示するようにしてもよい。
又、上記指示手段として、本実施例では、第1、第2の結線方法をそれぞれ指示する第1、第2のランプ71、72を設けたが、第1、第2の結線方法を識別し得る表示と関連付けられて点灯するランプ71、72のうちいずれか一方を設けてもよい。例えば、第1の結線方法を識別し得る表示と関連付けられて点灯するランプを設ける場合、当該ランプの点灯が第1の結線方法を指示し、当該ランプの消灯が第2の結線方法を指示するものとすることができる。
即ち、指示手段は、(i)入力された信号が第1の計器損失WVよりも第2の計器損失WAの方が大きいこと(WV<WA)を示す場合に第1の結線方法を採用すべき旨を指示するか、(ii)入力された信号が第2の計器損失WAよりも第1の計器損失WVの方が大きいこと(WV>WA)を示す場合に第2の結線方法を採用すべき旨を指示するか、又は(iii)入力された信号が第1の計器損失WVよりも第2の計器損失WAの方が大きいこと(WV<WA)を示す場合に第1の結線方法を採用すべき旨を指示し、且つ、入力された信号が第2の計器損失WAよりも第1の計器損失WVの方が大きいこと(WV>WA)を示す場合に第2の結線方法を採用すべき旨を指示するようにすることができる。
更に、上記指示手段は、ランプの点灯の有無によるものに限定されるものではなく、結線方法を文字(文書)で表示したり、結線図で表示したりしてもよく、ユーザに適切な結線方法を指示できるものであればよい。例えば、図5(b)は、表示部7の指示手段としての液晶ディスプレイ73上に文字で結線方法を表示する例、図5(c)は、同液晶ディスプレイ73上に結線図を表示する例を示す。
尚、本実施例では、CPU5が、メモリ6に記憶されたプログラムを読み込むことで、負荷30の消費電力を算出する消費電力算出部の機能を発揮する。又、本実施例では、このCPU5が、メモリ6に記憶されたプログラムを読み込むことで、第1の計器損失WV及び第2の計器損失WAを算出する計器損失算出部51の機能を発揮すると共に、第1の計器損失WVと第2の計器損失WAを比較する計器損失比較部52の機能を発揮する。このように、本実施例では、CPU5が、消費電力算出部の機能と、計器損失算出部51の機能と、計器損失比較部52の機能とを有するが、本発明は、これに限定されるものではなく、消費電力算出部、計器損失算出部51、計器損失比較部52は、それぞれ別個の回路や素子として構成されていてもよい。
ここで、ユーザは、上記指示手段による指示に従って、第1、第2の結線方法のいずれか適当な結線方法を採用すべく、必要に応じて電力計10の電圧入力回路1の端子を負荷30側又は電源20側に接続し直すことができる。図6は、電力計10の電源20及び負荷30に対する接続を容易にする接続具40の一例を示す。図6(a)は第1の結線方法を採用する場合の接続具40であって、商用電源などに接続されるプラグ41と、待機電力などを測定すべき被測定機器(負荷)が接続されるプラグ受け42と、プラグ41とプラグ受け42とを接続する電線43と、電線43の途中に接続された電圧入力回路1を接続するための端子44、44と、電線43に接続された電流入力回路2を接続するための端子45、45とを有し、電圧入力回路1を接続するための端子44、44は、電流入力回路2を接続するための端子45、45よりもプラグ受け42側に設けられている。図6(b)は第2の結線方法を採用する場合の接続具40であって、図6(a)と同様の構成であるが、電圧入力回路1を接続するための端子44、44は、電流入力回路2を接続するための端子45、45よりもプラグ41側に設けられている。これらの接続具40を用いることで、容易に所望の結線方法で電力計10を電源20及び負荷30に接続することができる。尚、接続具40が、電圧入力回路1を接続するための端子44、44を、電流入力回路2を接続するための端子45、45に対してプラグ受け42側とプラグ41側との両方に有し、いずれかを選択的に用いることができるようになっていてもよい。
以上、本実施例によれば、実際の測定電圧、測定電流の条件下における電力計の適切な結線方法を容易に確認することができる。そして、電力計の結線方法を容易に確認できることで、測定確度に対する計器損失の影響が小さい条件で、高精度の測定を行うことが可能となる。
実施例2
実施例1では、本発明を単相電力の測定に適用するものとして説明した。三相電力の測定においては、測定電流が比較的大きい場合が多く、測定確度に与える計器損失の影響が小さいことが多いが、所望により本発明は三相電力の測定にも応用することができる。
実施例1では、本発明を単相電力の測定に適用するものとして説明した。三相電力の測定においては、測定電流が比較的大きい場合が多く、測定確度に与える計器損失の影響が小さいことが多いが、所望により本発明は三相電力の測定にも応用することができる。
本実施例では、複数の電圧入力回路と電流入力回路との回路対(電力測定回路)を有する三相用電力計における結線方法を指示する方法を説明する。
例えば、三相3線の電力は、図7(a)、(b)に示すように、2個の電力測定回路(即ち、2対の電圧入力回路と電流入力回路)を用いて、その和から求めることができる。図7(a)は電圧入力回路U1、U2を電流入力回路I1、I2よりも負荷側に接続した場合、図7(b)は電圧入力回路U1、U2を電流入力回路I1、I2よりも電源側に接続した場合を示す。
この場合も、実施例1と同様にして、実際の測定電圧、測定電流の条件下で、各電圧入力回路U1、U2と各電流入力回路I1、I2の消費電力を求め、回路U1と回路I1、回路U2と回路I2のそれぞれについて消費電力の大小関係を比較する。そして、実施例1と同様にして、回路U1と回路I1、回路U2と回路I2のそれぞれについて、電圧入力回路よりも電流入力回路の方が消費電力が大きい場合には、当該回路対において電圧入力回路を負荷側に接続する第1の結線方法を採用すべき旨を指示し、電流入力回路よりも電圧入力回路の方が消費電力が大きい場合には、当該回路対において電圧入力回路を電源側に接続する第2の接続方法を採用すべき旨を指示する。
又、三相3線の電力は、図7(c)に示すように、3個の電力測定回路(即ち、3対の電圧入力回路と電流入力回路)を用いて3つの相の電圧、電流を測定することによっても測定することができる。この場合も、各電圧入力回路U1、U2、U3と各電流入力回路I1、I2、I3の消費電力を求め、回路U1と回路I1、回路U2と回路U2、回路U3と回路I3とのそれぞれについて消費電力の大小関係を比較し、その比較結果に応じて、上記2個の電力測定回路を用いる場合と同様にして、各回路対について第1の結線方法、第2の結線方法のいずれを採用すべきかを指示するようにすればよい。
以上、本実施例によれば、三相電力の測定の場合にも、実際の測定電圧、測定電流の条件下における電力計の適切な結線方法を容易に確認することができ、測定確度に対する計器損失の影響が小さい条件で高精度の測定を行うことが可能となる。
1 電圧入力回路(電圧入力部)
2 電流入力回路(電流入力部)
5 CPU
7 表示部
10 電力計
51 計器損失算出部
52 計器損失比較部
71 第1のランプ(指示手段)
72 第2のランプ(指示手段)
2 電流入力回路(電流入力部)
5 CPU
7 表示部
10 電力計
51 計器損失算出部
52 計器損失比較部
71 第1のランプ(指示手段)
72 第2のランプ(指示手段)
Claims (3)
- 電源及び負荷に接続される電圧入力部と、前記電源及び前記負荷に接続される電流入力部と、を有し、前記電圧入力部に入力される電圧と前記電流入力部に入力される電流とに基づいて前記負荷の消費電力を測定する電力計において、
前記電圧入力部で消費される電力と、前記電流入力部で消費される電力と、を算出する計器損失算出部と、
前記計器損失算出部により算出された、前記電圧入力部で消費される電力と前記電流入力部で消費される電力とを比較して、該比較の結果に係る信号を出力する計器損失比較部と、
前記信号に基づいて、前記電圧入力部を前記電流入力部に対して前記負荷側に接続する第1の結線方法を採用すべき旨又は前記電圧入力部を前記電流入力部に対して前記電源側に接続する第2の結線方法を採用すべき旨の少なくとも一方を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする電力計。 - 前記指示手段は、
(i)前記信号が前記電圧入力部で消費される電力よりも前記電流入力部で消費される電力の方が大きいことを示す場合に前記第1の結線方法を採用すべき旨を指示するか、
(ii)前記信号が前記電流入力部で消費される電力よりも前記電圧入力部で消費される電力の方が大きいことを示す場合に前記第2の結線方法を採用すべき旨を指示するか、又は
(iii)前記信号が前記電圧入力部で消費される電力よりも前記電流入力部で消費される電力の方が大きいことを示す場合に前記第1の結線方法を採用すべき旨を指示し、且つ、前記信号が前記電流入力部で消費される電力よりも前記電圧入力部で消費される電力の方が大きいことを示す場合に前記第2の結線方法を採用すべき旨を指示する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力計。 - 前記指示手段は、前記第1の結線方法及び/又は前記第2の結線方法のうち採用すべき結線方法を、ランプの点灯の有無、文字の表示、又は結線図の表示によって指示することを特徴とする請求項2に記載の電力計。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019045480A (ja) * | 2017-09-06 | 2019-03-22 | フルークコーポレイションFluke Corporation | 多相測定装置 |
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2010
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