CN102735919B - 交流功率测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交流功率测量装置，其包括：第一电容元件，其一端电容性地耦合到用于将交流电提供给负载的电缆集合中的第一电缆的导线，其另一端电容性地耦合到电缆集合中的第二电缆的导线；第一电压测量部，用于测量第一电压，第一电压是第一电容元件的两端的电压；第一电流测量部，用于测量在第一电缆中流动的第一电流；以及处理部，其通过进行施加到电缆集合的电压的指定电压值和第一电压的有效值之间的比例、第一电压以及第一电流的乘法，计算将由电缆集合提供给负载的功率。

Description

交流功率测量装置
技术领域
这里讨论的实施例涉及一种交流功率测量装置。
背景技术
电装置等的负载的实际电功耗(有效功率)由表观功率和功率因数之间的积给出。
为了获得功率因数，需要电压和电流之间的相差的信息。
出于该原因，当获得有效功率时，通常通过将测量装置的端子直接连接到电缆导线来进行测量。
相关参考文献如下：
日本公开专利公布第2001-255342号；
日本专利第4251961号；以及
日本公开专利公布第平11-133065号。
发明内容
根据实施例的一个方面，一种交流功率测量装置，包括：第一电容元件，其一端电容性地耦合到用于将交流电提供给负载的电缆集合中的第一电缆的导线，其另一端电容性地耦合到电缆集合中的第二电缆的导线；第一电压测量部，用于测量第一电压，第一电压是第一电容元件的两端的电压；第一电流测量部，用于测量在第一电缆中流动的第一电流；以及处理部，其通过进行施加到电缆集合的电压的指定电压值和第一电压的有效值之间的比例、第一电压以及第一电流的乘法，计算将由所述电缆集合提供给负载的功率。
根据实施例的另一方面，一种交流功率测量装置，包括：第一电容元件，其一端电容性地耦合到用于将三相交流电提供给负载的电缆集合中的第一电缆的导线，其另一端电容性地耦合到电缆集合中的第二电缆的导线；第二电容元件，其一端电容性地耦合到电缆集合中的第三电缆的导线并且另一端电容性地耦合到第二电缆的导线；第一电压测量部，用于测量第一电压，第一电压是第一电容元件的两端的电压；第二电压测量部，用于测量第二电压，第二电压是第二电容元件的两端的电压；第一电流测量部，用于测量在第一电缆中流动的第一电流；第二电流测量部，用于测量在第二电缆中流动的第二电流；切换部，用于选择性地将第一电容元件的所述另一端和第二电容元件的所述另一端中的任一个电容性地耦合到第二电缆；以及处理部，该处理部通过在切换部将第一电容元件的所述另一端电容性地耦合到第二电缆的情况下测量第一电压和第一电流，通过进行施加到电缆集合的电压的指定电压值和第一电压的有效值之间的比例、第一电压以及第一电流的乘法，来计算第一值，并且该处理部通过在切换部将第二电容元件的所述另一端电容性地耦合到第二电缆的情况下测量第二电压和第二电流，通过进行指定电压值和第二电压的有效值之间的比例、第二电压以及第二电流的乘法，来计算第二值，并且该处理部通过对第一值和第二值求和来计算电缆集合将提供给负载的功率。
借助于在权利要求中具体指出的元件和组合将实现和达到实施例的目的和优点。
将理解，前面的一般描述和后面的详细描述是示例性和说明性的，而非要求保护的实施例的限制。
附图说明
图1是根据一个实施例的交流功率测量装置的电路图；
图2是钳部的示例的视图；
图3是根据实施例的交流功率测量装置的电路的一部分的视图；
图4A和4B是开关的接触位于a侧或b侧的情况的电路图；
图5是电容元件的一端分别接地的情况的电路图；
图6是三个电容元件的端部彼此电连接的情况的电路图；以及
图7是根据一个实施例的交流功率测量方法的流程图。
具体实施方式
当测量装置的测量端子连接到电缆导线时，存在如下情况：负载的电源等出于保证安全等目的而断开。
将参照附图说明本发明的优选实施例。
(一个实施例)
将参照图1至7描述根据一个实施例的交流功率测量装置。图1是根据本实施例的交流功率测量装置的电路图。图2是例示钳部的视图。
在本实施例中，如图1中所示，示出了包括三个输入电路10a至10c的交流功率测量装置。三个输入电路10a至10c被设置为使得不仅能够测量单相交流电，还能够测量三相交流电。当测量三相交流电时，三个输入电路用于测量，并且两个输入电路用于测量单相交流电。
这里图示了在负载(未示出)上测量三相交流电的功率的情况。
首先，将参照图2描述本实施例中使用的钳部11的示例。
钳部11的主体(支承体)支承一对磁芯12a、12b。磁芯对12a、12b中的至少一个磁芯是可移动的。例如，磁芯12a可以在图2中的箭头方向上移动。每个磁芯12a、12b被形成为例如半环形。
钳部11用于钳住电缆(电力电缆、绝缘电缆、绝缘导体)14，电缆14用于提供交流电源。电缆14具有导线(引线、电引线、导体)16，导线16涂覆有绝缘体18。图2示出了电缆14被磁芯对12a、12b钳住的状态。
当电缆14被钳部11的磁芯对12a、12b钳住时，磁芯12a的两端和磁芯12b的两端分别彼此相对，并且电缆14被环形磁路所包围。
作为磁芯12a、12b的材料，使用具有高导磁率的磁性材料。更具体地，作为磁芯12a、12b的材料，使用铁氧体、硅钢板、坡莫合金等。
导线20围绕磁芯12b缠绕，由此形成线圈22。线圈22用于测量在电缆14中流动的电流。通过由线圈22检测在磁芯对12a、12b形成的环形磁路中流动的磁通量，可以检测电缆14中流动的电流。引出线(互连、信号线)24、25分别从线圈22的两端引出。
电极(导体)26设置在磁芯12a内部。电极26用于测量电缆14的电压。钳部11具有用于在钳部11钳住电缆14时将电极26压到电缆14的绝缘体18上的机构。因此，当钳部11钳住电缆14时电极26与电缆14的绝缘体18相邻或接触。作为电极26的材料，使用例如铜(Cu)。引出线(互连、信号线)28从电极26引出。
如图1中所示，各个输入电路10a至10c包括钳部11a至11c。作为钳部11a至11c，使用例如如图2中所示的钳部11。
各个输入电路10a至10c包括电容元件(电容器)30a至30c。钳部11a至11c的电极26和电容元件30a至30c的一端通过互连28a至28c电连接。
当电缆14a至14c被钳部11a至11c钳住时，电容元件30a至30c的一端分别电容性地耦合到电缆14a至14c。
通过后面描述的将开关42的接触设定在a侧，电容元件30a的端部经由电容元件30c电容性地耦合到电缆14c的导线16c。
另一方面，通过后面描述的将开关42的接触设定在b侧，电容元件30b的端部经由电容元件30c电容性地耦合到电缆14c的导线16c。
当电缆14a至14c的导线16a至16c和钳部11a至11c的电极26之间的静电电容C0是例如约10pF时，电容元件30a至30c的静电电容C1被设定为例如约10nF。优选地，电容元件30a至30c的静电电容C1不过度大于导线16a至16c和电极26之间的静电电容C0。这为了确保将施加到电容元件30a至30c的两端的电压是高的。
电压信号测量部(电压信号检测部、电压测量部)32a至32c连接到各个电容元件30a至30c。电压信号测量部32a至32c分别测量电容元件30a至30c的两端的电压。电压信号测量部32a至32c以规定的时间间隔依次测量电容元件30a至30c的两端上的电压的瞬时值。就是说，电压信号测量部32a至32c可以以规定的时间分辨率依次测量电容元件30a至30c的两端的电压的瞬时值。交流源的频率是例如50Hz或60Hz。由电压信号测量部32a至32c测量电容元件30a至30c的两端的电压的时间间隔被设定在例如约200μs。通过以该时间间隔测量电容元件30a至30c的两端的电压，可以给出具有足够时间分辨率的电压信号(电压信号数据)。
优选地，电压信号测量部32a至32c的输入阻抗对于电容元件30a至30c的阻抗足够大。电压信号测量部32a至32c的输入阻抗被设定为足够大，以便防止在施加到电容元件30a至30c的两端的电压中出现相移，同时防止电压的过度增加，由此确保足够的测量精度。例如，电压信号测量部32a至32c的输入阻抗被设定在例如电容元件30a至30c的阻抗的两倍或更多。更优选地，电压信号测量部32a至32c的输入阻抗被设定在例如电容元件30a至30c的阻抗的五倍或更多。
电压信号测量部32a至32c进行的电压测量由控制部34控制。电压信号测量部32a至32c根据来自控制部34的命令获得电压信号并且向控制部34输出获得的电压信号数据。
控制部34将电压信号测量部32a至32c获得的电压信号数据输出到处理部(数据分析部、中央处理单元(CPU))36。
在各个输入电路10a至10c中，设置电流信号测量部(电流信号检测部、电流测量部)38a至38c。连接到线圈22的两端的信号线24a至24c、25a至25c分别连接到电流信号测量部38a至38c。电流信号测量部38a至38c基于线圈检测的信号测量在电缆14a至14c中流动的电流。电流信号测量部38a至38c以规定的时间间隔依次测量在电缆14a至14c中流动的电流的瞬时值。因此，电流信号测量部38a至38c可以以规定的时间分辨率依次测量在电缆14a至14c中流动的电流的瞬时值。由电流信号测量部38a至38c测量在电缆14a至14c中流动的电流的时间间隔设定在例如约200μs。以该时间间隔测量在电缆14a至14c中流动的电流，由此可以获得具有足够时间分辨率的电流信号(电流信号数据)。
电流信号测量部38a至38c进行的电流测量由控制部34控制。控制部34控制电压信号测量部32a至32c和电流信号测量部38a至38c，使得电压信号测量部32a至32c进行的电压测量和电流信号测量部38a至38c进行的电流测量同步。电流信号测量部38a至38c根据来自控制部34的命令获得电流信号数据，并且将获得的电流信号数据输出到控制部34。
控制部34将电流信号测量部38a至38c获得的电流信号数据输出到处理部(数据分析部、功率计算部、计算部)36。
处理部36将获得的电压信号数据和获得的电流信号数据存储在存储部(数据库)39中。作为存储部39，可以使用诸如例如RAM(随机存取存储器)、HDD(硬盘驱动器)等的存储器。
如后面将描述的，处理部36通过使用获得的电流信号数据和获得的电压信号数据计算功率(有效功率)。处理部36计算的功率值的数据被存储在存储部39中。
处理部36连接到通信部40。通信部40可以向其他装置(未示出)发送并且从其他装置接收处理部36计算的功率值的数据。例如，通信部40可以经由诸如LAN(局域网)、互联网等的网络与其他装置通信。
在根据本实施例的交流功率测量装置中，设置用于切换测量电路的开关(切换部)42。
图3是根据本实施例的交流功率测量装置的电路的一部分的视图。
Ea表示电缆14a的导线16a的电位。Eb表示电缆14b的导线16b的电位。Ec表示电缆14c的导线16c的电位。Eg表示连接到开关42的公共线44c的电位。
C0a表示钳部11a的电极26和电缆14a的导线16a之间的电容。C0b表示钳部11b的电极26和电缆14b的导线16b之间的电容。C0c表示钳部11c的电极26和电缆14c的导线16c之间的电容。
C1a表示电容元件30a的电容。C1b表示电容元件30b的电容。C1c表示电容元件30c的电容。
V0a表示钳部11a的电极26和电缆14a的导线16a之间的电压。V0b表示钳部11b的电极26和电缆14b的导线16b之间的电压。V0c表示钳部11c的电极26和电缆14c的导线16c之间的电压。
V1a表示电容元件30a的两端的电压。V1b表示电容元件30b的两端的电压。V1c表示电容元件30c的两端的电压。
图4A是开关42的接触位于a侧的情况的电路图。在开关42的接触位于a侧的情况下，与接触b相关联的电路断开电连接，并且在图4A中，与接触b相关联的电路被省略。
在开关42的接触位于a侧的情况下，电容元件30a的一端和电容元件30c的一端通过互连44a、44c彼此电连接。
在该电路中，下述式(1)成立。
C0aV0a＝C1aV1a＝-C1cV1c＝-C0cV0c(1)
下述式(2)也成立。
Ea-Ec＝V0a+V1a-V1c-V0c(2)
从式(1)和式(2)可以得到下述式(3)。
D0a是C0a的倒数；D1a是C1a的倒数；D0c是C0c的倒数；并且D1c是C1c的倒数。
V1a-V1c＝{(D1a+D1c)/(D0a+D1a+D0c+D1c)}×(Ea-Ec)(3)
如式(3)中所见，(V1a-V1c)和(Ea-Ec)具有比例关系。可见，由于(V1a-V1c)和(Ea-Ec)之间的比例，开关42的接触位于a侧，由此可以基于(V1a-V1c)给出功率。
图4B是开关42的接触位于b侧的情况的电路图。在开关42的接触位于b侧的情况下，与接触a相关联的电路断开电连接，并且在图4B中，与接触a相关联的电路被省略。
在开关42的接触位于b侧的情况下，电容元件30b的一端和电容元件30c的一端通过互连44b、44c彼此电连接。
在该电路中，下述式(4)成立。
C0bV0b＝C1bV1b＝-C1cV1c＝-C0cV0c(4)
下述式(5)也成立。
Eb-Ec＝V0b+V1b-V1c-V0c(5)
从式(4)和式(5)得到下述式(6)。
D0b是C0b的倒数；D1b是C1b的倒数；D0c是C0c的倒数；并且D1c是C1c的倒数。
V1b-V1c＝{(D1b+D1c)/(D0b+D1b+D0c+D1c)}(Eb-Ec)(6)
如式(6)中所见，(V1b-V1c)和(Eb-Ec)具有比例关系。可见，由于(V1b-V1c)和(Eb-Ec)之间的比例，开关42的接触位于b侧，由此可以基于(V1b-V1c)给出功率。
在本实施例中，连接到互连44a至44c的电容元件30a至30c的端部未接地。换言之，连接到互连44a至44c的电容元件30a至30c的端部电浮动。
在本实施例中电容元件30a至30c的端部出于以下原因未接地。
图5是电容元件的一端分别接地的情况的电路图。
在该电路中，下述式(7)至(14)成立。
C0aV0a＝C1aV1a(7)
C0bV0b＝C1bV1b(8)
C0cV0c＝C1cV1c(9)
Ea＝V0a+V1a(10)
Eb＝V0b+V1b(11)
Ec＝V0c+V1c(12)
V1a-V1c＝D1a/(D0a+D1a)×Ea-D1c/(D0c+D1c)×Ec(13)
V1b-V1c＝D1b/(D0b+D1b)×Eb-D1c/(D0c+D1c)×Ec(14)
如式(13)和式(14)中所见，在电容元件30a至30c的端部接地的情况下，(V1a-V1c)和(Ea-Ec)不具有比例关系，并且(V1b-V1c)和(Eb-Ec)不具有比例关系.
例如，当发生钳部11a至11c的电极26和电缆14a至14c的导线16a至16c之间的电容C0a至C0c的20％散布时，出现以下结果。
就是说，当C0a＝1.2C0；C0b＝0.8C0；C0c＝1.0C0和C1a＝C1b＝C1c＝C1时，出现如下结果。
如式(15)和(16)中所见，(V1a-V1c)和(V1b-V1c)的值极大地散布，对应于钳部11a至11c的电极26和电缆14a至14c的导线16a至16c之间的电容C0a至C0c的散布。
因此，在电容元件30a至30c的一端分别接地的情况下，难于基于(V1a-V1c)和(V1b-V1c)给出功率。
出于该原因，在本实施例中，电容元件30a至30c的端部未接地。
在本实施例中，三个电容元件30a至30c的端部未共同电接地，并且出于如下原因通过开关42切换连接的电路。
图6图示了三个电容元件的端部共同电连接的情况的电路图。
在该电路中，式(17)至(24)成立。
C0aV0a＝C1aV1a(17)
C0bV0b＝C1bV1b(18)
C0cV0c＝C1cV1c(19)
Ea-Eg＝V0a+V1a(20)
Eb-Eg＝V0b+V1b(21)
Ec-Eg＝V0c+V1c(22)
V1a-V1c＝[(D1a+D1c)(D0b+D1b)×Ea+{D1c(D0a+D1a)-D1a(D0c+D1c)}Eb-D1c(D0a+D1a+D0b+D1b)Ec]/S(23)
S如下。
S＝(D0a+D1a)(D0b+D1b)+(D0b+D1b)(D0c+D1c)+(D0c+D1c)(D0a+D1a)(24)
如式(23)中所见，在三个电容元件30a至30c的端部共同连接并且电浮动的情况下，(V1a-V1c)不具有与(Ea-Ec)的比例关系，也不具有与(Eb-Ec)的比例关系，并且也不具有与(Ea-Eb)的比例关系。
例如，当发生钳部11a至11c的电极26和电缆14a至14c的导线16a至16c之间的20％散布时，出现以下结果。
就是说，当C0a＝1.2C0；C0b＝0.8C0和C0c＝1.0C0以及C1a＝C1b＝C1c＝C1时，出现如下结果。
如式(25)中所见，(V1a-V1c)的值大地波动，对应于钳部11a至11c的电极26和电缆14a至14c的导线16a至16c之间的电容C0a至C0c的散布。相似地，(V1b-V1c)的值大地波动。
因此，在三个电容元件30a至30c的端部彼此连接的情况下，难于基于(V1a-V1c)和(V1b-V1c)给出功率。
出于该原因，在本实施例中，三个电容元件30a至30c的端部未共同连接。
接下来，将参照图1至7描述根据本实施例的交流功率测量方法。图7是根据本实施例的交流功率测量方法的流程图。
将借助于测量三相交流电的示例描述该方法。
当测量功率时，首先，操作者接通设置在交流功率测量装置中的测量开关(未示出)(步骤S1)。因此，可以开始功率测量。
接下来，操作者输入指定电压值Eeff(步骤S2)。指定电压Eeff是例如有效值。对于三相交流电，有效电压Eeff是例如200V。对于单相交流电，指定电压Eeff是例如100V。指定电压值Eeff从未示出的输入部输入。输入的指定电压值Eeff被输入在处理部36中。输入的指定电压值Eeff可以由未示出的指示部指示。
指定电压Eeff不限于它们。指定电压值Eeff可以适当地以对应于将提供给电缆14a至14b的功率的指定电压的方式被输入。
随后，控制部34将开关42的接触设定在a侧(步骤S3)。因此，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端和电容元件30c的两端中的与钳部11c相对侧的一端通过互连44a、44c彼此电连接。由互连44a、44c连接的电容元件30a的端部和电容元件30c的端部是电浮动的。就是说，电容元件30a、30c的端部未连接到固定电位，诸如地电位、电源电位等。
在开关42的接触连接到a侧的情况下，控制部34命令电压信号测量部32a、32c获得电压信号数据并且命令电流信号测量部38a、38c获得电流信号数据(步骤S4)。电压信号测量部32a、32c获得的电压信号数据以及电流信号测量部38a、38c获得的电流信号数据经由控制部34输出到处理部36。获得的电压信号数据和电流信号数据可以从电压信号测量部32a、32c和电流信号测量部38a、38c直接输出到处理部36。获得电压信号数据和电流信号数据的周期时间可以被设定在至少一个周期或更多。为了提高测量精度，优选地，获得多个周期的电压信号数据和电流信号数据。处理部36命令存储部39存储由此获得的电压信号数据和电流信号数据。
随后，控制部34将开关42的接触设定在b侧(步骤S5)。因此，电容元件30b的两端中的与钳部11b相对侧的一端和电容元件30c的两端中的与钳部11c相对侧的一端通过互连44b、44c彼此电连接。由互连44b、44c连接的电容元件30b的端部和电容元件30c的端部是电浮动的。就是说，电容元件30b、30c的端部未连接到固定电位，诸如地电位、电源电位等。
在开关42的接触连接到b侧的情况下，控制部34命令电压信号测量部32b、32c获得电压信号数据并且命令电流信号测量部38b、38c获得电流信号数据(步骤S6)。电压信号测量部32b、32c获得的电压信号数据以及电流信号测量部38b、38c获得的电流信号数据经由控制部34输出到处理部36。获得的电压信号数据和电流信号数据可以从电压信号测量部32b、32c和电流信号测量部38b、38c直接输出到处理部36。获得电压信号数据和电流信号数据的周期时间可以被设定在至少一个周期或更多。为了提高测量精度，优选地，获得多个周期的电压信号数据和电流信号数据。处理部36命令存储部39存储由此获得的电压信号数据和电流信号数据。
接下来，处理部36通过使用如上所述获得的电压信号数据和电流信号数据如下计算功率值P。
首先，处理部36通过使用开关42的接触设定在a侧的情况下获得的电压信号数据和电流信号数据如下所述计算第一值Pac。
就是说，处理部36计算电容元件30a在钳部11a侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压Vac。可以通过下述式(26)获得电压Vac。
Vac＝V1a-V1c(26)
其中V1a是电容元件30a的两端的电压并且由电压信号测量部32a获得的电压信号数据给出。V1c是电容元件30c的两端的信号并且由电压信号测量部32c获得的电压信号数据给出。
式(26)计算电容元件30a在钳部11a侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压Vac并且通常将如下进行。
就是说，可以认为串联连接的电容元件30a和电容元件30c作为整体是由电容元件30a和电容元件30c形成的一个电容元件(电容部)，并且该电容元件的两端的电压是Vac。
认为电压信号测量部30a和电压信号测量部30c作为整体形成一个电压信号测量部，并且该电压信号测量部测量Vac。
处理部36基于V1a的电压信号数据和V1c的电压信号数据，计算电容元件30a在钳部11a侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压的有效值Vac，eff。
这里基于V1a的电压信号数据和V1c的电压信号数据计算Vac，eff，但是作为整体，其可被如下考虑。
就是说，认为串联连接的电容元件30a和电容元件30c作为整体是由电容元件30a和电容元件30c形成的一个电容元件(电容部)，并且该电容元件的两端的电压的有效值是Vac，eff。
认为电压信号测量部30a和电压信号测量部30c作为整体形成一个电压信号测量部，并且可以基于由该电压信号测量部测量的电压Vac给出有效值Vac，eff。
处理部36给出电压Vac和在电缆14a中流动的电流Ia之间的积的平均值P0，ac。P0，ac可由下述式(27)给出。
P0，ac＝(I/N)∑(Vac×Ia)(27)
其中∑是表示累加的符号(求和符号)。N是将累加的数据的数目。针对例如一个周期的数据进行累加。可以累加多个周期的数据并且获得平均值。
在电缆14a中流动的电流Ia由电流信号测量部38a获得的电流信号数据给出。
第一值Pac由下述式(28)表示。
Pac＝P0，ac×Eeff/Vac，eff(28)
其中Eeff是如上文所述的指定电压值。
处理部36因此获得第一值Pac。
接下来，处理部36通过使用开关42的接触设定在b侧的情况下获得的电压信号数据和电流信号数据如下所述计算第二值Pbc。
就是说，首先，处理部36计算电容元件30b在钳部11b侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压Vbc。可以通过下述式(29)获得电压Vbc。
Vbc＝V1b-V1c(29)
其中V1b是电容元件30b的两端的电压并且由电压信号测量部32b获得的电压信号数据表示。V1c是电容元件30c的两端的信号并且由电压信号测量部32c获得的电压信号数据表示。
式(29)从V1b的值中减去V1c的值以由此计算电容元件30b在钳部11b侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压Vbc，并且作为整体，可以如下考虑。
就是说，可以认为串联连接的电容元件30b和电容元件30c作为整体被视为由电容元件30b和电容元件30c形成的一个电容元件(电容部)，并且该电容元件的两端的电压是Vbc。
认为电压信号测量部30b和电压信号测量部30c作为整体形成一个电压信号测量部，并且该电压信号测量部测量Vbc。
处理部36基于V1b的电压信号数据和V1c的电压信号数据，计算电容元件30b在钳部11b侧的端部和电容元件30c在钳部11c侧的端部之间的电压的有效值Vbc，eff。
这里基于V1b的电压信号数据和V1c的电压信号数据计算Vbc，eff，但是作为整体，其可被如下考虑。
就是说，认为串联连接的电容元件30b和电容元件30c作为整体是由电容元件30b和电容元件30c形成的一个电容元件(电容部)，并且该电容元件的两端的电压的有效值是Vbc，eff。
认为电压信号测量部30b和电压信号测量部30c作为整体形成一个电压信号测量部，并且基于由该电压信号测量部测量的电压Vbc获得有效值Vbc，eff。
处理部36给出电压Vbc和在电缆14b中流动的电流Ib之间的积的平均值P0，bc。P0，bc可由下述式(30)给出。
P0，bc＝(I/N)∑(Vbc×Ib)(30)
其中∑是表示累加的符号(求和符号)。N是将累加的数据的数目。针对例如一个周期的数据进行累加。可以累加多个周期的数据并且获得平均值。
在电缆14b中流动的电流Ib由电流信号测量部38b获得的电流信号数据表示。
第二值Pbc由下述式(31)表示。
Pbc＝P0，bc×Eeff/Vbc，eff(31)
其中Eeff是如上文所述的指定电压值。
处理部36因此获得第二值Pbc。
接下来，处理部36计算三相交流电的功率值P。
三相交流电的功率P由下述式(32)表示。
P＝Pac+Pbc(32)
在式(32)中，功率P单独地是有物理意义的。第一值Pac和第二值Pbc是为了便利而计算的值并且独立地没有物理意义。
处理部36由此计算三相交流电的功率P。
因此，处理部36计算了由电缆集合14a至14c提供的功率P。处理部36计算的功率值P的数据被存储在存储器28中(步骤S8)。
接下来，当计算结果被传送到其他装置时等(步骤S9)，通信部40将处理部36计算的功率值P的数据传送到其他装置(未示出)(步骤S10)。
根据本实施例的交流功率测量装置可以如下获得功率因数。
当各个电缆14a至14c的电流值Ia至Ic相等时，根据本实施例的交流功率测量装置可以正确地获得功率因数。
当指定电压值是Eeff，在电缆14a至14c中流动的电流的有效值是Ieff，并且功率因数是cosθ时，所述式(33)成立。
P＝√3×Eeff×Ieff×cosθ(33)
下述式(34)得自式(33)。
cosθ＝P/(√3×Eeff×Ieff)＝(Pac+Pbc)/(√3×Eeff×Ieff)(34)
处理部36基于例如上述式(34)计算功率因数cosθ。
操作者断开测量开关，并且测量结束(步骤S11)。处理部36在未示出的显示器上指示测量结果。
因此，完成了根据本实施例的交流功率测量方法。
如上文所述，根据本实施例，在开关42的接触设定在a侧的情况下，电容元件30a的一端电容性地耦合到电缆14a的导线16a，并且电容元件30c的一端电容性地耦合到电缆14c的导线16c。电容元件30a、30c是电浮动的，并且因此，与施加到电缆14a、14c的电压成比例的电压Vac被施加到电容元件30a、30c。因此，通过进行指定电压值Eeff和电容元件30a、30c的电压的有效值Vac，eff之间的比例、电容元件30a、30c的电压Vac以及在电缆14a中流动的电流Ia的乘法，可以计算第一值Pac。在开关42的接触设定在b侧的情况下，电容元件30b的一端电容性地耦合到电缆14b的导线16b，并且电容元件30c的一端电容性地耦合到电缆14c的导线16c。电容元件30b、30c是电浮动的，并且因此与施加到电缆14b、14c的电压成比例的电压Vbc被施加到电容元件30b、30c。因此，通过进行指定电压值Eeff和电容元件30b、30c的电压的有效值Vbc，eff之间的比例、电容元件30b、30c的电压Vbc以及在电缆14b中流动的电流Ib的乘法，可以计算第二值Pbc。第一值Pac和第二值Pbc相加，由此可以在不接触电缆14a至14c的导线16a至16c的情况下计算由电缆14a至14c施加的功率。
(修改实施例)
本发明不限于上述实施例并且可以涵盖其他各种修改。
例如，在上述实施例中，例示了测量三相交流电的功率的情况，但是本发明不限于此。例如，可以获得单相交流电。在提供单相交流电的电缆是图1中所示的电缆14a和电缆14c的情况下，钳部11a、11c分别钳住电缆14a、14c。在该情况下，钳部11b钳住例如电缆14c。这是因为在钳部11b未钳住任一电缆的情况下，电压变得未知，并且存在第二值Pbc不变为0的可能性。电缆集合14a、14c将提供的单相交流电的功率P由上述第一值Pac给出(参见式(28))。如上述式(32)中，通过第一值Pac和第二值Pbc的求和，可以获得功率P。即使通过第一值Pac和第二值Pbc的求和获得了功率P，因为第二值Pbc变为0，仍可以准确地测量电缆集合14a、14c将提供的单相交流电的功率P。因此，根据本实施例的交流功率测量装置可以获得单相交流电的功率。
在上述实施例中，例示了设置三个输入电路10a至10c的情况，但是本发明不限于此。例如，在测量单相交流电的情况下，两个输入电路足以。在由电缆11a和电缆11c提供单相交流电的情况下，例如可以不设置输入电路10b。在该情况下，可以不设置开关42。在该情况下，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端以及电容元件30c的两端中的与钳部11c相对侧的一端通过互连电连接。在该情况下，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端以及电容元件30c的两端中的与钳部11c相对侧的一端也是电浮动的。就是说，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端以及电容元件30c的两端中的与钳部11c相对侧的一端未连接到固定电位，诸如地电位、电源电位等。通过上述第一值Pac获得电缆集合14a、14c提供的单相交流电的功率P(参见式(28))。因此，当获得单相交流电的功率P时，输入电路的数目可以是2。
在上述实施例中，例示了在每个输入电路中设置电容元件30a至30c的情况，但是本发明不限于此。例如，可以不设置电容元件30c。在未设置电容元件30c的情况下，可以不设置电压信号测量部32c。在未设置电容元件30c的情况下，在开关42的接触位于a侧的情况下，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端电连接到钳部11c的电极26。因此，电容元件30a的两端中的与钳部11a相对侧的一端在未经由电容元件30c的情况下电容性地耦合到电缆14c的导线16c。在该情况下，电压信号测量部32a获得的电容元件30a的两端的电压V1a的电压信号数据是Vac的数据。电压信号测量部32a获得的电容元件30a的两端的电压V1a的有效值是Vac，eff的值。在开关42的接触位于b侧的情况下，电容元件30b的两端中的与钳部11b相对侧的一端电连接到钳部11c的电极26。因此，电容元件30b的两端中的与钳部11b相对侧的一端在未经由电容元件30c的情况下电容性地耦合到电缆14c的导线16c。在该情况下，电压信号测量部32b获得的电容元件30b的两端的电压V1b的电压信号数据是Vbc的数据。电压信号测量部32b获得的电容元件30b的两端的V1b的有效值是Vbc，eff的值。
这里记载的所有示例和条件语言旨在出于教导目的帮助读者理解本发明和本发明人贡献给现有技术的概念，并且应被解释为并非对这些具体记载的示例和条件的限制，说明书中的这些示例的组织并不涉及展示本发明的优势和劣势。尽管已详细描述了本发明的实施例，但是应理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。

Claims (9)

1.一种交流功率测量装置，包括：
第一电容元件，其一端电容性地耦合到用于将交流电提供给负载的电缆集合中的第一电缆的导线，其另一端电容性地耦合到所述电缆集合中的第二电缆的导线；
第一电压测量部，用于测量第一电压，所述第一电压是所述第一电容元件的两端的电压；
第一电流测量部，用于测量在所述第一电缆中流动的第一电流；以及
处理部，其通过使所述第一电压和所述第一电流的积乘以施加到所述电缆集合的电压的指定电压值与所述第一电压的有效值的比例，计算将由所述电缆集合提供给所述负载的功率。
2.根据权利要求1所述的交流功率测量装置，进一步包括：
第一钳部，包括第一电极、第一磁芯和围绕所述第一磁芯缠绕的第一线圈，并且使所述第一电极与所述第一电缆的绝缘体相邻；以及
第二钳部，包括第二电极、第二磁芯和围绕所述第二磁芯缠绕的第二线圈，并且使所述第二电极与所述第二电缆的绝缘体相邻，
所述第一电容元件的所述一端经由所述第一电极电容性地耦合到所述第一电缆的导线，
所述第一电容元件的所述另一端经由所述第二电极电容性地耦合到所述第二电缆的导线，以及
所述第一电流测量部基于由所述第一线圈或所述第二线圈检测的信号，检测在所述第一电缆中或者在所述第二电缆中流动的电流。
3.根据权利要求1所述的交流功率测量装置，其中
所述第一电压测量部的输入阻抗是所述第一电容元件的阻抗的两倍或更多。
4.根据权利要求3所述的交流功率测量装置，其中
所述第一电压测量部的输入阻抗是所述第一电容元件的阻抗的五倍或更多。
5.一种交流功率测量装置，包括：
第一电容元件，其一端电容性地耦合到用于将三相交流电提供给负载的电缆集合中的第一电缆的导线，其另一端电容性地耦合到切换部；
第二电容元件，其一端电容性地耦合到所述电缆集合中的第三电缆的导线并且另一端电容性地耦合到所述切换部；
第一电压测量部，用于测量第一电压，所述第一电压是所述第一电容元件的两端的电压；
第二电压测量部，用于测量第二电压，所述第二电压是所述第二电容元件的两端的电压；
第一电流测量部，用于测量在所述第一电缆中流动的第一电流；
第二电流测量部，用于测量在所述电缆集合中的第二电缆中流动的第二电流；
所述切换部，用于选择性地将所述第一电容元件的所述另一端和所述第二电容元件的所述另一端中的任一个电容性地耦合到所述第二电缆的导线；以及
处理部，其借助于在所述切换部将所述第一电容元件的所述另一端电容性地耦合到所述第二电缆的情况下测量所述第一电压和所述第一电流，通过使所述第一电压和所述第一电流的第一积乘以施加到所述电缆集合的电压的指定电压值与所述第一电压的有效值的第一比例，来计算第一值，并且其借助于在所述切换部将所述第二电容元件的所述另一端电容性地耦合到所述第二电缆的情况下测量所述第二电压和所述第二电流，通过使所述第二电压和所述第二电流的第二积乘以所述指定电压值与所述第二电压的有效值的第二比例，来计算第二值，并且其通过对所述第一值和所述第二值求和来计算所述电缆集合将提供给所述负载的功率。
6.根据权利要求5所述的交流功率测量装置，进一步包括：
第一钳部，包括第一电极、第一磁芯和围绕所述第一磁芯缠绕的第一线圈，并且使所述第一电极与所述第一电缆的绝缘体相邻；以及
第二钳部，包括第二电极、第二磁芯和围绕所述第二磁芯缠绕的第二线圈，并且使所述第二电极与所述第二电缆的绝缘体相邻，
所述第一电容元件的所述一端经由所述第一电极电容性地耦合到所述第一电缆的导线，
所述第一电容元件的所述另一端经由所述第二电极电容性地耦合到所述第二电缆的导线，以及
所述第一电流测量部基于由所述第一线圈或所述第二线圈检测的信号，检测在所述第一电缆中或者在所述第二电缆中流动的电流。
7.根据权利要求6所述的交流功率测量装置，进一步包括：
第三钳部，包括第三电极、第三磁芯和围绕所述第三磁芯缠绕的第三线圈，并且使所述第三电极与所述第三电缆的绝缘体相邻，
所述第二电容元件的所述一端经由所述第三电极电容性地耦合到所述第三电缆的导线，以及
所述第二电流测量部基于由所述第二线圈或所述第三线圈检测的信号，检测在所述第二电缆中或者在所述第三电缆中流动的电流。
8.根据权利要求5所述的交流功率测量装置，其中
所述第一电压测量部的输入阻抗是所述第一电容元件的阻抗的两倍或更多。
9.根据权利要求8所述的交流功率测量装置，其中
所述第一电压测量部的输入阻抗是所述第一电容元件的阻抗的五倍或更多。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6253228B2 (ja) * 2012-12-10 2017-12-27 三菱電機株式会社 入力インピーダンス決定方法
JP5767673B2 (ja) * 2013-07-16 2015-08-19 日本電信電話株式会社 電流波形測定装置
PL2843427T3 (pl) * 2013-09-02 2019-03-29 Advanced Energy Industries Gmbh Wyznaczanie wielkości elektrycznych w obwodach wielobocznych i gwiazdowych
JP6567321B2 (ja) * 2015-05-13 2019-08-28 日置電機株式会社 クランプ式センサ
US9876264B2 (en) * 2015-10-02 2018-01-23 At&T Intellectual Property I, Lp Communication system, guided wave switch and methods for use therewith
US9977058B2 (en) * 2015-10-08 2018-05-22 Everspring Industry Co., Ltd. Device and method for measuring the power consumption, contactless device and method for measuring power supply status
US10119998B2 (en) * 2016-11-07 2018-11-06 Fluke Corporation Variable capacitance non-contact AC voltage measurement system
US10281503B2 (en) 2016-11-11 2019-05-07 Fluke Corporation Non-contact voltage measurement system using multiple capacitors
US10139435B2 (en) 2016-11-11 2018-11-27 Fluke Corporation Non-contact voltage measurement system using reference signal
US10591515B2 (en) 2016-11-11 2020-03-17 Fluke Corporation Non-contact current measurement system
US10352967B2 (en) 2016-11-11 2019-07-16 Fluke Corporation Non-contact electrical parameter measurement systems
US10120021B1 (en) * 2017-06-16 2018-11-06 Fluke Corporation Thermal non-contact voltage and non-contact current devices
US10509063B2 (en) 2017-11-28 2019-12-17 Fluke Corporation Electrical signal measurement device using reference signal
US10718794B2 (en) * 2018-06-20 2020-07-21 Allegro Microsystems, Llc Current sensor with power calculation
US10775409B2 (en) 2018-05-09 2020-09-15 Fluke Corporation Clamp probe for non-contact electrical parameter measurement
US10557875B2 (en) * 2018-05-09 2020-02-11 Fluke Corporation Multi-sensor scanner configuration for non-contact voltage measurement devices
US10746767B2 (en) 2018-05-09 2020-08-18 Fluke Corporation Adjustable length Rogowski coil measurement device with non-contact voltage measurement
US10677876B2 (en) * 2018-05-09 2020-06-09 Fluke Corporation Position dependent non-contact voltage and current measurement
US10551416B2 (en) * 2018-05-09 2020-02-04 Fluke Corporation Multi-sensor configuration for non-contact voltage measurement devices
US10802072B2 (en) 2018-05-11 2020-10-13 Fluke Corporation Non-contact DC voltage measurement device with oscillating sensor
US10908188B2 (en) 2018-05-11 2021-02-02 Fluke Corporation Flexible jaw probe for non-contact electrical parameter measurement
JP7198447B2 (ja) * 2019-05-31 2023-01-04 ダイキン工業株式会社 電力測定装置及び電力測定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2036275U (zh) * 1988-08-18 1989-04-19 第二汽车制造厂 中频电源功率因数的快速测量装置
CN1087998A (zh) * 1992-09-14 1994-06-15 纽-列克有限公司 一种电路
US5815416A (en) * 1996-04-19 1998-09-29 Vlsi Technology, Inc. Method of measuring energy consumption in a circuit simulator
CN101009432A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 艾默生网络能源系统有限公司 用于三电平功率因数校正电路的采样电路及其电压采样方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473244A (en) * 1992-09-17 1995-12-05 Libove; Joel M. Apparatus for measuring voltages and currents using non-contacting sensors
US5519300A (en) * 1993-06-29 1996-05-21 Liberty Technologies, Inc. Method and apparatus for analysis of polyphase electrical motor systems
JP3341651B2 (ja) * 1997-10-27 2002-11-05 松下電器産業株式会社 三線電路電圧検出装置
DE19809890C1 (de) * 1998-03-07 1999-11-11 Sikora Industrieelektronik Vorrichtung zur Messung der Kapazität von elektrischen Adern
JP2001255342A (ja) 2000-03-08 2001-09-21 Hitachi Ltd 電圧センサ
FI111995B (fi) * 2000-03-31 2003-10-15 Abb Technology Ag Teholähdejärjestely
JP3761470B2 (ja) * 2001-04-04 2006-03-29 北斗電子工業株式会社 非接触電圧計測方法及び装置並びに検出プローブ
JP4134528B2 (ja) * 2001-05-16 2008-08-20 株式会社日立製作所 被覆電力線用電圧測定装置
JP4256082B2 (ja) * 2001-06-29 2009-04-22 株式会社東芝 電圧測定装置、電圧測定方法及び波形測定装置
JP4251961B2 (ja) * 2003-11-04 2009-04-08 横河電機株式会社 非接触電圧測定装置
US7265533B2 (en) * 2004-06-15 2007-09-04 Power Measurement Ltd. Non-intrusive power monitor
GB0709893D0 (en) * 2007-05-23 2007-07-04 Onzo Ltd Apparatus for monitoring rescue consumption
JP4995663B2 (ja) * 2007-08-06 2012-08-08 日置電機株式会社 クランプ式センサ
US8294688B2 (en) * 2009-04-29 2012-10-23 Nokia Corporation Resistive touch screen apparatus, a method and a computer program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2036275U (zh) * 1988-08-18 1989-04-19 第二汽车制造厂 中频电源功率因数的快速测量装置
CN1087998A (zh) * 1992-09-14 1994-06-15 纽-列克有限公司 一种电路
US5815416A (en) * 1996-04-19 1998-09-29 Vlsi Technology, Inc. Method of measuring energy consumption in a circuit simulator
CN101009432A (zh) * 2006-01-24 2007-08-01 艾默生网络能源系统有限公司 用于三电平功率因数校正电路的采样电路及其电压采样方法

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