JP2541049Y2 - 電力計 - Google Patents

電力計

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JP2541049Y2
JP2541049Y2 JP2885891U JP2885891U JP2541049Y2 JP 2541049 Y2 JP2541049 Y2 JP 2541049Y2 JP 2885891 U JP2885891 U JP 2885891U JP 2885891 U JP2885891 U JP 2885891U JP 2541049 Y2 JP2541049 Y2 JP 2541049Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、負荷が容量性か誘導性
かの判別機能を持つ電力計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】デジタル電力計では、負荷に加えられる
交流電圧信号eと、負荷に流れる交流電流信号iを導入
し、この信号から、eの実効値E、iの実効値I、有効
電力Pe 、無効電力Pr 、皮相電力Pa 、実効値力率PF
等の各種項目を選択して測定表示できる機能のものが多
い。このようなデジタル電力計で有効電力Pe を測定す
る場合、例えば同一時刻における交流電圧eと交流電流
iの瞬時値をサンプリングして、これをアナログ/デジ
タル変換する。そしてこのサンプリング値同士の乗算を
行って瞬時電力を算出し、更にこの瞬時電力の平均値を
取り出して有効電力Pe を得ている。これで得られた有
効電力Pe は、等価的に、Pe =E・I・cos φ を意
味している(cos φは力率PF)。
【0003】また、皮相電力Pa の測定値は、eとiの
実効値の積(Pa =E・I)から算出して得ている。そ
してこのように求めた有効電力Pe と皮相電力Pa の測
定値から、力率PFは、 PF=Pe /Pa により算出している。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】ところで、導入した交
流電圧信号eと交流電流信号iの値から、各種演算によ
り、各測定項目を単に算出するような上記電力計では、
それぞれの項目の測定値を得ることはできるが、負荷が
誘導性か、容量性かは分からない。つまり、電流信号i
が電圧信号eに対して、遅れているのか(誘導性)、進
んでいるのか(容量性)が、分からない。
【0005】本考案の目的は、簡単な構成により、負荷
が誘導性か、容量性かを判別できる電力計を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本考案は、測定対象の電
圧又は電流信号の一方の信号を導入し、この信号の交流
成分があるレベルをよぎる毎にHIGHとLOW が反転する方
形波を出力する第1波形整形回路と、測定対象の電圧又
は電流信号の他方の信号を導入し、この信号の交流成分
があるレベルをよぎる毎にHIGHとLOW が反転する方形波
を出力する第2波形整形回路と、D端子がHIGHレベルに
接続され、クロック端子に前記第1波形整形回路の出力
が印加され、リセット端子に前記第2波形整形回路の出
力信号に基づく信号(S3)が加えられた第1のDタイプ・
フリップフロップと、D端子に前記第1波形整形回路の
出力が印加され、リセット端子にリセット信号が周期的
に印加され、クロック端子に前記第1のDタイプ・フリ
ップフロップの出力が加えられ、出力端子から測定対象
の電圧信号に対する電流信号の位相の進み又は遅れに対
応してLOW 又はHIGHのレベル信号を出力する第2のDタ
イプ・フリップフロップと、を備えるようにしたもので
ある。
【0007】
【作用】電圧信号に対し電流信号の位相が遅れている場
合、第1のDタイプ・フリップフロップは、電圧信号の
立ち上がりエッジがあるたびにパルス信号を出力する。
このパルス信号をクロック信号とする第2のDタイプ・
フリップフロップは、D端子に前記電圧信号が加えられ
ているため、第1のDタイプ・フリップフロップからパ
ルス信号が発生すれば、その出力は、“HIGH”となる
(もっとも、リセット端子がLOW であれば“HIGH”にな
れない)。つまり、電圧信号に対し電流信号の位相が遅
れている場合(負荷が誘導性の場合)、第2のDタイプ
・フリップフロップは“HIGH”レベルを出力する。
【0008】一方、電圧信号に対し電流信号の位相が進
んでいる場合、第1のDタイプ・フリップフロップのク
ロック端子に信号S1の立ち上がりエッジ(eg1A,eg2A,
…)が加えられる際には、常にリセット端子が“LOW ”
であるため(図2(2) と(8) 参照)、第1のDタイプ・
フリップフロップからは、パルス信号は出力されない。
従って、第1のDタイプ・フリップフロップの出力信号
をクロック信号とする第2のDタイプ・フリップフロッ
プのQ出力端子は、リセットされたままの状態を維持す
る。つまり、電圧信号に対し電流信号の位相が進んでい
る場合(負荷が容量性の場合)、第2のDタイプ・フリ
ップフロップは“LOW ”レベルを出力する。
【0009】
【実施例】図1は本考案に係る電力計の構成例を示す
図、図2は図1装置の各部の信号のタイムチャート、図
3は波形整形回路の動作を説明する図である。
【0010】図1において、1は電圧入力回路であり、
測定対象の交流電圧eを導入し、次段の波形整形回路2
が信号処理しやすいレベルの信号に変換するものであ
る。波形整形回路2は、測定対象の電圧信号を導入し、
この信号の交流成分があるレベル(例えば電圧信号の平
均値)をよぎる毎にHIGHとLOW が反転する方形波を出力
するものである。具体例で述べると、電圧入力回路1か
ら導入した信号に含まれている直流成分をカットし、得
られた交流成分をゼロレベルと比較し、方形波に変換す
るものである。このような波形整形回路は、直流成分を
カットするコンデンサ(図示せず)と、このコンデンサ
を通過した信号を0vを比較するコンパレータ(図示せ
ず)より構成することができる。3は電流入力回路であ
り、測定対象の交流電流iを導入し、次段の波形整形回
路4が信号処理しやすいレベルの信号に変換するもので
ある。波形整形回路4は、波形整形回路2と同一構成・
同一機能のものである。
【0011】2つの波形整形回路2,4から出力される
電圧信号S1と電流信号S2は、判別回路5に加えられる。
この判別回路5は、導入した2つの信号S1,S2の進み・
遅れに応じて、“LOW ”又は“HIGH”の信号を出力する
機能を持つものである。この判別回路5は、2つのDタ
イプ・フリップフロップ(以下、単にD・FFと記す)1
1,12と、インバータ13により構成される。D・FF 11
は、D端子がHIGHレベルの電圧VD に接続され、クロッ
ク端子に波形整形回路2の出力S1が印加され、リセット
端子にインバータ13を介して波形整形回路4の出力信号
S2の極性を反転した信号S3が加えられる。
【0012】なお、D・FFは、クロック信号の立ち上が
りエッジに同期してD端子のデータ(HIGH又はLOW 状
態)を取り込み、これをQ端子及び?Q? 端子から出力す
る素子である。なお、リセット端子に“LOW ”レベル信
号が加えられると、そのQ端子の出力は、“LOW ”とな
る。また、?Q? 端子は、Q端子の信号と極性が反対の信
号を出力する端子である。D・FF 12 は、D端子に波形
整形回路2の出力S1が印加され、リセット端子には、CP
U 6からリセット信号S5が周期的に印加され、クロック
端子CKに D・FF11 の出力端子?Q? の信号S4が加えら
れる。このD・FF 12 の出力端子Qからは、測定対象の
電圧信号eに対する電流信号iの位相が進んでいる場合
は、“LOW”が、また、遅れている場合は“HIGH”のレ
ベル信号が出力される。
【0013】CPU 6は、本考案に係る電力計全般を制御
するものである。即ち、図1では図示していないが、図
1の電力計は、負荷に加えられる交流電圧信号eと、負
荷に流れる交流電流信号iから、例えば、eの実効値
E、iの実効値I、有効電力Pe 、無効電力Pr 、皮相
電力Pa 、実効値力率PF等の各種項目を演算算出機能を
備えている。CPU 6は、これら機能を適切に制御・動作
させ、その結果得られる測定値を表示器7へ表示するも
のである。そして図1のCPU 6は、D・FF 12 からの信
号S6により、負荷が誘導性か容量性かの情報も併せて表
示器7に表示することができる。なお、CPU 6は、D・
FF 12 へ、所定の周期(例えば、表示器7にデータを更
新表示する表示レートに対応する周期)でリセット信号
S5を加えている。なお、本考案は、交流電圧信号eと、
負荷に流れる交流電流信号iから、eの実効値E、iの
実効値I、有効電力Pe 、無効電力Pr 、皮相電力
a 、実効値力率PF等を測定・算出する点に特徴がある
わけではないので、これらの構成等についての説明は省
略する。
【0014】以上のように構成された図1の電力計の動
作を図2,図3を参照しながら説明する。波形整形回路
2には、電圧入力回路1を介して、例えば図3(1) に示
すような電圧波形が加えられるとする。一般に、電圧波
形には直流成分V1と、交流成分とが存在するが、2つの
交流信号e,iの進み・遅れを判別する際、この直流分
V1は妨げとなるので、波形整形回路2に内蔵したコンデ
ンサで、この直流成分V1をカットする。従って、図3
(2) に示す波形が得られる。そして、図3(2) の波形を
波形整形回路2に内蔵したコンパレータにて、0vと比
較することにより、図3(3) に示すような方形波を得る
ことができる。この結果、波形整形回路2は、交流電圧
信号eからその交流成分の位相に対応した図3(3) に示
す方形波信号S1を取り出すことができる。
【0015】波形整形回路4には、電流入力回路2を介
して、電流波形が加えられる。そして上述した波形整形
回路2と同様な構成・動作により、図3(3) の波形に相
当する方形波、即ち、交流電流信号iの交流成分の位相
に対応した方形波信号S2を取り出すことができる。D・
FF 11 と、D・FF 12 の動作を図2を参照して説明す
る。
【0016】 負荷が誘導性の場合 この場合、電圧信号S1(図2(2) 参照)に対し、電流信
号S2(図2(3) 参照)の位相は遅れる。D・FF 11 のリ
セット端子には、電流信号S2を反転した信号S3(図2
(4) 参照)が加えられているので、電圧信号S1の立ち上
がりエッジeg1A,eg2A,eg3A, …が、D・FF 11 のクロ
ック端子に加えられる際、リセット端子は、常に“HIG
H”である。従って、電圧信号S1の立ち上がりエッジeg1
A,eg2A,…の発生に同期して、D・FF 11 の?Q? 出力
端子は、“LOW ”となる(図2(5) 参照)。そして、電
圧信号S1の立ち上がりエッジに遅れて電流信号S2の立ち
上がりエッジeg1B,eg2B,eg3B,…が発生すると、この
信号S2を反転した信号S3(図2(4) 参照)が、D・FF 1
1 のリセット端子へ加えられるので、D・FF 11 の?Q?
出力は、電流信号S2のエッジeg1B,eg2B,eg3B,…に同
期して“HIGH”となる。即ち、D・FF 11 の?Q? 端子の
信号S4は、図2(5) のような波形となる。
【0017】D・FF 12 のクロック端子CKには、図2
(5) のパルス信号S4が加えられており、D・FF 12 のD
端子には、図2(2) の電圧信号S1が加えられている。従
って、パルス信号S4の立ち上がりエッジが発生する時
は、常にD・FF 12 のD端子が“HIGH”なので、D・FF
12 の出力は、“HIGH”となる(図2(6) 参照)。もっ
とも、図2の例の場合、電圧信号S1の立ち上がりエッジ
eg1Aの発生時には、D・FF 12 のリセット端子にCPU 6
からリセット信号S5が加えられているので、D・FF 12
のQ端子の出力は、“LOW ”のままである(図2(6) 参
照)。
【0018】つまり、電圧信号S1に対し電流信号S2の位
相が遅れている場合(誘導性負荷の場合)、D・FF 12
は“HIGH”レベルを出力する。従って、CPU 6はこれを
知ることができ、表示器7に例えば、LAG と表示す
る。
【0019】 負荷が容量性の場合 この場合、電圧信号S1(図2(2) 参照)に対し、電流信
号S2´ (図2(7) 参照)の位相は進んでいる。D・FF
11 のリセット端子には、電流信号S2´ を反転させた信
号S3´ が加えられるため、D・FF 11 のクロック端子
に電圧信号S1の立ち上がりエッジが加えられる際には、
常にリセット端子が“LOW ”であるため(図2(2) と
(8) 参照)、D・FF 11 からは、パルス信号は出力され
ない。従って、D・FF 11 の出力信号をクロック信号と
するD・FF 12 の出力端子は、リセットされたままの状
態を維持する。つまり、電圧信号eに対し電流信号iの
位相が進んでいる場合(容量性負荷の場合)、D・FF 1
2 は“LOW ”レベルを出力する。従って、CPU 6は、こ
れを知ることができ、表示器7に例えば、LEAD と
表示する。
【0020】
【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、簡
単な構成により、負荷が誘導性か、容量性かを判別で
き、例えば、力率PF測定の際に、力率値と共に、LAG
(遅れ),LEAD(進み)の情報を表示をすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る電力計の構成例を示す図
【図2】図1装置の各部の信号のタイムチャート
【図3】図1の波形整形回路の動作を説明する図
【符号の説明】
1 電圧入力回路 2,4 波形整形回路 3 電流入力回路 5 判別回路 6 CPU 11,12 D・FF

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象の電圧又は電流信号の一方の信号
    を導入し、この信号の交流成分があるレベルをよぎる毎
    にHIGHとLOW が反転する方形波を出力する第1波形整形
    回路と、測定対象の電圧又は電流信号の他方の信号を導
    入し、この信号の交流成分があるレベルをよぎる毎にHI
    GHとLOW が反転する方形波を出力する第2波形整形回路
    と、D端子がHIGHレベルに接続され、クロック端子に前
    記第1波形整形回路の出力が印加され、リセット端子に
    前記第2波形整形回路の出力信号に基づく信号(S3)が加
    えられた第1のDタイプ・フリップフロップと、D端子
    に前記第1波形整形回路の出力が印加され、リセット端
    子にリセット信号が周期的に印加され、クロック端子に
    前記第1のDタイプ・フリップフロップの出力が加えら
    れ、出力端子から測定対象の電圧信号に対する電流信号
    の位相の進み又は遅れに対応してLOW 又はHIGHのレベル
    信号を出力する第2のDタイプ・フリップフロップと、
    を備えた電力計。
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