JP4344667B2 - 非接触電圧測定装置 - Google Patents
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Description
このような非接触電圧測定装置では、上述の発振器などが不要になり簡便に非接触で電圧を測定することができる。
図4において、110は入力部、120は入力部110の出力が入力されるブートストラップ回路である。このブートストラップ回路の出力をA/D変換器130でデジタル信号に変換し演算手段140により演算して芯線10に印加される電圧値を求めている。
また、特許文献2に記載された技術では発信器やフィルタなどを用いるため構成が複雑となる。
電線の芯線に印加される交流電圧Eを前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、この第1分圧電圧検出回路の出力を測定する第1電圧測定手段と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
この第2分圧電圧検出回路の出力を測定する第2電圧測定手段と
前記第1,第2電圧測定手段で求めた分圧電圧V1,V2,V3を入力し前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えたことを特徴とする。
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える第1切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
これら第1,第2分圧電圧検出回路の出力を切換える第2切換えスイッチと、
前記第1,第2分圧電圧検出回路で求めた分圧電圧V1,V2,V3を前記第2切換えスイッチを介して入力する電圧測定手段と、
前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えたことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、電線の芯線に印加される交流電圧Eを前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、この第1分圧電圧検出回路の出力を測定する第1電圧測定手段と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
この第2分圧電圧検出回路の出力を測定する第2電圧測定手段と
前記第1,第2電圧測定手段で求めた分圧電圧V1,V2,V3を入力し前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えているので、電圧変動があっても測定精度に影響がなく、短時間で正確に未知の電圧Exを測定可能となる。
電線の芯線に印加される交流電圧Eを前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える第1切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
これら第1,第2分圧電圧検出回路の出力を切換える第2切換えスイッチと、
前記第1,第2分圧電圧検出回路で求めた分圧電圧V1,V2,V3を前記第2切換えスイッチを介して入力する電圧測定手段と、
前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えているので、電圧変動があっても測定精度に影響がなく、短時間で正確に未知の電圧Exを測定可能となる。
図1は、非接触電圧測定装置の一実施例を示した構成図である。
図1において、1は第1分圧電圧検出回路、2は第2分圧電圧検出回路であり、第1分圧電圧検出回路1は、電極7aを介して結合容量により電線9に接続されている。同様に第2分圧電圧検出回路2は、電極7bを介して結合容量により電線9に接続されている。 これら第1,第2分圧電圧検出回路1,2には導体である芯線10と絶縁体11と電極7a,7bによる結合容量で芯線10から交流信号が入力する。
そして、スイッチSW1がC1の側に接続している場合はV1とV3、スイッチSW1がC2の側に接続している場合はV2とV3の電圧がほぼ同時に電圧測定手段13cにより測定される。
補正手段14はV1を測定している時のV3と、V2を測定している時のV3の電圧変化に応じてV1又はV2の出力電圧を補正する。
演算手段15は補正されたV2や電圧測定手段で測定したV1及び既知のC1,C2を用いて結合容量Cx1を求め、電線の芯線10に印加されている電圧Eを求める。
V1=E×Cx1/(C1+Cx1)・・・・・(1)
V2=E×Cx1/(C2+Cx1)・・・・・(2)
V3=E×Cx2/(C3+Cx2)・・・・・(3)
第1、第2分圧検出回路1,2で検出された電圧V1、V2、V3は第1、第2電圧測定手段13a,13bにより実効値電圧として測定される。
補正手段14では電圧V1又は電圧V2と同時に測定した電圧V3で電圧変動を求め、電圧V1又は電圧V2を補正する。
Cx1=(V2×C2−V1×C1)/(V1−V2)・・・・・(4)
E=V1×(C1+Cx1)/Cx1 ・・・・・(5)
電圧V1を測定中の電圧Eが電圧V2を測定中にEaと変動した場合、同時に測定した電圧をV3、V3aとすると、
電圧V1測定中の電圧V3
V3=E×Cx2/(C3+Cx2)
電圧V2測定中の電圧V3a
V3a=Ea×Cx2/(C3+Cx2)
電圧V3からV3aへの変動比は
変動比=V3a/V3
この変動比を使用して電圧V2を補正する補正比は
補正比=1/変動比
電圧V2の補正前の電圧をV2a、補正後の電圧をV2oとすると
V2o=V2a×補正比=V2a×(V3/V3a)
V3を電圧V1、V2と同時に測定することにより、電線の電圧Eの変動の影響が無くなり、式(4)で結合容量Cx1が正確に求められて、最終的に式(5)で電線の電圧Eが求まる。
しかし、本発明では、電圧Eを分圧しているV3の電圧を測定してV2の電圧を補正している。(Cx1を求める場合は電圧Eが同じになれば、補正はV1又はV2の電圧どちらでも良い。電圧EはV1とV2の測定順序がV1→V2と測定するので時間が近いV2での電圧Eaを測定する。)
測定条件は、 Cx1:1pF(未知の結合容量)
Cx2:1pF(未知の結合容量)
C1:99pF(既知の容量)
C2:999pF(既知の容量)
C3:499pF(既知の容量)
とした。
条件2〜4は芯線の電圧Eが電圧V2を測定中において変動した場合の条件で、電圧V1とV2では芯線の電圧Eが異なった電圧を示している。
即ち、条件2では測定モードV2(C2)で芯線の電圧Eの真値が100.1Vに変化している。その場合、従来の方式では分圧回路の電圧V2は0.1001Vで、計算値は結合容量Cx1が1.11pF、電圧Eaの計算値は90.1Vとなり、真値と比較して約マイナス10%の誤差が生じる。
このように本発明では条件2〜4のいずれの条件でも補正後の計算値Eaが真値と一致しており正確に測定することができる。
Claims (2)
- 電線の芯線に印加される交流電圧Eを前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、この第1分圧電圧検出回路の出力を測定する第1電圧測定手段と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
この第2分圧電圧検出回路の出力を測定する第2電圧測定手段と
前記第1,第2電圧測定手段で求めた分圧電圧V1,V2,V3を入力し前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えたことを特徴とする非接触電圧測定装置。 - 電線の芯線に印加される交流電圧Eを前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、
前記絶縁体を挟んで設けられた第1,第2電極と、
前記第1電極に接続された容量の異なる第1,第2の基準コンデンサと
前記第1,第2の基準コンデンサを切換える第1切換えスイッチと、
前記芯線に印加される交流電圧を前記第1電極と芯線との間で形成される結合容量と前記第1または第2の基準コンデンサの間で分圧した分圧電圧V1,V2を求める第1分圧電圧検出回路と、
前記第2電極に接続された第3の基準コンデンサと
前記芯線に印加される交流電圧を芯線と前記第2電極間で形成される結合容量と前記第3の基準コンデンサで分圧した分圧電圧V3を求める第2分圧電圧検出回路と、
これら第1,第2分圧電圧検出回路の出力を切換える第2切換えスイッチと、
前記第1,第2分圧電圧検出回路で求めた分圧電圧V1,V2,V3を前記第2切換えスイッチを介して入力する電圧測定手段と、
前記分圧電圧V3を用いて前記分圧電圧V1又はV2を補正する電圧補正手段と、
この補正した補正電圧に基づいて前記芯線に印加されている電圧を演算する演算手段を備えたことを特徴とする非接触電圧測定装置。
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