JPH0514935U

JPH0514935U - 電力計

Info

Publication number: JPH0514935U
Application number: JP1242491U
Authority: JP
Inventors: 良雄小熊
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】電流測定器Ａと電圧測定器Ｖの挿入損失の影
響を軽減できる電力計を提供すること。【構成】電流端子と共通端子の間に接続されたシャン
ト抵抗と、一端が電流端子に接続され、他端がスイッチ
の第１接点(b) に接続された第１抵抗(r1)と、一端が共
通端子に接続され、他端がスイッチの第２接点(a)に接
続された第２抵抗(r2)と、一端が電圧端子に接続され他
端がスイッチの固定接点(C) に接続された第３抵抗(r3)
と、シャント抵抗の両端の電圧を導入しこれに流れる電
流値を測定する電流側アンプと、前記電流側アンプで測
定した電流値が設定電流値より小さい場合、前記スイッ
チを第１接点に駆動し、設定電流値より大きい場合、前
記スイッチを第２接点に駆動する制御回路と、を備える
ようにしたもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電力計の入力回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

電力計は、負荷に加えられる電圧と電流を測定し、この測定値を乗算して電力値を得ている。ここで、電流端子の一端と電圧端子の一端が１つの端子を共用する所謂共通端子方式の電力計において、電圧測定回路と電流測定回路の接続の仕方は、図２に示すように２通りある。図２(a) は、電流端子PAと共通端子（±）の間に電流測定器Ａを接続し、電圧端子PVと共通端子（±）の間に電圧測定器Ｖを接続したものである。図２(b) は、電流端子PAと共通端子（±）の間に電流測定器Ａを接続し、電圧端子PVと電流端子PAの間に電圧測定器Ｖを接続したものである。

【０００３】図２の電流測定器Ａは、通常、内蔵するシャント抵抗（抵抗値rsが既知の低抵抗）を回路へ直列に挿入し、このシャント抵抗rsに被測定電流ｉ_Lが流れた結果発生する電圧ｅ＝rs・ｉ_Lを測定することで、ｉ_L＝ｅ／rsにより電流測定を行っている。従って、図２において、電流測定器Ａの内部抵抗は低抵抗である。一方、電圧測定器Ｖは、高抵抗の入力インピーダンスのアンプで被測定電圧を受けるので、その内部抵抗は高抵抗と見ることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図２(a) ，(b) の接続の仕方は、それぞれ次の問題がある。 (1) 図２(a) の接続法は、電圧測定器Ｖの消費電力分が負荷で消費する電力に加算して測定され誤差となる。つまり、電圧測定器Ｖの内部抵抗をＲ_VM、負荷抵抗をRLとした場合、RL << Ｒ_VM の関係が成立しないほど、負荷抵抗RLの値が大きいと、電圧測定器Ｖの消費電力分が無視できなくなり、正確な負荷電力を測定できなくなる。 (2) 図２(b) の接続法は、電流測定器Ａの消費電力分が負荷で消費する電力に加算されて測定され誤差となる。つまり電流測定器Ａのシャント抵抗をrsとした場合、rs << RL の関係が成立しないほど、負荷抵抗RLの値が小さいと、電流測定器Ａの消費電力分が無視できなくなり正確な負荷電力を測定できなくなる。

【０００５】本考案の目的は、電流測定器Ａと電圧測定器Ｖの挿入損失の影響を軽減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】

以上の課題を解決するため本考案は、電圧端子(PV)と電流端子(PA)のそれぞれの一端が共通であり、電圧端子と共通端子（±）間に負荷を接続し、電圧端子と電流端子間に電源を接続して、負荷に加えられる電力を測定する装置において、電流端子と共通端子の間に接続されたシャント抵抗と、一端が電流端子に接続され、他端がスイッチの第１接点(b) に接続された第１抵抗(r1)と、一端が共通端子に接続され、他端がスイッチの第２接点(a) に接続された第２抵抗(r2)と、一端が電圧端子に接続され、他端がスイッチの固定接点(C) に接続された第３抵抗(r3)と、シャント抵抗の両端の電圧を導入し、これに流れる電流値を測定する電流側アンプと、第３抵抗の両端の電圧値を測定する電圧側アンプと、この電圧側アンプと電流側アンプの出力の乗算を行う乗算器と、前記電流側アンプで測定した電流値が設定電流値より小さい場合、前記スイッチを第１接点に駆動し、設定電流値より大きい場合、前記スイッチを第２接点に駆動する制御回路と、を備えるようにしたものである。

【０００７】

【作用】

電流側アンプは、シャント抵抗の両端の電圧を導入し、これに流れる電流値を測定する。また、制御回路は、電流側アンプで測定した電流値が設定電流値より小さい場合、スイッチを第１接点に駆動し、設定電流値より大きい場合、スイッチを第２接点に駆動する。つまり、 (1) 負荷が低抵抗の場合、図２(a) の接続となるようにスイッチを切り替え、 (2) 負荷が高抵抗の場合、図２(b) の接続となるようにスイッチを切り替えている。

【０００８】負荷抵抗RLが低抵抗の場合、RL << Ｒ_VM の関係（Ｒ_VM：電圧測定器Ｖの内部抵抗）が成立するので、図２(a) の接続によれば、電圧測定器Ｖの消費電力は、負荷電力と比較して無視できるほどの大きさになり、正確に負荷電力を測定できる。また負荷抵抗RLが高抵抗の場合、rs << RL の関係（rs：電流測定器Ａの内部抵抗）が成立するので、図２(b) の接続によれば、電流測定器Ａの消費電力分は、負荷電力と比較して無視できるほどの大きさとなり、正確に負荷電力を測定できる。

【０００９】

【実施例】

図１は本考案に係る電力計の構成例である。図１の電力計は、電圧端子PVと電流端子PAの他方の端子が１つの端子（±）を共用する所謂共通端子方式の電力計である。そして電圧端子PVと共通端子（±）間には負荷２が接続され、電圧端子 PVと電流端子PA間には電源１が接続される。図１の電力計は、この電源１から負荷２に加えられる電力を測定する装置である。電力計１は、電流側アンプ３と、電圧側アンプ４と、乗算器５と、制御回路６と、シャント抵抗rsと、抵抗r1〜r3 と、スイッチS1とで構成される。

【００１０】シャント抵抗rsは、電流端子PAと共通端子（±）の間に接続され、この両端の電圧は、電流側アンプ３に導かれる。このシャント抵抗rsと電流側アンプ３とで図２に示す電流測定器Ａに相当する機能を構成する。電流側アンプ３は、シャント抵抗rsの両端の電圧ｅを導入し、ｉ_L＝ｅ／rsの演算を行って、シャント抵抗に流れる電流値ｉ_Lを測定するものである。

【００１１】抵抗r1〜r3は、抵抗分圧器を形成するもので、通常、高抵抗で構成される。抵抗r1は、その一端が電流端子PAに接続されたシャント抵抗rsの一端に接続され、他端がスイッチS1の接点ｂに接続される。抵抗r2は、その一端が共通端子（±）に接続されたシャント抵抗rsの他端に接続され、他端がスイッチS1の接点ａに接続される。抵抗r3はその一端が電圧端子PVに接続され、他端がスイッチS1の固定接点Ｃに接続される。電圧側アンプ４は、抵抗r3の両端の電圧を高入力インピーダンスの増幅器で受け、この電圧値を測定するものである。この電圧側アンプ４と抵抗r1〜r3とで図２に示す電圧測定器Ｖに相当する機能を形成する。乗算器５は、電圧側アンプ４で測定した負荷２の電圧と、電流側アンプ３で測定した負荷２に流れる電流との乗算を行い電力値を算出するものである。制御回路６は、電流側アンプ３で測定した電流値が設定電流値より小さい場合、スイッチS1を接点ｂに駆動し、設定電流値より大きい場合、スイッチS1を接点ａに駆動するものである。

【００１２】このような電力計は次のように動作する。電流側アンプ３は、シャント抵抗rsの両端の電圧を導入し、これに流れる電流値を測定する。また、制御回路６は、電流側アンプ３で測定した電流値が設定電流値（この値は、制御回路６に内蔵している）より小さい場合、スイッチS1を接点ｂに駆動し、設定電流値より大きい場合、スイッチを接点ａに駆動する。つまり、 (a) 負荷２が低抵抗の場合、図２(a) の接続となるようにスイッチS1を切り替え、 (b) 負荷２が高抵抗の場合、図２(b) の接続となるようにスイッチS1を切り替えている。

【００１３】このように電流アンプ３で測定したシャント抵抗rsに流れる電流値によりスイッチS1を切り替えることで、電流測定器Ａ（図１ではシャント抵抗rsと電流側アンプ３）と、電圧測定器Ｖ（図１では抵抗r3と電圧側アンプ４）の挿入損失の影響を軽減できる。その理由を説明する。上記(a) における負荷２の抵抗RLが低抵抗の場合、スイッチS1は接点ａ側に接続され、この場合、RL << Ｒ_VM の関係（Ｒ_VM＝r2＋r3：電圧測定器Ｖの内部抵抗）が成立する。つまり、負荷２の消費電力は、VL²／RLであり、電圧測定器Ｖの消費電力は、VL²／Ｒ_VMである（VLは負荷２の両端に発生する電圧）。したがって、RL << Ｒ_VM であるから、電圧測定器Ｖ（抵抗r2とr3と電圧側アンプ）の消費電力は、負荷電力と比較して無視できるほどの大きさになり、正確に負荷電力を測定できる。

【００１４】また、上記(b) における負荷２の抵抗RLが高抵抗の場合、スイッチS1は接点ｂ側に接続され、この場合、rs << RL の関係（rs：電流測定器Ａの内部抵抗＝シャント抵抗）が成立する。つまり、負荷２に流れる電流をｉ_Lとすると、負荷２の消費電力は、ｉ_L ²・RL であり、電流測定器Ａの消費電力は、ｉ_L ²・rs である。従って、rs << RL であるから、電流測定器Ａ（シャント抵抗rsと電流側アンプ３）の消費電力分は、負荷電力と比較して無視できるほどの大きさとなり、正確に負荷電力を測定できる。

【００１５】なお、上述では、電流側アンプ３の測定電流値に基づき制御回路６で判断してスイッチS1を切り替えると説明した。図１の電力計は、シャント抵抗rsが１個の単一測定レンジの電力計であるが、複数のシャント抵抗を持ち電流測定レンジを切り替えることができる電力計では、この電流測定レンジの情報を制御回路６で受信して、この情報に基づいてスイッチS1の切り替え制御をするようにしてもよい。即ち、大電流を測定する電流測定レンジが選択された場合、この情報を制御回路６で受け、スイッチS1を接点ａとなるように（図２(a) の接続となるように）切り替える。つまり、この場合、負荷２は低抵抗が予想されるからである。また、逆に小電流を測定する電流測定レンジが選択された場合、制御回路６は、スイッチS1を接点ｂに切り替える。この場合、負荷２は高抵抗が予想されるからである。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、制御回路６により、 (1) 負荷が低抵抗の場合、図２(a) の接続となるようにスイッチを切り替え、 (2) 負荷が高抵抗の場合、図２(b) の接続となるようにスイッチを切り替えているので、電流測定器Ａと電圧測定器Ｖの挿入損失の影響を軽減できる。

【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】電圧測定回路と電流測定回路の接続の仕方を示
す図

【符号の説明】

１電源２負荷３電流側アンプ４電圧側アンプ５乗算器６制御回路 rs シャント抵抗 r1〜r3 抵抗 S1 スイッチ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電圧端子(PV)と電流端子(PA)のそれぞれの
一端が共通であり、電圧端子と共通端子（±）間に負荷
を接続し、電圧端子と電流端子間に電源を接続して、負
荷に加えられる電力を測定する装置において、電流端子と共通端子の間に接続されたシャント抵抗と、一端が電流端子に接続され、他端がスイッチの第１接点
(b) に接続された第１抵抗(r1)と、一端が共通端子に接続され、他端がスイッチの第２接点
(a) に接続された第２抵抗(r2)と、一端が電圧端子に接続され、他端がスイッチの固定接点
(C) に接続された第３抵抗(r3)と、シャント抵抗の両端の電圧を導入し、これに流れる電流
値を測定する電流側アンプと、第３抵抗の両端の電圧値を測定する電圧側アンプと、この電圧側アンプと電流側アンプの出力の乗算を行う乗
算器と、前記電流側アンプで測定した電流値が設定電流値より小
さい場合、前記スイッチを第１接点に駆動し、設定電流
値より大きい場合、前記スイッチを第２接点に駆動する
制御回路と、を備えたことを特徴とする電力計。