JPH05240715A - 電力加熱装置の温度測定方法 - Google Patents
電力加熱装置の温度測定方法Info
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- JPH05240715A JPH05240715A JP41861890A JP41861890A JPH05240715A JP H05240715 A JPH05240715 A JP H05240715A JP 41861890 A JP41861890 A JP 41861890A JP 41861890 A JP41861890 A JP 41861890A JP H05240715 A JPH05240715 A JP H05240715A
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- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 電力加熱装置の加熱系に印加される電圧波
形、流れる電流波形の各ゼロクロス点間の位相角を測定
することで、加熱系の温度測定値を得るもので、温度測
定要素が簡略化でき、さらに精度の高い温度測定を可能
とする。 ［構成］ ゼロ電圧検出手段２及びゼロ電流検出手段３
によって、パイプ６等加熱系に印加される交流電圧波形
ｖと同加熱系に流れる交流電流波形ｉの夫々ゼロクロス
点を検出し、これらの両検出出力から位相角を測定す
る。この位相角が加熱系の温度に対応して変化する関係
を用いて、温度測定値を得ることを特徴としている。
形、流れる電流波形の各ゼロクロス点間の位相角を測定
することで、加熱系の温度測定値を得るもので、温度測
定要素が簡略化でき、さらに精度の高い温度測定を可能
とする。 ［構成］ ゼロ電圧検出手段２及びゼロ電流検出手段３
によって、パイプ６等加熱系に印加される交流電圧波形
ｖと同加熱系に流れる交流電流波形ｉの夫々ゼロクロス
点を検出し、これらの両検出出力から位相角を測定す
る。この位相角が加熱系の温度に対応して変化する関係
を用いて、温度測定値を得ることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力加熱装置の加熱系
に印加される電圧と、これに流れる電流との位相角によ
って加熱系の温度を測定する方法に関するものである。
に印加される電圧と、これに流れる電流との位相角によ
って加熱系の温度を測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力加熱装置の一例にはパイプラインの
加熱装置があり、その温度測定方法としては特開昭６０
−１２５５３３号（以下、引例という）に開示のよう
に、電力ケーブルへ供給された電圧、電流の位相差及び
供給電流の大きさとの関係によって温度測定していた。
加熱装置があり、その温度測定方法としては特開昭６０
−１２５５３３号（以下、引例という）に開示のよう
に、電力ケーブルへ供給された電圧、電流の位相差及び
供給電流の大きさとの関係によって温度測定していた。
【０００３】この引例の方法は、測温抵抗体或いは熱電
対等の測温センサーが不要なので、設備が簡略化できて
保守点検も容易であるが、供給電圧、電流の位相差の他
に電流値をも測定しなければならない。また、発熱体イ
ンピーダンスＺの非線形に起因する高調波の影響を除去
するために、変流器と位相差測定装置との間及び電源と
位相差測定装置の間には、電源周波数を中心周波数とす
る同一の周波数特性を有するバンドパスフィルターを配
設しなければならない。
対等の測温センサーが不要なので、設備が簡略化できて
保守点検も容易であるが、供給電圧、電流の位相差の他
に電流値をも測定しなければならない。また、発熱体イ
ンピーダンスＺの非線形に起因する高調波の影響を除去
するために、変流器と位相差測定装置との間及び電源と
位相差測定装置の間には、電源周波数を中心周波数とす
る同一の周波数特性を有するバンドパスフィルターを配
設しなければならない。
【０００４】しかし、このようにバンドパスフィルター
を設けても、各種非線形要素により交流電圧、電流の波
形が歪むため精度の高い温度測定値を得ることができな
いという欠点があった。
を設けても、各種非線形要素により交流電圧、電流の波
形が歪むため精度の高い温度測定値を得ることができな
いという欠点があった。
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、電力加熱装置の温度測定方法において、温度測定
に必要な要素が多いい点と、精度の高い温度測定値が得
られない点である。
点は、電力加熱装置の温度測定方法において、温度測定
に必要な要素が多いい点と、精度の高い温度測定値が得
られない点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ケーブル、パ
イプ又は発熱体等の加熱系に印加する交流電圧のゼロク
ロス点を検出するゼロ電圧検出手段と、加熱系に流れる
電流のゼロクロス点を検出するゼロ電流検出手段とを設
け、これらゼロ電圧及びゼロ電流の両検出手段の出力か
らゼロ電圧点とゼロ電流点との位相角を測定することに
より、加熱系の温度を測定するようにしたものである。
イプ又は発熱体等の加熱系に印加する交流電圧のゼロク
ロス点を検出するゼロ電圧検出手段と、加熱系に流れる
電流のゼロクロス点を検出するゼロ電流検出手段とを設
け、これらゼロ電圧及びゼロ電流の両検出手段の出力か
らゼロ電圧点とゼロ電流点との位相角を測定することに
より、加熱系の温度を測定するようにしたものである。
【０００６】上記の電圧、電流の各ゼロクロス点の位相
角は、アナログ量として出力させることも出来るが、ク
ロックパルスのカウントによるディジタル処理によって
測定するのが好ましい。また、この位相角は加熱系の温
度に対応して変化するが、測定した位相角が予め設定し
た値から外れると、後段の温度設定出力部がスィッチ手
段を制御し、加熱系の温度を一定に保持するようにして
ある。
角は、アナログ量として出力させることも出来るが、ク
ロックパルスのカウントによるディジタル処理によって
測定するのが好ましい。また、この位相角は加熱系の温
度に対応して変化するが、測定した位相角が予め設定し
た値から外れると、後段の温度設定出力部がスィッチ手
段を制御し、加熱系の温度を一定に保持するようにして
ある。
【０００７】
【作用】ケーブル、パイプ又は発熱体等加熱系の材質は
銅、鋼、アルミニューム或いはこれらの合金で、いずれ
も温度が上昇すれば抵抗が増加する性質を有し、その増
加割合は１℃当り０．４〜０．７％とかなり大きな値を
示す。一方絶縁体の誘電率や通電路の透磁率は、数十度
程度の温度変化範囲では無視できる程小さい。
銅、鋼、アルミニューム或いはこれらの合金で、いずれ
も温度が上昇すれば抵抗が増加する性質を有し、その増
加割合は１℃当り０．４〜０．７％とかなり大きな値を
示す。一方絶縁体の誘電率や通電路の透磁率は、数十度
程度の温度変化範囲では無視できる程小さい。
【０００８】従って、これら加熱系を電気的にみれば、
リアクタンスが略一定で、抵抗が温度によって変化する
可変インピーダンス素子とみなすことができる。このた
め、上記加熱系に交流を印加すれば、電圧と電流との間
に位相角が存在することになり、しかもこの位相角は加
熱系の温度に対応していることになる。
リアクタンスが略一定で、抵抗が温度によって変化する
可変インピーダンス素子とみなすことができる。このた
め、上記加熱系に交流を印加すれば、電圧と電流との間
に位相角が存在することになり、しかもこの位相角は加
熱系の温度に対応していることになる。
【０００９】即ち、加熱系に印加された電圧と電流の位
相角を知ることにより、加熱系の温度を測定することが
できるが、加熱系のインピーダンスは非線形要素が多
く、電圧、電流の各波形は歪んだものになる。これらの
影響による測定誤差を無くすために、上記電圧と電流の
各瞬時値が正から負、又は負から正に変化する点、いわ
ゆるゼロクロス点を検出して位相角を測定し、精度の高
い温度測定を行うものである。
相角を知ることにより、加熱系の温度を測定することが
できるが、加熱系のインピーダンスは非線形要素が多
く、電圧、電流の各波形は歪んだものになる。これらの
影響による測定誤差を無くすために、上記電圧と電流の
各瞬時値が正から負、又は負から正に変化する点、いわ
ゆるゼロクロス点を検出して位相角を測定し、精度の高
い温度測定を行うものである。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の１実施例であって、交流電
源１はゼロ電圧検出手段２と、ケーブル５、パイプ６及
び分流器７を経てゼロ電流検出手段３に夫々印加され
る。また、ゼロ電圧検出手段２とゼロ電流検出手段３で
検出された各ゼロクロス点の出力を受けて位相角を測定
する位相角測定手段４が、これら両検出手段２、３の次
段に設けられている。
源１はゼロ電圧検出手段２と、ケーブル５、パイプ６及
び分流器７を経てゼロ電流検出手段３に夫々印加され
る。また、ゼロ電圧検出手段２とゼロ電流検出手段３で
検出された各ゼロクロス点の出力を受けて位相角を測定
する位相角測定手段４が、これら両検出手段２、３の次
段に設けられている。
【００１１】尚、位相角測定手段４の後段には、温度設
定出力部８と、該出力部８によってパイプ６への電源印
加を制御するスィッチ手段１０が設けられている。ま
た、タイマー手段９は単独或いほ温度設定出力部８に信
号を送って、一定時間毎にスィッチ手段１０をごく短時
間（交流電源の数サイクル程度）閉じさせる。
定出力部８と、該出力部８によってパイプ６への電源印
加を制御するスィッチ手段１０が設けられている。ま
た、タイマー手段９は単独或いほ温度設定出力部８に信
号を送って、一定時間毎にスィッチ手段１０をごく短時
間（交流電源の数サイクル程度）閉じさせる。
【００１２】このスィッチ手段１０が閉じているとき、
パイプ６等の加熱系に印加される電圧のゼロクロス点
は、ゼロ電圧検出手段２の出力の立上り、又は立下り点
として検出される。同様に、加熱系に流れる電流のゼロ
クロス点は、ゼロ電流検出手段３の出力の立下り、又は
立下り点として検出される。
パイプ６等の加熱系に印加される電圧のゼロクロス点
は、ゼロ電圧検出手段２の出力の立上り、又は立下り点
として検出される。同様に、加熱系に流れる電流のゼロ
クロス点は、ゼロ電流検出手段３の出力の立下り、又は
立下り点として検出される。
【００１３】従って、電圧と電流の位相角は、上記両検
出手段２、３の夫々の出力の立上り、又は立下り点の間
の時間差として測定することができる。
出手段２、３の夫々の出力の立上り、又は立下り点の間
の時間差として測定することができる。
【００１４】図２は、加熱系に印加された電圧ｖと加熱
系に流れる電流ｉの各交流波形の一例を示し、電圧ｖが
正の半波の区間であるとき、図１に示す抵抗２３を介し
てトランジスタ２１にベース電流が流れて、このトラン
ジスタ２１がオンする。また、電圧ｖが負の半波の区間
であるとき、ダイオード２２がオンし、トランジスタ２
１がオフする。
系に流れる電流ｉの各交流波形の一例を示し、電圧ｖが
正の半波の区間であるとき、図１に示す抵抗２３を介し
てトランジスタ２１にベース電流が流れて、このトラン
ジスタ２１がオンする。また、電圧ｖが負の半波の区間
であるとき、ダイオード２２がオンし、トランジスタ２
１がオフする。
【００１５】従って、図３のように電源１の電圧ｖの正
の半波の区間で「０」、負の半波の区間で「１」の検出
パルスＰがトランジスタ２１のコレクタから得られる。
の半波の区間で「０」、負の半波の区間で「１」の検出
パルスＰがトランジスタ２１のコレクタから得られる。
【００１６】ゼロ電流検出手段３も同様な構成であっ
て、ベースが接地側端子に接続されるとともに、ダイオ
ード３２によりほぼ接地電位にクランプされた検出トラ
ンジスタ３１を備えている。
て、ベースが接地側端子に接続されるとともに、ダイオ
ード３２によりほぼ接地電位にクランプされた検出トラ
ンジスタ３１を備えている。
【００１７】このトランジスタ３１は、加熱系を流れる
交流電流ｉに応答し、図４に示すように、電流ｉの正の
半波の区間では「０」、負の半波の区間では「１」の検
出パルスＱを、そのコレクタから出力する。
交流電流ｉに応答し、図４に示すように、電流ｉの正の
半波の区間では「０」、負の半波の区間では「１」の検
出パルスＱを、そのコレクタから出力する。
【００１８】ところで、加熱系のインピーダンスをＺ、
抵抗をＲ、リアクタンスをＸとすれば、位相角φは、下
記の数式１で表わされる。
抵抗をＲ、リアクタンスをＸとすれば、位相角φは、下
記の数式１で表わされる。
【００１９】
【数１】
【００２０】上記の数式において、加熱系が低温状態で
は抵抗Ｒが小、従って位相角φは大であり、他方加熱系
が高温状態では抵抗Ｒが大、従って位相角φは小とな
る。故に、加熱系に印加される電圧、流れる電流の対応
する立上り点又は立下り点の間の区間を測定して位相角
を得、加熱系の温度を測定することができる。
は抵抗Ｒが小、従って位相角φは大であり、他方加熱系
が高温状態では抵抗Ｒが大、従って位相角φは小とな
る。故に、加熱系に印加される電圧、流れる電流の対応
する立上り点又は立下り点の間の区間を測定して位相角
を得、加熱系の温度を測定することができる。
【００２１】これら電圧、電流の立上り点又は立ち下り
点の区間測定は、周知の論理演算回路技術により多種多
様に可能である。
点の区間測定は、周知の論理演算回路技術により多種多
様に可能である。
【００２２】図５は、加熱系の電流路に変流器１１を設
け、この２次側をゼロ電流検出手段３に接続したもので
ある。
け、この２次側をゼロ電流検出手段３に接続したもので
ある。
【００２３】図６は、交流電源１と加熱系の電源路１２
間に電力調節器１３を介設し、前記の温度設定出力部８
によりこの電力調節器１３を制御して、加熱系の温度を
調節するようにしたものである。また、電力調節器１３
は加熱系の消費電力が小さい場合はスライド式、大きい
場合は誘導式の電圧調節器が適している。
間に電力調節器１３を介設し、前記の温度設定出力部８
によりこの電力調節器１３を制御して、加熱系の温度を
調節するようにしたものである。また、電力調節器１３
は加熱系の消費電力が小さい場合はスライド式、大きい
場合は誘導式の電圧調節器が適している。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の温度測定方
法は、加熱系に印加される電圧と、加熱系に流れる電流
の、夫々ゼロクロス点を検出して、これら両ゼロクロス
点の出力で位相角を測定するようにしたので、加熱系に
流れる電流値を測定する必要が無く、装置を簡単なもの
に構成できる。さらに、電圧、電流の波形歪と無関係に
精度の高い温度測定値を得ることができる利点がある。
法は、加熱系に印加される電圧と、加熱系に流れる電流
の、夫々ゼロクロス点を検出して、これら両ゼロクロス
点の出力で位相角を測定するようにしたので、加熱系に
流れる電流値を測定する必要が無く、装置を簡単なもの
に構成できる。さらに、電圧、電流の波形歪と無関係に
精度の高い温度測定値を得ることができる利点がある。
【図１】電力加熱装置の一実施例を示した説明図であ
る。
る。
【図２】加熱系に印加される電圧と、加熱系に流れる電
流の波形図である。
流の波形図である。
【図３】ゼロ電圧検出手段の出力を示した説明図であ
る。
る。
【図４】ゼロ電流検出手段の出力を示した説明図であ
る。
る。
【図５】電力加熱装置の別の実施例を示した説明図であ
る。
る。
【図６】電力加熱装置のさらに別の実施例を示した説明
図である。
図である。
１ 交流電源 ２ ゼロ電圧検出手段 ３ ゼロ電流検出手段 ４ 位相角測定手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年６月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【数１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 図５は、加熱系の電流路にリアクタンス
回路１２、変流器１１を設け、この２次側をゼロ電流検
出手段３に接続したもので、コイル又は／及びコンデン
サで構成のリアクタンス回路１２は、加熱系が短くて自
身のリアクタンスＸが少ない場合に上記位相角の検出に
有効である。
回路１２、変流器１１を設け、この２次側をゼロ電流検
出手段３に接続したもので、コイル又は／及びコンデン
サで構成のリアクタンス回路１２は、加熱系が短くて自
身のリアクタンスＸが少ない場合に上記位相角の検出に
有効である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 図６は、交流電源１を電力調節器１３を
介して、リアクタンス回路１２を並列接続した加熱系の
電源路に供給するようにしたもので、前記の温度設定出
力部８によりこの電力調節器１３を制御することにより
加熱系の温度を調節するようにしたものである。この電
力調節器１３は加熱系の消費電力が小さい場合はスライ
ド式、大きい場合は誘導式の電圧調節器が適している。
介して、リアクタンス回路１２を並列接続した加熱系の
電源路に供給するようにしたもので、前記の温度設定出
力部８によりこの電力調節器１３を制御することにより
加熱系の温度を調節するようにしたものである。この電
力調節器１３は加熱系の消費電力が小さい場合はスライ
ド式、大きい場合は誘導式の電圧調節器が適している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (1)
- 【請求項１】 電気抵抗を有するケーブル、パイプ又は
発熱体等の加熱系に交流電力を供給して加熱する装置に
おいて、加熱系に印加する電圧のゼロクロス点を検出す
るゼロ電圧検出手段と、加熱系に流れる電流のゼロクロ
ス点を検出するゼロ電流検出手段と、上記ゼロ電圧及び
ゼロ電流の両検出手段の次段に位相角測定手段とを具備
し、前記加熱系に供給された電圧のゼロ電圧点と、電流
のゼロ電流点との差の位相角によって加熱系の温度を測
定するようにしたことを特徴とする電力加熱装置の温度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41861890A JPH05240715A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 電力加熱装置の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41861890A JPH05240715A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 電力加熱装置の温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05240715A true JPH05240715A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=18526420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41861890A Pending JPH05240715A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 電力加熱装置の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05240715A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105185053A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 国网上海市电力公司 | 一种室内电流致热型设备温度报警方法 |
| US9599652B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-03-21 | Pr Electronics A/S | System and method for detection of wire breakage |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP41861890A patent/JPH05240715A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9599652B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-03-21 | Pr Electronics A/S | System and method for detection of wire breakage |
| CN105185053A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 国网上海市电力公司 | 一种室内电流致热型设备温度报警方法 |
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