JPS60718Y2 - 計量装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えば電力の取引に使用される電子式電力量
計における現子表示を実現するための計量装置に関する
。

電子式電力量計は円板の回転する誘導形の電力量計に比
して高性能、長寿命および小形軽量であるために開発さ
れつつある。

この電子式電力量計としては、電圧、電流のいわゆる和
差２乗差方式によって電力をこれに比例した直流電流に
変換しこの直流電流をＩ−Ｆコンバータでパルス周波数
に変換し、更にこのパルス周波数を分周器により電力に
比例する適当なパルスに分周し、このパルスに基づいて
クマドリ型同期電動機を駆動し脱字表示機構で電力量を
表示することが知られている。

ところで、このようなりマトリ型同期電動機を用いて測
定量を視学表示する従来装置としては本出願人より既に
出願され公開（特開昭５ｌ−７２４５６）されている。

この従来装置は第１図に示すように構成されている。

すなわち、第１図において１は脱字表示機構、２は歯車
列、３は永久磁石回転子を有する２線式クマドリ型同期
電動機（以下単にモータと記す）、４はモータ３の駆動
用回路である。

モータ３は第２図に示すように、円筒形の周辺上に１幅
の磁性を有する永久磁石回転子Ｃ１〜Ｃ１６と、この永
久磁石回転子Ｃ１〜Ｃ１６と図示してない励磁コイルと
の間に挿入される固定子ａ１〜ａ６．ｂ１〜ｂ６とを有
し、固定子ａ□、ａ２．ａ４．ａ３およびｂｌ。

ｂ６にはクマドリ板が取付けられている。

駆動回路４において、９は交流電源、９１は電源トラン
ス、１０は整流器、１１は平滑用コンデンサ、１２〜１
５は増幅用トランジスタ、１６はモータ３の励磁コイル
リアクタンスによるサージ電圧吸引用コンデンサ、１７
，１８はそれぞれトランジスタ１３および１５の過電圧
保護用ダイオードである。

１９〜２６はそれぞれ抵抗を示し、抵抗２２はトランジ
スタ１３および１６が同時に導通した際の短絡保護用抵
抗である。

十は正極性、−は負極性、０は零単位を示す。

入力端子４１，４２には電力量に比例したパルスが分周
器を介して供給されるが、この分周器は冒頭部分で述べ
たものと同一であり、この他の電子式電力量計の構成に
ついては図示してない。

入力端子４１，４２に入力パルスが無いと仮定すると、
トランジスタ１２はベース電流が流れないので不導通で
ある。

トランジスタ１２のコレクタは抵抗２１を介してトラン
ジスタ１３のベースに接続されており、トランジスタ１
２が不導通であればトランジスタ１３はそのベース電流
が流れないので不導通状態にある。

これにより＋側よりモータ３に流れる電流は断たれてい
る。

一方、トランジスタ１４はそのベースが抵抗２４により
一側ヘバイアスされているのでトランジスタ１４にはベ
ース電流が流れてトランジスタ１４は導通する。

このトランジスタ１４のコレクタは抵抗２６を介してト
ランジスタ１５のベースに接続されており、トランジス
タ１５のベースに電流が流れるのでトランジスタ１５は
導通している。

従ってモータ３には抵抗２２とトランジスタ１５を介し
て図に示す矢印とは逆方向に電流が流れている。

このような電流がモータ３に流れた際、モータ３の励磁
コイルによりモータの固定子は第２図ａに示ずように固
定子ａ１〜ａ６がＳ極、固定子ｂ□〜ｂ６がＮ極に磁化
される。

このときモータ３の固定子ａ１〜ａ６．ｂ１〜ｂ６と回
転子Ｃ□〜Ｃ１６の各磁極間における吸引力と反発力と
は等しく、従って回転トルクが零であるので回転子は停
止している。

次に入力端子４１，４２に入力パルスが入ると、トラン
ジスタ１４のベース電位が抵抗２３によって＋側に変位
してベース電流が流れなくなりトランジスタ１４は不導
通となる。

このトランジスタ１４が不導通になることによりトラン
ジスタ１５のベース電流も流れなくなり、トランジスタ
１５が不導通となリモータ３を介して一側へ流れる電流
を断つ。

他方、トランジスタ１２は抵抗１９を介してベース電流
が流れるので導通し、これによりトランジスタ１３のベ
ースにも電流が流れるためにトランジスタ１３が導通す
る。

このトランジスタ１３の導通によってモータ３には＋側
から矢印方向に電流が流れる。

この電流によりモータ３の励磁コイルには前記とは逆方
向の励磁電流が流れるために、固定子ａａｙ ａｓはＮ
極にまた固定子ｂ２．ｂ３．ｂ６．ｂ６ハＳ極に磁化さ
れる。

しかしクマドリ板の取付けられた固定子ａ１．ａ２．ａ
４．ａ５．ｂ１．ｂ４ハ磁束の位相カクマドリ板を取付
けない固定子ａ３．ａ６．ｂ２．ｂ３゜ｂｓ＝ ｂｅの
磁束の位相に対してクマドリ板に流れる短絡電流の反作
用磁界の影響により遅れ、固定子ａ１？ ａ４ｔ ａｓ
はＳ極にまた固定子ｂ１．ｂ４ハＮ極に磁化されたまま
である。

このために各磁極間の吸引力と反発力との平衡がくずれ
て回転子のための回転トルクを生じ、回転子は時計方向
に回転を始める。

次にクマドリ板を付けた固定子の磁束位相とクマドリ板
を付けない固定子の磁束位相とが同相になると、各固定
子ａ１〜ａ６．ｂ１〜ｔ４第２図Ｃに示すように固定子
ａ□〜曳がＮ極にまた固定子ｂ０〜ｂ６がＳ極となる。

そして回転子が３６０°／１６だけ時計方向に回転した
際各固定子と回転子の磁極間の吸引力、反発力が等しく
なり回転トルクが零となって回転子は停止する。

次に入力端子４１，４２に入力パルスがなくなるとトラ
ンジスタ１２，１３は不導通となりトランジスタ１４，
１５が導通しモータ３に流れる電流が矢印方向とは逆方
向に流れる。

このためにモータ３の励磁コイルには前記とは逆方向の
電流が流れて第２図ｄに示すように固定子ａ３．ａ６は
Ｓ極にまた固定子ｈｔ ｂ３ｔ Ｅ５ｔ ｈがＳ極に磁
化されるが、クマドリ板を取付けられた固定板ａ□、ａ
２゜ａ４．ａ５はＮ極にまた固定子ｂ１．ｂ４はＳ極に
磁化されたままである。

よって各固定子間の磁束位相の差により回転トルクが発
生し、回転子が回転を始める。

そして第２図ｅに示すように固定子ａ１〜ａＧがＳ極に
また固定子ｂ□〜賜がＮ極に磁化されて回転子が３６０
°／１６だけ回転すると回転トルクが零になり回転子は
停止する。

モータ３の回転子は入力パルスの立上りにおいて１／１
昭転し入力パルスの立下りにおいて１／１８転する。

入力パルスは測定量即ち使用電力に比例しているので、
測定量が大きければ一定時間内のパルス数が多くなり、
測定量が小さければ一定時間内のパルス数は少なくなる
。

モータ３の回転角は入力パルス数に比例しており、測定
量が大きければ回転が速くなリ、測定量が小さければ回
転が遅くなり、このモータ３の回転は歯車列２を介して
計量機構１に伝達され測定量を視学表示される。

このような従来装置においては、パルス入力が無いとき
でもモータ３の励磁コイルには電流が流れているために
駆動用回路の消費電流は非常に大きい。

ところで、電子式電力量計では測定電圧と測定電流の積
を求めるのであるが、この測定電圧、測定電流をそのま
ま電子回路に入力することはできないので、電子回路に
適合した微少電、圧、電流に変換しなければならない。

このために補助計器用変成器（以下単に変成器という）
および補助計器用変流器を必要とする。

この他に電子回路に直流電源を供給するための電源トラ
ンスも必要である。

そして普通りラスの電子式電力量計ではコストとの兼ね
合いで電源用トランスと変成器を兼用することが考えら
れている。

しかも小型のトランスにするほど低コストであると言え
る。

しかし、電子回路および前記したモータ３の駆動用回路
４の消費電流が大きいと変成器兼電源用トランスの磁気
飽和がおきやすく、１次電圧に比例した２次電圧を得る
という変成器の特性が損なわれ、電子式電力量計の特性
が悪化する。

更にモータ３の駆動用回路４の消費電流が大きい場合に
は回路の電圧降下が大きいためにモータ３が回転しなく
なるという問題が生じる。

電力を測定する計量部分の電子回路の電力損失はモータ
３の駆動用回路４の電力損失と比べれば微少であり、変
成器の特性を多少劣化させることがあっても電力量計の
特性が規格をオーバーしてしまうほどではない。

しかしながら従来装置のような駆動用回路４を用いると
、モータ３の励磁コイルに常時励磁電流を流すために電
力損失が大きく変成器の特性を劣化させてしまう欠点を
有する。

そこで本考案の目的はこのような従来装置の特つ欠点を
除去することにあり、モータ駆動用回路の電力損失が小
さく電子式電力量計の特性を向上できる装置を提供する
ことにある。

この目的は本考案によれば、測定量に比例した周期のパ
ルスを得るための電子回路、この電子回路より得られる
パルスを受けて永久磁石回転子を有するクマドリ型同期
電動機を駆動するための駆動用回路および前記クマドリ
型同期電動機の出力が伝達され前記測定量を視学表示す
るための視学表示機構を有し、前記電子回路もしくはク
マドリ型同期電動機の電源用トランスと測定量を電子回
路に適合した微少電圧に変換する計器用変成器とを共用
のトランスで構成するようにした計量装置において、前
記駆動用回路は電子回路からのパルスを微分して間欠的
な交電直流パルス変換するように構成することにより遠
戚される。

このような本考案によればクマドリ型同期電動機には測
定量に比例した同期のパルス入力があった場合にのみ電
流が流れるようにすることができるので電力損失を抑え
ることが可能である。

また本考案における駆動用回路の電源供給側にはクマド
リ型同期電動機の電源間に接続されたそれぞれのコンデ
ンサおよびこれらのコンデンサの両端に接続されたそれ
ぞれのツェナーダイオードを有し、前記各コンデンサが
それぞれ抵抗を介して充電されるように構成することに
より、クマドリ型同期電動機に電流が流れるときの電源
電圧の降下を防止することができ、更に測定量が小さい
場合におけるコンデンサの電圧を一定に規制し電源電圧
を一定にできる利点を有する。

次に本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第３図は本考案の一実施例を示す電子式電力量計の要部
回路図である。

第３図において、５１は測定ライン１ｓ、ＩＬに一次巻
線が接続された変成器兼電源トランス、５２は変成器用
２次巻線、５３は電源用の２次巻線、５４は整流器、５
５および５６はコンデンサである。

これらの整流器５４およびコンデンサ５５，５６によっ
て正負の極性の直流電源が形成され、電子式電力量計の
計量部５８へ供給される。

また計量部５８には変成器の２次巻線５２によって１次
電圧に比例した電圧が、また変流器５７および負担抵抗
５９によって１次電流に比例した電圧がそれぞれ加えら
れる。

計量部５８では電圧と電流の積即らタイオードアレイ折
線近似回路からなる２乗素子を用いて和差２乗回路で電
力を求め、これを電力に比例したパルス周波数に変換す
る。

このパルスは次段の分周回路５０に加えられ、適当な周
波数に分周される。

この分周回路１０はＣＭＯ３−ＩＣによって構成される
。

モータ６３の駆動用回路は、コンデンサ６１、抵抗７０
からなる微分回路、４個の増幅用トランジスタＴ、〜Ｔ
１、サージ電圧吸収用コンデンサからなり、この駆動用
回路の電源供給側にはツェナーダイオード６８，６９、
コンデンサ６６．６７、抵抗６４，６５が接続されてい
る。

分周回路５０からの出力パルスはコンデンサ６１で微分
され、分周回路５０の出力パルスの立上りおよび立下り
に応じて正負の微分パルスを得る。

この微分パルスのうち正の微分パルスによりトランジス
タＴ１が導通し、これによりトランジスタＴ２も導通す
る。

よってモータ６３には実線矢印方向に電流が流れる。

−力負の微分パルスによりトランジスタＴ３のベースが
負に引かれることにより導通し、トランジスタＴ４も導
通する。

よってモータ６３にはトランジスタＴ４を介して破線矢
印方向に電流が流れる。

前記分周回路５０の出力（第１図のＡ点）の波形は使用
電力が一定とすれば第４図のＡに示すようになる。

これをコンデンサ６１によって微分すると第４図のＢに
示すような正、負の微分波形が得られ、これを４ケのト
ランジスタＴ１〜Ｔ、で増幅および整形する。

従ってモータ６３の励磁コイルには第４図のＣに示すよ
うな波形の電流が印加され、モータ６３はステップ駆動
をする。

コンデンサー１２はステップ駆動時の励磁コイルに発生
するサージ電圧吸収用コンデンサである。

モータ６３の駆動用回路の電源は計量部６８の電源をそ
のまま使用すると電源のインピーダンスが高いのて、第
４図のＣに示すような電流がモータ６３に流れるとぎ電
源電圧がかなり降下してしまい計量部分に与える影響が
大きく、精度が維持できない。

そのため抵抗６４，６５、コンデンサ６６．６７を挿入
しモータ６３に電流が流れないとき抵抗６４，６５を介
して除々に電流を流し、コンデンサ６６．６７にそれぞ
れ電荷を蓄わえておく。

モータ６３の励磁コイルに第４図のＣに示すような電流
が印加されると、モータ６３のインピーダンスが低いの
でコンデンサ６６．６７に蓄わえられた電荷によって大
きい電流が流れるが抵抗６４，６５が入っているので計
量部分の電源への影響は微少である。

次に計量している電力が大きいとモータ６３が頻繁に回
転し、電力が微少のときはモータ６３は殆ど回転しない
。

従ってモータ６３が頻繁に回転しているときは、電源の
負担が大きく計量部の電源電圧が下がりがちであるがモ
ータ６３が回転しないときは電源の負担はほとんど零に
近い。

すると、電力が大きい時は計量部分の電圧が下がり、電
力軽負荷になるほど電圧が上昇する。

これはやはり電力量計の特性に影響し好ましくない。

このため、モータ電源のコンデンサ６６．６７の両端に
ツェナーダイオード６８，６９を挿入している。

これは軽負荷になってコンデンサ６６．６７の電圧が上
昇したとき一定の電圧に規制し、抵抗６４．６５にある
程度の電流を流して計量部の電圧を一定にする。

なお、本考案におけるモータ６３ではトルクが小さいの
であるが、視学表示機構（第１図に示す）を駆動する程
度のトルクは容易に得られる。

また、パルス入力がない場合にはモータ６３の励磁コイ
ルには電流が流れていないので、外部から大きな回転力
が加わると回転する。

しかしながら、通常の電力量計の使用においてこのよう
な外部力が加わることはなく、また振動等が生じたとし
てもモータ６３の出力は歯車列、視学表示機構の負荷に
より容易に回転することはない。

以上のような本考案によれば、モータ６３の励磁コイル
にはパルス入力があった場合にのみ電流が流れるように
したのでモータの駆動用回路の電力損失は極めて小さく
することができ、これにより計器用変成器と電源用トラ
ンスとを一つのトランスで兼用できる。

これにより電子式電力量計のコストの低減を計れる利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の要部構成図、第２図はクマドリ型同
期電動機の動作説明図、第３図は本考案の一実施例を示
す要部回路図、第４図は波形図である。 １：視学表示機構、３，６３：クマドリ型同期電動機、
５０：分周回路、５１ニドランス、５２：計器用変成器
、５３：電源用トランス、５８：計量部、６１，６２，
６６．６７：コンデンサ、６４，６５，７０〜７５：抵
抗、６８，６９：ツェナーダイオード、Ｔ１〜Ｔ、：ト
ランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 測定量に比例した周期のパルスを得るための電子回
   路、この電子回路より得られるパルスを受けて永久磁石
   回転子を有するクマドリ型同期電動機を駆動するための
   駆動用回路および前記クマドリ型同期電動機の出力が伝
   達され前記測定量を視学表示するための脱字表示機構を
   有し、前記電子回路もしくはクマドリ型同期電動機の電
   源用トランスと測定量を電子回路に適合した微少電圧に
   変換する計器用変成器とを共用のトランスて構成するよ
   うにした計量装置において、前記駆動用回路は電子回路
   からのパルスを微分して間欠的な交電直流パルスに変換
   するようにしたことを特徴とする計量装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の計量装置に
   おいて、前記駆動用回路の電源供給側にはクマドリ型同
   期電動機の電動機の電源間に接続されたそれぞれのコン
   デンサおよびこれらのコンデンサの両端に接続されたそ
   れぞれのツェナーダイオードを有し、前記各コンデンサ
   がそれぞれ抵抗を介して充電されるようにした計量装置
   。