[发明专利]功率因数计测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对具有电感负载的电路中的消耗功率的功率因数进行计测的装置，尤其涉及一种利用了磁性膜的磁阻效应的功率因数计测装置。

背景技术

在使用交流电源来驱动具有电抗成分的负载的情况下，电压与电流产生相位差。由于该相位差，所消耗的功率产生有功功率和无功功率。无功功率的增大导致不能有效利用电源，因此当然期望降低无功功率的增大而增加有功功率。

相对于从电源供给的功率将有功功率的比例称为功率因数，通常以cosθ表示。在此，θ为电流-电压的相位差。为了尽可能增大有功功率，需要计测功率消耗电路中的功率因数，以功率因数增大的方式调整电路。尤其是，出于节能这种观点，对于功率因数的显示，直接显示当前的运转效率，提高功率因数而以有效运转为目标，并且期望直接计测功率因数。

然而，在大多情况下通过计测无功功率来进行电路所消耗的功率的功率因数的计测。这是通过取相位彼此相差90°的电压、电流信号的积来求出。在该90°的相移中使用了变压器、积分电路等要素。但是，这种方法会产生在负载变动时无功功率的计算变得复杂这种问题。

为了解决该问题，在专利文献1中，具备：采样机构，其对交流电路的电压及电流进行采样；存储机构，其按每个采样点而存储由上述采样机构采样得到的电压数据及电流数据；和模拟无功功率运算机构，其根据由上述存储机构存储的电压数据及电流数据来运算无功功率，上述存储机构将上述电压数据及电流数据以同相位存储一个周期量，上述模拟无功功率运算机构对由上述存储机构存储的规定周期量的电压数据及电流数据分别循环地乘以各采样点的电流数据和相位相差90°的采样点的电压数据，根据这些乘积值的平均来运算无功功率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-074788号公报

发明内容

当出于节能的观点、将功率利用于驱动汽车等移动体时，需要在各种部位计测功率因数。为了应对这种需求，需要具有小型传感器和简单的计测部的功率因数计测装置。

专利文献1中公开的功率因数测定装置能够以比较简单的结构运算无功功率，但需要对交流电路的电压及电流进行采样的采样机构，计测装置尤其是传感部分的大小无法变小。另外，当在电路连接之后要配置电流的采样机构时，需要夹持连接线，从而产生不容易对以埋入方式配设于壁等的槽中的连接线来配置采样机构的问题。而且，在专利文献1的方法中，还存在无法直接测定功率因数的问题。

本发明是鉴于上述问题而考虑到的，是一种利用磁性膜所具有的磁阻效应的功率因数计测装置。更具体地说，本发明的功率因数计测装置测定在经由连接线与电源相连接的负载中消耗的功率的功率因数，该功率因数计测装置的特征在于，具有：

一对连结端，其用于与上述负载并联地连结于上述电源；

功率因数传感部，其包括：基于同一外部磁场而产生的电阻变化不同的两个磁性元件、输出上述两个磁性元件的差动电压的一对计测端子、与上述一对连结端相连接的一对传感端子；

电压检测部，其计测上述计测端子间的电压；

低通滤波器，其与上述电压检测部的输出相连接；

高通滤波器，其与上述电压检测部的输出相连接；

整流器，其与上述高通滤波器相连接；以及

除法机构，其将上述低通滤波器的输出与上述整流器的输出相除。

发明效果

本发明的功率因数计测装置具有非接触(原理)、容易设置(超小型、薄型)、节能(计测时的耗能小)等、磁性薄膜功率传感器的优点，在感应电动机的细节部分中能够直接计测功率因数。因此，能够使功率消耗状况可视化，通过将其应用于感应电动机等具有电抗要素的电路，能够与运转状况、负载状况相应地进行节能驱动控制。

附图说明

图1是表示本发明的功率因数计测装置的结构图。

图2是表示本发明的功率因数传感部的放大图。

图3是表示本发明的第一磁性元件的动作原理的图。

图4是表示本发明的第二磁性元件的动作原理的图。

图5是表示其他第一磁性元件的构造图。

图6是表示其他第二磁性元件的构造图。

图7是表示使用了螺旋条纹式(Barber's pole)的磁性元件的功率因数传感部的结构图。

图8是表示使用了螺旋条纹式的磁性元件的功率因数计测装置的结构图。

图9是表示使用了其他结构的磁性元件的功率因数计测装置的结构图。

具体实施方式