プレシジョンパワースコープ PX8000

Power meets precision -緻密な電力測定へ-

Power meets precision

緻密な電力測定へ

パワーエレクトロニクス技術の発展に伴い、電気エネルギー変換が行われるあらゆる分野では、マイクロコントローラによるエレクトロニクス制御が行われています。そして、測定器に対しても従来とは異なる電力測定技術、解析機能が求められるようになってきました。

電力測定用途として一般的に広く使用されている電力計は、比較的緩やかに変化する測定対象には適していますが、短時間で急激に変化する動的特性の評価や、駆動周波数が高い測定対象に対しては必ずしもマッチしていませんでした。他方、オシロスコープは高速波形の観測を得意とするものの、精度よく測定するようには設計されていないため、測定値には大きな誤差を含んでいました。さらに、オシロスコープでは、電力測定に関して信頼性を裏 付けるトレーサビリティがないことから本質的な課題もありました。

PX8000は、これら2つの測定器のそれぞれの長所を備えた「プレシジョンパワースコープ」です。従来の測定器では困難だった、急速な動きを伴う機器や、高い周波数で駆動される機器の高精度な電力測定が可能となります。

Focus on precision

緻密さへのこだわり

PX8000は、高性能な波形捕捉技術と演算機能により、高精度な電力演算を可能にしています。その主な特長は以下のとおりです。

多入力波形の同時表示
電圧、電流、電力の瞬時波形を12個まで同時に表示できます。これにより、機器の瞬時の変化を視覚的に把握できます。

過渡変動の詳細な解析
測定開始と終了までの期間をカーソルで指定し、その区間の各種電力パラメータを測定します。

トレンド演算
1サイクルごとの実効値、平均値整流実効値校正、直流値、周波数のトレンドを演算し、波形表示する機能を標準装備しています。

デスキュー位相補正
高電圧、大電流の測定時に用いられるプローブ/センサーを使用する際に、電圧入力と電流入力間の位相差を補正できます。

高速、絶縁テクノロジー
isoPRO_TM

PX8000は、光ファイバーを駆使したisoPROテクノロジを用いて、高速ADコンバータのクロックデータの絶縁伝送を実現しています。
YOKOGAWAのこの最新技術は、高電圧、大電流、高速動作が求められている高効率インバータなど、最新の省エネ技術の開発現場で威力を発揮します。

過渡電力測定とその解析

PX8000は、過渡的な電力変動の測定に際し、斬新な解析機能を提供します。

瞬時電力の同時演算

PX8000は電圧波形、電流波形に加え、瞬時電力波形を同時に演算します。
瞬時電力波形は、同じタイミングでサンプリングされた電圧波形と電流波形の積によって得られます。
本機能は標準装備されていますので、他の特別な設定は不要です。
表示された全区間の波形から求められる電力データ*は、数値画面上に表示されます。
瞬時電力の値は、カーソル機能によって読み取ることが可能です。

*ゼロクロスなどの平均区間の設定により値が異なります。
また、波形表示される測定期間は、アクイジションメモリーと時間軸設定により決定されます。

1サイクルごとのトレンド電力演算

最大4Mポイントのユーザー定義演算機能（波形演算、以降MATH）を用いることで、1サイクルごとの電力のトレンド波形の演算が可能です。
得られた波形から、カーソルを用いることで指定された区間の平均値を求めることができます。
機器の電源投入などの起動時は電力評価において大変重要な評価項目となります。
特に照明機器やモーターなどの回転機器の解析においては、1サイクルごとのトレンド電力演算が威力を発揮します。

カーソルで指定された区間の波形パラメータ自動演算

画面に表示される波形の全区間データから得られる測定値は、数値画面に表示されますが、指定区間の演算は波形パラメータの自動測定機能（MEASURE）で実現できます。
両者はそれぞれ設定が可能です。また、多くの演算項目を設定できます。
たとえば、コピー機、複合機などの動作には何種類かのモード（スリープ、IHローラーの予熱、あるいはコピー動作）がありますが、各モードの消費電力の測定とその削減には、カーソル間の演算機能が威力を発揮します。

カーソル区間の電力数値パラメータ演算

カーソルによる特定区間の、電力に関連する各種数値パラメータを、数値画面に表示させました。機器の起動時や電源投入時などの、電圧値・突入電流・電力値を同時に演算できますので、変動する電力を評価する際の効率化が図れます。

X-Y表示によるS-Tカーブ

X-Y表示を活用することで、モーターのトルクと回転速度の測定データから、特性グラフ「S-Tカーブ」を表示できます。この評価結果でモーター特性を確認できます。
また、機器の入力と出力の波形を観測することで位相解析が可能です。

異常現象の波形データ捕捉

繰り返し測定をする場合、表示された異常現象を見てからSTOPキーを押しても、画面にはデータは残っていません。
ヒストリ機能は、内蔵されているロングメモリーを分割して、最大1,000枚の“ヒストリ（履歴）データ”を自動的に保存し、再表示、演算できる機能です。
異常波形だけを取り出したいときには、条件を設定して検索することもできます。
画面内に四角い検出ゾーンを作成し、そのゾーンを通るか通らないかで異常現象を抽出できます。
また、振幅などのパラメータで抽出することも可能です。測定時にヒストリ機能を意識する必要はありません。
測定後にいつでも呼び出すことが可能です。呼び出された波形でズームやパラメータ演算も可能です。

PCによるデータ保存と解析

PX8000には、専用のPCアプリケーションソフトウェア 760881PowerViewerPlusが用意されています。
PX8000による測定データを転送することで、PC上にて、大容量のデータに対してPX8000と同様の波形解析や数値演算ができます。
本ソフトウェアは、オシロスコープ向けにYOKOGAWAから販売されているXviewer、および電力計WTシリーズ用のWTViewerと同様な操作性を採用しています。
さらに、お客様自らプログラミングをされる場合は、LabVIEWドライバを提供しています。
サポートされるのは、LabVIEW 2013、2012、2010 とLabVIEW 8.xです。
対応する通信機能は、イーサネット/GP-IB/USBです。

FFT波形解析、ユーザー定義演算機能

PX8000には2チャネルのFFT機能が標準で搭載されています。高周波の波形成分の観測に役立ちます。
また、最大8波形までのユーザー定義演算機能（MATH）が標準で搭載されており、1サイクルごとのトレンド演算などができます。
さらに、20個までのユーザー定義ファンクション（数値演算）が標準で搭載されています。
電圧、電流、電力、トルク、および回転速度のデータから機械的出力など、指定された式に従って他の物理量に変換して表示できます。

同時高調波測定

電力に関連するトータルの電圧値、電流値、電力値などの測定項目とともに、基本波の次数倍となる高調波成分の同時測定ができます。
最大500次までの高調波成分、含有率や位相差とともに総合ひずみ率、あるいはK-factorなどを同時に演算します。

モジュール

 

 

電力測定エレメント

（電圧モジュールと電流モジュールのセット、最大4セット装着可能）。

• 電圧モジュール（760811）
• 電流モジュール（760812）
• 電流モジュール（760813）
• センサー、電圧入力（最大3セット装着可能） AUXモジュール（760851）

誤挿入防止機能

電圧モジュールと電流モジュールのミスマッチを防ぐ機能
画面上で警告メッセージ
オーバービュー画面でマッチング表示

安全設計

電流直接入力端子にオス型安全端子を採用
電圧入力端子アダプタ（B8213ZD）と、電流端子アダプタ（B8213ZA）を標準装備
電流入力端子からのアダプタの抜け防止のために、結束バンド向けホックを標準装備

デスキュー機能

電圧出力型の電流センサーを利用して電力測定をするとき、それらセンサーからの電流入力の位相遅れを補正する機能です。電流センサーによる位相遅れの時間データを入力すると、自動的にその位相遅れを補正して電力演算します（電力測定エレメントごとに設定可能）。

仕様

	電圧モジュール (760811) 100 MS/s & 12ビット AD変換 測定帯域 (-3 dB) DC～20 MHz 直接入力 1.5 V～1000 Vrms 確度 (45 Hz～1 kHz) 0.1% of reading +0.1% of range
	電流モジュール (760812) 100 MS/s & 12ビット AD変換 測定帯域 (-3 dB) 直接入力 DC～10 MHz 測定帯域 (-3 dB) 電流センサー電圧入力 DC～20 MHz 直接入力10 mA～5 Arms 電流センサー用電圧入力 50 mV～10 Vrms 確度 (45 Hz～1 kHz) 0.1% of reading +0.1% of range
	電流モジュール (760813) 100 MS/s & 12ビット AD変換 測定帯域 (-3 dB) 直接入力 DC～10MHz 直接入力10 mA～5 Arms 確度 (45 Hz～1 kHz) 0.1% of reading +0.1% of range
	センサー、電圧入力 (最大3セット装着可能) AUXモジュール (760851) 100 MS/s & 12ビット AD変換 測定帯域 (-3 dB) DC～20 MHz 直接入力 最大 200 V (DC+ACpeak) プローブ入力 最大 1000 V (DC+ACpeak) (700929使用時) 確度 DC入力にて 1% of range トルク、回転速度 センサー入力 アナログ入力 50 mV～100 V パルス入力 2 Hz～1 MHz

PX8000の設定

	多彩な表示フォーマット： 数値/波形/ベクトル/バーグラフ/X-Yの各フォーマットの詳細設定、およびそれらの組合せによる画面を表示できます。
	結線方式、デスキュー： 1P2W/1P3W/3P3W（２電力計法）/3P4W/3V3A（３電力計法）より用途に合わせて選択できます。デスキューも設定できます。
	自由なアクイジションメモリー設定： メモリー容量は、オシロスコープのように自由に設定できます。サンプルレートは、アクイジションメモリーの容量の設定と時間軸のTime/divの設定によって、自動的に決まります。
	電圧/電流/AUX各モジュールのパラメータ設定: 電圧/電流（直接入力/センサー入力）のレンジ、オートレンジ/オフセット/垂直軸/フィルター/スケーリングおよび同期ソースを設定できます。
	豊富な電力解析機能の設定: ユーザー定義演算機能（MATH）によるサイクルごとのトレンド演算、波形パラメータの自動測定機能（MEASURE）、カーソル間の波形パラメータ演算、高調波とFFTによる周波数解析の設定、ユーザー定義ファンクションによる演算式設定、およびNULL値を設定できます。

多彩なインタフェース

	EXT I/O GO/NO-GOの判定結果を出力したり、スタート・ストップなど外部信号でPX8000を制御したりできます。 外部I/Oケーブル720911をご使用ください。
	外部クロック入力（EXT CLK IN） 外部信号のタイミングでサンプリングできます。 最大9.5 MHz
	外部トリガー入力（EXT TRIG IN） 外部信号のタイミングでトリガーを掛けることができます。
	外部トリガー出力（EXT TRIG OUT）
	ビデオ信号出力（VIDEO OUT） アナログRGB（XGA）対応の外部ディスプレイに画面を表示できます。
	USB-PC接続端子 PCからPX8000の制御が可能です。
	イーサネット通信インタフェース1000BASE-T
	GP-IB通信インタフェース
	SDカードスロット SD、SDHC準拠（16GBまで）
	USB周辺機器接続端子 USBストレージ、キーボード、マウスに対応
	IRIG（/C20オプション） 外部時刻同期信号を入力して、複数台のPX8000を同期測定できます。
	プローブ用電源（/P4オプション） 差動プローブ用DC電源です。
	電流センサー用電源（/PD2オプション） CTシリーズ用のDC電源です。 専用ケーブルとシャント抵抗BOXもご用意しました。
＊電流センサーと組み合わせた測定時の確度は、PX8000と電流センサーの確度の和となります。

電流センサー用電源（/PD2オプション）とアクセサリ（電流センサー用ケーブル、シャント抵抗BOX）を用いた接続例。
電流モジュールは760812が必要です。

長時間現象の測定

100 Mポイント/CHのロングメモリー（/M2オプション）を搭載することで、長時間の現象をより高速なサンプリングで詳細にとらえることができます。

EV向けインバータとモーターの評価

EV（電気自動車）などは多くの電気部分と機械部分とで成り立っています。その効率評価には、電気部分と機械部分を同時に測定することが求められます。PX8000は、電圧、電流の電気信号と、トルクおよび回転速度の機械的信号から、インバータやモーターの効率測定とともに、起動時などの過渡的な変化を評価できます。

PX8000の優位性

100MS/s、12ビット、20MHz帯域による高速波形の捕捉

高精度測定には、垂直軸の分解能が大変重要なファクターです。PX8000は100 MS/sかつ20 MHz帯域でさらに12ビットのAD分解能を採用していますので、高速のインバータ波形を適確に捕捉して、電力演算できます。

コンパクトボディーを生かした狭い現場や実車時の測定

PX8000は、コンパクトなサイズの電力アナライザです。プローブ用・センサー用電源（いずれもオプション）を搭載することで、センサー類と本体一台で高電圧・大電流測定ができます。容易に持ち運びが可能なほか、狭い現場での測定や、実車状態における評価時に大変有効です。

インバータとモーターの周波数成分解析（高調波測定とFFT）

PX8000は、周波数成分の解析機能として高調波測定機能とFFT機能の両方を備えています。高調波測定は、20 Hzから約400 kHzまでの基本波の高調波成分を解析でき、FFT機能は1 kから100 kポイントの2チャネルのFFT演算が可能です。両者を補間しながら活用することで、インバータのキャリア周波数成分のモーターへの影響などの解析に役立ちます。

NULL機能を用いたモジュールごとのオフセット補正

インバータとモーターの評価の際、電流センサーなどを含めた結線が終了した後、ゼロ入力状態にも拘らず、様々な要因によって測定値がゼロでないケースがあります。特にセンサー類のDCオフセットは、微小でも測定値に大きな影響を与えることから、補正を行う必要があります。PX8000はモジュールごとにこれらのオフセットをNULL設定できます。

周波数特性例

リアクトルの損失測定や磁性材料となるコアロス評価

リアクトルの利用目的には、系統でのフィルターの他にインバータの前段の昇圧回路への適用があります。リアクトルはコイルと磁性材料のコアから成り、その特性評価には、直接損失を測定する場合と、磁性材料を評価する場合とがあります。
PX8000は安定した高帯域特性と位相特性を備えていますので、リアクトルの特性評価に適しています。

PX8000の優位性

低力率デバイスの特性評価

PX8000の高速サンプリングと高周波特性は、トランスやリアクトルのような低力率の誘導性負荷の評価では大変有効です。これらデバイスの評価においては、ゼロ力率の周波数特性が大きく貢献します。

センサー使用時のデスキュー補正機能

デスキュー補正機能は、電圧や電流センサーを用いて測定する際に大変有益な機能です。PX8000は、あらかじめ入力された両者の位相差の時間データを元に、測定された電圧波形と電流波形から電力値を演算します。

高周波帯域におけるコアロス測定

エプスタイン法を利用したコアロス測定では、一次側の電流と二次側の電圧から、損失に比例した電力値が測定されます。他のパラメータとして、磁束密度Bや磁界Hの演算も可能です。これらのパラメータ演算には、ユーザー定義ファンクションが大変有効です。

工業用ロボットの過渡電力測定

工業用ロボットで使用されているサーボモーターの評価では、動作パターンの決まった応答を行うように制御されているときの、コントローラからの供給電力を測定します。その繰り返し動作中の１パターンについて、電圧値、電流値および電力値を観測します。さらに、供給電力に対する機械的出力を測定して効率を求めます。

PX8000の優位性

指定区間のカーソル間演算機能

PX8000は、カーソルを用いて、一定動作パターン内の指定区間の電圧実効値、電流実効値および平均電力値を測定できます。

インバータの各部の効率演算

1台のPX8000で最大4つの電力測定が可能です。あるいは3つの電力測定エレメントと1つのAUXモジュールを用いることで、モーターのトルクと回転速度を同時に測定し、機械的出力、モーター効率を演算することが可能です。さらに各部の電力の測定結果から、システム全体の効率演算ができます。

1サイクルごとのトレンド演算による過渡電力演算

PX8000は、標準にて瞬時電力の波形表示を行います。このことでダイナミックな電力変化の様子を観察することができます。同時に、ユーザー定義演算機能（MATH）による１サイクルごとのトレンドを演算できますので、過渡的な電圧値、電流値および電力値をとらえることが可能です。

PowerViewerPlusを用いた波形データ保存とその解析

PCにデータ保存して、波形解析を行う場合には、専用のPCアプリケーションソフトウェア 760881 PowerViewerPlusが便利です。PX8000による測定データを転送することで、PC上にて、大容量のデータに対してPX8000と同様の波形演算解析や数値演算ができます。