JP2000081454A - 電流測定回路 - Google Patents
電流測定回路Info
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Abstract
効果のある電流測定回路を提供すること。 【解決手段】主回路電流の変成・絶縁を行う変流器11
と、該変流器11の二次巻線11Bに誘起する電流の有
無若しくは量を表示する通電表示手段14と、該通電表
示手段14へ流入する電流の増加に従い変流器11の二
次巻線電圧を上げる限流手段13とを備えるとともに、
上記変流器11の二次巻線11Bと並列に電圧制御分流
手段12を設け、該電圧制御分流手段12は上記変流器
11の二次巻線電圧が所定の値を越えると二次巻線電流
を分流または短絡し、通電表示電流が所定値以下となれ
ば自動復帰すること。
Description
気機械器具等に内蔵する電流測定回路に関する。
流を検知または計測する電流測定回路として従来さまざ
まな回路が提案され、図3(a)に示すように、変流器
31と通電表示手段32とで構成されたものや、図3
(b)に示すように、通電表示手段として電流計42を
用いたものがあり、配電、計装、制御分野に於ける交流
電流計測に広く用いられている。
力回路に交流電流I1 が流れると、変流器41の持つ所
定の変流比nに従い、二次巻線41Bに誘起される電流
I2は計算式(1)で求められ、 I2 =I1 /n・・・・・・・・・・(1) 誘起された電流によって、電流計42の針を振らせる。
この電流計42に変流比nを加味した目盛を施しておく
ことにより、強勢力回路の電流値を直読できるようにし
たものである。
てLED52を用いた例であり、通電電流の有無を表示
する目的に用いられ、特に、配線器具分野では、低圧屋
内配線上の負荷設備への通電を確認・表示する目的に、
変流器51としてフェライト圧粉磁心を使用した小形電
流トランスを用い、通電表示手段であるLED52とと
もに、埋込型スイッチに内蔵させ、負荷通電の確認表示
機能を持たせたものがある。
路に交流電流I1 が流れると、変流器51の持つ所定の
変流比nに従い、二次巻線51Bに誘起される電流I2
は上述の計算式(1)で求められ、誘起した電流I2 は
交流電流I1 と同期した交番電流となるが、電流I2 の
流れが矢印cの方向であるときには、LED52に電流
I2 が流れ、LED52が点灯して、強勢力回路の通電
を表示する。一方、電流I2 が矢印cと逆方向であると
きには、電流I2 はダイオード53に流れ、LED52
に対する逆方向電流をバイパスし、LED52に過大な
逆方向電圧がかかるのを防いでいる。
路において、強勢力回路側にサージ電流IS1 が流入す
ると、二次巻線41B、51Bにはサージ電流IS1 に
対応した二次巻線電流Is2 が誘起し、この二次巻線電
流Is2 は計算式(2)で求められる。 Is2 =Is1 /n’・・・・・・・・・・・・・・・・(2) (n’:n’≧n) ここで、n’は、当該サージ電流波形に対する変流器の
変成比であり、通常、定格電流に対する同一変流器の変
成比nと同等か、それより大きい値をとる。このとき、
通電表示手段42又は52、53に流れる電流Iは、計
算式(3)で求められる。 I=I2 +Is2 =I1 /n+Is1 /n’・・・・・・・・・・・・・(3) サージ電流Is1 が甚だしい場合には通電表示手段であ
る電流計42、LED52を過電流により破壊すること
がある。
られる白熱灯、小形電動機等、電源投入時の突入電流が
定常運転時の定格電流値に対し数倍〜十数倍に達するも
のがあるため、これが通電表示装置に対するサージ電流
として働き、条件によってはLED52が焼損する事例
があった。
路として、図3(d)に示すものが知られている。
線61Aと通電表示手段63、ダイオード64との間に
限流抵抗器62を挿入し、二次巻線電流に比例する電圧
降下Vrを発生させ、この電圧降下Vrは計算式(4)
で求められる。 Vr=R×(I2 +Is2 )・・・・・・・・・・・・・(4) R:限流抵抗器の抵抗値 そして、変流器の二次負担電力P2 は計算式(5)で求
められる。 P2 =(Vf+Vr)×(I2 +Is2 ) =R(I2 +Is2 )2 +Vf(I2 +Is2 )・・(5) Vf:LEDの順方向電圧降下(約2V)
たものに等しい図3(c)の回路では、変流器二次負担
電力P2 は二次電流の一乗と比例して増大するに過ぎな
い。
は、二次電流の二乗に比例して変流器二次負担電力が急
増するから、二次電流の大きな領域では、変流器磁心が
磁気飽和して二次電流の増加に歯止めが掛かり、以って
電流測定回路へのサージ電流流入を抑制しようとするも
のである。
い、図3(d)における限流抵抗器の代わりに固定イン
ダクタを挿入したもの等が考えられる。
な、変流器の二次巻線と直列に限流要素を挿入する方式
では、サージ電流に対する耐量改善の効果はあまり見ら
れなかった。
る限流抵抗器は、二次巻線電流の二乗に比例した電力を
消費する為、サージ電流通過時に瞬時電力が数百Wにも
及び、限流抵抗器を焼損し易く、限流抵抗器が焼損した
場合には、例え通電表示手段が破壊に至らなくても、通
電表示手段への電流経路が断たれるから、結果として通
電表示機能が失われ、サージ耐量の改善につながらない
という問題がある。
の厳しい回路にあっては、LEDやダイオード、固定抵
抗器等に表面実装用チップ部品を採用することになるた
め、一般のリード部品に比較して個々の部品の熱容量が
小さく、このような尖頭電力による破壊をとりわけ受け
易い。
バータ器具が昔及しつつあるが、これら、電源初期投入
時に極めて急峻かつ大振幅の突入電流が流入するタイプ
の負荷にあっては、当該サージ電流に対する変成比n’
が予想外に低い値となり、変流器二次回路のサージ抑制
効果が上がらず、当該負荷の定格電流に比し充分な電流
容量を持つ電流測定回路であっても、しばしば破壊され
るという問題があった。
したときの故障モードが[開放]であることから、抵抗
器の故障が、変流器の二次側回路開放につながり、二次
巻線の絶縁破壊を招いて、事故波及の恐れがあるという
問題も有する。
鑑みてなされたもので、省部品、低コストかつ、大幅な
サージ耐量改善効果のある電流測定回路を提供すること
をその課題とする。
め、本発明に係る電流測定回路は、変流器の二次巻線と
通電表示手段との間に限流手段を挿入し、通電表示手段
に流入する電流に比例して変流器の二次巻線電圧を押上
げるとともに、変流器の二次巻線と並列に電圧制御分流
手段を設け、当該変流器の二次巻線電圧が所定の値を超
えると瞬時に二次巻線電流を短絡し、当該変流器の二次
負担を軽減しつつ通電表示手段への電流を制限する一
方、通電表示電流が所定値以下となれば、電圧制御分流
手段は自動復帰し、変流器二次巻線の短絡を解いて初期
の動作に復する構成としたことを特徴としている。
イオード、サイリスタ又は双方向サイリスタで構成すれ
ばよい。
路のブロック図を示し、この電流測定回路Aは、埋込ス
イッチ等の配線器具や電気機械器具等に内蔵される電流
通過型の電流測定回路であって、主回路電流I1 の変成
・絶縁を行う変流器11と、変流器11の二次巻線11
Bに誘起する二次巻線電流I2 の有無若しくは量を表示
する通電表示手段14と、通電表示手段14へ流入する
電流の増加に従い変流器11の二次巻線電圧を上げる限
流手段13と、変流器11の二次巻線11Bと並列に設
けられた電圧制御分流手段12とから構成されている。
そして図2は、上記電流測定回路Aの好適な一例の電気
回路図を示し、符号21は、変流器を示し、この変流器
21は配線器具内蔵用のものとしては、小形軽量で安価
な、フェライト圧粉磁心と型巻コイルを用いた小形電流
トランスが用いられる。
測すべき線路へ直列に挿入されればよい。例えば、離れ
た場所に設置した照明器具を点滅操作する通電表示機能
付スイッチの場合、図2に示すように、スイッチ1の筐
体2に電流測定回路Aを内蔵させるとともに、上記スイ
ッチ1と一次巻線21Aと、電源3と、負荷(例えば、
照明器具等)4とをすべて直列に結線して主回路を構成
すればよい。
21Aを接続した主回路に流れる電流I1 に比例した二
次巻線電流I2 を誘起し、通電表示手段24を駆動す
る。この通電表示手段24は、LEDで構成され、変流
器21の二次巻線電流I2 によって駆動され、主回路電
流I1 の有無を表示するもので、LED24の電流感度
(輝度)、最大定格電流値と、変流器の変成比とを適宜
選択することにより、所望の主回路電流レンジに対し
て、通電表示させることができる。
れ、LED24に流入する電流に比例する電圧降下を発
生させる。例えば、小形高輝度LEDを使用する場合に
は、数十〜百数十Ω程度の低抵抗を用い、LEDが定格
内で点灯している状態では、1V程度の偉かな電圧降下
となるよう、選定する。
21Bの端子電圧は上昇するものの、定常時に於けるそ
の上昇値は1V程度と僅少であり、変流器21の二次負
担上昇による影響は無視することができる。
ドで構成され、主回路にサージ電流が流れた際、変流器
21を通って二次巻線21B側へ流入する異常電流を分
流短絡し、変流器及び変流器の二次側に接続される回路
全体を保護するものである。
電圧4V前後の小形定電圧ダイオードを用い、LEDが
定格内で点灯しているときにはツェナー降伏を生ぜず、
単に整流ダイオードとして動作させている。この状態
は、図3(d)の従来例に於ける通電表示手段のダイオ
ード64の位置を、限流用抵抗器より変流器側へ移動し
たものに等しく、機能上もダイオード64と同様であ
る。
経由して主回路にサージ電流が流れると、変流器21の
二次巻線21Bにも、瞬間的に定常時を大きく上回る異
常電流が誘起される。例えば、図2に示す主回路の負荷
としてインバータ照明器具4が接続されている場合、定
格消費電力が100W程度のものであっても、機種によ
っては起動時の突入電流が数十〜百Aに達する場合があ
る。
上る電流が一次巻線21Aに流れた場合、変流器内部の
鉄損・銅損等により幾分減衰はするものの、変流器の二
次巻線21Bには定常時の十倍〜数十倍の異常電流が誘
起される。
では、型巻された一次巻線と二次巻線とが、同心円状に
密着配置される構造の為、上述のインバータ負荷による
突入電流のような、立上がりの極めて急峻かつ大振幅の
サージ電流に対し、空心結合効果により、二次巻線に大
きなインパルス状の過渡電流が伝達される性質がある。
(c)に示す従来例では、LED52やダイオード53
が過電流により焼損破壊しており、図3(d)に示す従
来例では、抵抗器62が焼損したあと、電流経路の断た
れた変流器61の二次巻線61Bが絶縁破壊していた。
ついて説明する。変流器の二次巻線21Bに異常電流が
誘起し、異常電流の方向が矢印aの場合、抵抗器23を
通ってLED24に流れる電流が増加するため、抵抗器
23の電圧降下が増大し、変流器二次巻線21Bの線間
電圧が上昇する。これが定電圧ダイオード22のツェナ
ー電圧を超えると、定電圧ダイオード22が導通し、変
流器二次巻線21Bを短絡して、二次電流を分流するの
で、抵抗器23及びLED24には所定値以上の電流が
流入せず、破壊に至らないばかりか、表示機能も正常に
保たれる。
イオード22は順方向となり、変流器二次巻線間を短絡
する。
に増加した場合にも、二次巻線間が短絡に近い状態で低
電位差に保たれる為、二次負担が軽減されるとともに、
二次巻線回路が低力率状態となる。
流に対し、二次巻線に誘起される異常電流の立ち上がり
を抑制する効果を有するとともに、巻線温度が過大に上
昇しない程度の継続時間であれば、変流器の絶縁破壊
等、非可逆的損傷を回避することができる。
定格電流1A未満〜十数A程度、サージ電流百A〜数百
A、サージ波尾長数ms程度を想定しているが、二次側
へ伝達されるサージ波は持続時間の短いインパルス状と
なるため、電圧制御分流手段として用いる定電圧ダイオ
ードの熱的負担は大きくなく、小形の汎用ツェナーダイ
オードが使用できる。
流手段として定電圧ダイオードを用いたが、大電力回路
へ応用するには、定電圧ダイオードに代えて、サイリス
タまたは双方向サイリスタを用い、ゲート電流を定電圧
ダイオードで制御させる構成としてもよい。
手段である定電圧ダイオードと、限流手段である抵抗器
と、通電表示手段であるLEDとで構成され、しかも汎
用部品の組合せで実現できる為、特殊部品使用によるコ
スト増要因が無く、低コストで主回路に発生するサージ
電流に対し高い許容度を有する電流測定回路が得られ
る。
手段は自動復帰するため、ヒューズや遮断器による保護
方式のような復旧操作が不要になる。制御・計装分野に
於ける電流監視目的など、復旧忘れによる通電表示機能
の停止が重大な影響を及ぼす用途では、警報ヒューズ・
警報接点付遮断器などを用いて、使用者に保護回路の動
作を報知し、復旧操作を促す構成が必要であったが、本
発明によれば、これら警報機構が不要となり、表示信頼
性も向上する。
段として定電圧ダイオード、サイリスタ又は双方向サイ
リスタを用いた場合には、デバイスの耐量を超えたサー
ジ電流が流入すると、電圧制御分流手段が過負荷故障す
るが、多くの場合過負荷故障がショートモードであるた
め、保護機構故障後は変流器の二次側回路が短絡とな
る。この状態で一次巻線に通電しても、変流器の一次巻
線及び二次巻線による磁束はバランスが保たれるため、
変流器は故障に至らず、一次側回路へ事故波及の恐れが
なく、フェイルセーフに優れた電流測定回路を提供する
ことができる。
る。
電気回路図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 以下の要件を備えたことを特徴とする電
流測定回路。 (イ)主回路電流の変成・絶縁を行う変流器と、該変流
器の二次巻線に誘起する電流の有無若しくは量を表示す
る通電表示手段と、該通電表示手段へ流入する電流の増
加に従い変流器の二次巻線電圧を上げる限流手段とを備
えるとともに、上記変流器の二次巻線と並列に電圧制御
分流手段を設けること (ロ)上記電圧制御分流手段は上記変流器の二次巻線電
圧が所定の値を越えると二次巻線電流を分流または短絡
し、通電表示電流が所定値以下となれば電圧制御分流手
段は自動復帰すること - 【請求項2】 前記電圧制御分流手段は、定電圧ダイオ
ード、サイリスタ又は双方向サイリスタで構成されてい
る請求項1記載の電流測定回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25085298A JP4738555B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 電流測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25085298A JP4738555B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 電流測定回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000081454A true JP2000081454A (ja) | 2000-03-21 |
JP4738555B2 JP4738555B2 (ja) | 2011-08-03 |
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ID=17213974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25085298A Expired - Lifetime JP4738555B2 (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 電流測定回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4738555B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010071776A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 交流電流検出装置 |
KR20160068058A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 현대자동차주식회사 | 전류 센싱 회로 |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP25085298A patent/JP4738555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010071776A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 交流電流検出装置 |
KR20160068058A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-15 | 현대자동차주식회사 | 전류 센싱 회로 |
KR101637762B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2016-07-08 | 현대자동차주식회사 | 전류 센싱 회로 |
CN106160477A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-11-23 | 现代自动车株式会社 | 电流感测电路 |
CN106160477B (zh) * | 2014-12-04 | 2019-12-31 | 现代自动车株式会社 | 电流感测电路 |
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---|---|
JP4738555B2 (ja) | 2011-08-03 |
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