JP2002008934A - 二重帰還変流器 - Google Patents
二重帰還変流器Info
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- JP2002008934A JP2002008934A JP2000182950A JP2000182950A JP2002008934A JP 2002008934 A JP2002008934 A JP 2002008934A JP 2000182950 A JP2000182950 A JP 2000182950A JP 2000182950 A JP2000182950 A JP 2000182950A JP 2002008934 A JP2002008934 A JP 2002008934A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄心１個のみで変流器の励磁電流、即ち２次
コイル内部電圧を自動的に殆ど零にするような自動制御
装置で、且つこの制御系が発振して不安定にならないよ
うループゲインを極めて低くすることを課題とする。 【解決手段】 本発明は上記目的を達成するため１個の
鉄心で３次コイルの電圧を増幅して２次側の負担電圧に
対応した電圧を２次コイル電圧に対して手動で負帰還
し、上記自動負帰還の制御ループゲインを低くして発振
しないようにする。具体的には２次負担電圧にほぼ等し
い電圧を手動で先ず２次コイル電圧を帰還補償し、その
補償しきれない僅かな電圧を３次コイル電圧を検出増幅
して自動帰還補償せんとするものであり、自動制御ルー
プゲインを小さくして安定動作させるものにする。
コイル内部電圧を自動的に殆ど零にするような自動制御
装置で、且つこの制御系が発振して不安定にならないよ
うループゲインを極めて低くすることを課題とする。 【解決手段】 本発明は上記目的を達成するため１個の
鉄心で３次コイルの電圧を増幅して２次側の負担電圧に
対応した電圧を２次コイル電圧に対して手動で負帰還
し、上記自動負帰還の制御ループゲインを低くして発振
しないようにする。具体的には２次負担電圧にほぼ等し
い電圧を手動で先ず２次コイル電圧を帰還補償し、その
補償しきれない僅かな電圧を３次コイル電圧を検出増幅
して自動帰還補償せんとするものであり、自動制御ルー
プゲインを小さくして安定動作させるものにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非接触で大電流から
小電流まで検出測定するための、磁束の微小で鉄心量の
少ない帰還形変流器に関する。
小電流まで検出測定するための、磁束の微小で鉄心量の
少ない帰還形変流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁束を少なくして励磁電流を小さくする
変流器としては、帰還形変流器が用いられる。図２は従
来の帰還形変流器の例で、主変流器ＣＴの２次コイルＮ
２の内部電圧を小さくし励磁電流を小さくするため、３
次コイルＮ３の出力を増幅器Ａ １で増幅して２次負担抵
抗ＲＬと２次コイルＮ２に帰還すると共に、この帰還ル
ープゲインを小さくし安定化するため別に設けた補助変
流器ＣＴ’の２次コイルＮ２’からも電流を供給する必
要があった。従って２個の鉄心を必要とし、しかも１次
電流Ｉ１を流す主変流器ＣＴ、補助変流器ＣＴ’の１次
コイルＮ１，Ｎ１’に対する２次コイルＮ２，Ｎ２’の
比は正確に等しくするなど、複雑高価であった。図３は
鉄心１個でしかも安定動作をする別の例で、本発明者ら
の特許第６３７９２０号による変流器の電圧補償変流器
である。これも一種の帰還形変流器で２次負担抵抗ＲＬ
の電圧を増幅器Ａ２で増幅して２次直列抵抗Ｒ０に帰還
し、前記ＲＬの電圧を打消し２次コイルＮ２の内部電圧
を小さくするものである。しかし、これは自動帰還では
なく増幅器Ａ２の増幅度をほぼ１より若干大きめに（２
次コイルＮ２の内部抵抗分だけ）手動で調節する必要が
あった。従って温度などで２次コイルＮ２の内部抵抗が
変化すると再調節の必要があり、２次コイルＮ２の内部
電圧を微小にすることは不可能で高精度変流器は得られ
なかった。
変流器としては、帰還形変流器が用いられる。図２は従
来の帰還形変流器の例で、主変流器ＣＴの２次コイルＮ
２の内部電圧を小さくし励磁電流を小さくするため、３
次コイルＮ３の出力を増幅器Ａ １で増幅して２次負担抵
抗ＲＬと２次コイルＮ２に帰還すると共に、この帰還ル
ープゲインを小さくし安定化するため別に設けた補助変
流器ＣＴ’の２次コイルＮ２’からも電流を供給する必
要があった。従って２個の鉄心を必要とし、しかも１次
電流Ｉ１を流す主変流器ＣＴ、補助変流器ＣＴ’の１次
コイルＮ１，Ｎ１’に対する２次コイルＮ２，Ｎ２’の
比は正確に等しくするなど、複雑高価であった。図３は
鉄心１個でしかも安定動作をする別の例で、本発明者ら
の特許第６３７９２０号による変流器の電圧補償変流器
である。これも一種の帰還形変流器で２次負担抵抗ＲＬ
の電圧を増幅器Ａ２で増幅して２次直列抵抗Ｒ０に帰還
し、前記ＲＬの電圧を打消し２次コイルＮ２の内部電圧
を小さくするものである。しかし、これは自動帰還では
なく増幅器Ａ２の増幅度をほぼ１より若干大きめに（２
次コイルＮ２の内部抵抗分だけ）手動で調節する必要が
あった。従って温度などで２次コイルＮ２の内部抵抗が
変化すると再調節の必要があり、２次コイルＮ２の内部
電圧を微小にすることは不可能で高精度変流器は得られ
なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は鉄心１個のみ
で変流器の励磁電流、即ち２次コイル内部電圧を自動的
に殆ど零にするような自動制御装置で、且つこの制御系
が発振して不安定にならないようループゲインを極めて
低くすることを課題とする。
で変流器の励磁電流、即ち２次コイル内部電圧を自動的
に殆ど零にするような自動制御装置で、且つこの制御系
が発振して不安定にならないようループゲインを極めて
低くすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため１個の鉄心で３次コイルの電圧を増幅して２次
側の負担電圧に対応した電圧を２次コイル電圧に対して
手動で負帰還し、上記自動負帰還の制御ループゲインを
低くして発振しないようにする。具体的には２次負担電
圧にほぼ等しい電圧を手動で先ず２次コイル電圧を帰還
補償し、その補償しきれない僅かな電圧を３次コイル電
圧を検出増幅して自動帰還補償せんとするものであり、
自動制御ループゲインを小さくして安定動作させるもの
にする。
するため１個の鉄心で３次コイルの電圧を増幅して２次
側の負担電圧に対応した電圧を２次コイル電圧に対して
手動で負帰還し、上記自動負帰還の制御ループゲインを
低くして発振しないようにする。具体的には２次負担電
圧にほぼ等しい電圧を手動で先ず２次コイル電圧を帰還
補償し、その補償しきれない僅かな電圧を３次コイル電
圧を検出増幅して自動帰還補償せんとするものであり、
自動制御ループゲインを小さくして安定動作させるもの
にする。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例であり、変
流器ＣＴは１次コイルＮ１、２次コイルＮ２、３次コイ
ルＮ３及び１個の鉄心Ｔより構成される。ＲＬは２次負
担抵抗、Ｏｐ１及びＯｐ２はオペアンプである。オペア
ンプＯｐ１は分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４と共に第１の非反転増
幅器を構成する。オペアンプＯｐ２は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ
２と共に第２の非反転増幅器を構成する。
流器ＣＴは１次コイルＮ１、２次コイルＮ２、３次コイ
ルＮ３及び１個の鉄心Ｔより構成される。ＲＬは２次負
担抵抗、Ｏｐ１及びＯｐ２はオペアンプである。オペア
ンプＯｐ１は分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４と共に第１の非反転増
幅器を構成する。オペアンプＯｐ２は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ
２と共に第２の非反転増幅器を構成する。
【０００６】図１に於いてオペアンプＯｐ１の出力電圧
Ｖ０１はＲ１の下端にカスケード接続され、オペアンプ
Ｏｐ２の出力に加算される。一方、オペアンプＯｐ２の
出力電圧Ｖ０２は、オペアンプＯｐ１の出力電圧Ｖ０１
を含んでおり、これは２次コイルＮ２に帰還される。而
して、２次コイルＮ２の内部抵抗分だけ２次負担抵抗Ｒ
Ｌの電圧より大きめの電圧をオペアンプＯｐ２の出力Ｖ
０２を得るため分圧抵抗Ｒ２が必要である。Ｃは位相調
整用コンデンサである。他方、２次コイルＮ２の内部抵
抗が極めて小さい場合は、分圧抵抗Ｒ２の値も極めて小
さくなる。この場合、以下の理論式に示されるように、
オペアンプＯｐ１の出力電圧Ｖ０１の実質上の加算増幅
度が極めて小さくなるので、２次コイルＮ２に直列に補
助抵抗ｒ ０を押入し、分圧抵抗Ｒ２を大きくせしめる。
Ｖ０１はＲ１の下端にカスケード接続され、オペアンプ
Ｏｐ２の出力に加算される。一方、オペアンプＯｐ２の
出力電圧Ｖ０２は、オペアンプＯｐ１の出力電圧Ｖ０１
を含んでおり、これは２次コイルＮ２に帰還される。而
して、２次コイルＮ２の内部抵抗分だけ２次負担抵抗Ｒ
Ｌの電圧より大きめの電圧をオペアンプＯｐ２の出力Ｖ
０２を得るため分圧抵抗Ｒ２が必要である。Ｃは位相調
整用コンデンサである。他方、２次コイルＮ２の内部抵
抗が極めて小さい場合は、分圧抵抗Ｒ２の値も極めて小
さくなる。この場合、以下の理論式に示されるように、
オペアンプＯｐ１の出力電圧Ｖ０１の実質上の加算増幅
度が極めて小さくなるので、２次コイルＮ２に直列に補
助抵抗ｒ ０を押入し、分圧抵抗Ｒ２を大きくせしめる。
【０００７】これを以下の数式により説明する。(簡単
化のためコンデンサＣは考慮しない)図に於いて、２次
コイルＮ２の内部抵抗をｒ２、２次出力電流をＩ２とす
れば、２次電流Ｉ２はオペアンプＯｐ２の入力には流れ
ないので、２次コイルＮ２の内部電圧Ｖ２は次式で示さ
れる。 Ｖ２＝Ｉ２（ｒ２＋ｒ０）＋Ｉ２ＲＬ−Ｖ０２ （１） ところで、オペアンプＯｐ２、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ１は非
反転増幅器を構成しているから、 但し、Ｉ０２はＲ１，Ｒ２に流れる電流であり、これは
（３）式により、 Ｉ０２＝（Ｉ２ＲＬ−Ｖ０１）／Ｒ１ （４ ） が得られ、これを（２）式に代入すれば、オペアンプＯ
ｐ２の出力電圧は、 Ｖ０２＝Ｉ２ＲＬ＋Ｉ２ＲＬ（Ｒ２／Ｒ１）−Ｖ０１（Ｒ２／Ｒ１） （５ ） となる。
化のためコンデンサＣは考慮しない)図に於いて、２次
コイルＮ２の内部抵抗をｒ２、２次出力電流をＩ２とす
れば、２次電流Ｉ２はオペアンプＯｐ２の入力には流れ
ないので、２次コイルＮ２の内部電圧Ｖ２は次式で示さ
れる。 Ｖ２＝Ｉ２（ｒ２＋ｒ０）＋Ｉ２ＲＬ−Ｖ０２ （１） ところで、オペアンプＯｐ２、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ１は非
反転増幅器を構成しているから、 但し、Ｉ０２はＲ１，Ｒ２に流れる電流であり、これは
（３）式により、 Ｉ０２＝（Ｉ２ＲＬ−Ｖ０１）／Ｒ１ （４ ） が得られ、これを（２）式に代入すれば、オペアンプＯ
ｐ２の出力電圧は、 Ｖ０２＝Ｉ２ＲＬ＋Ｉ２ＲＬ（Ｒ２／Ｒ１）−Ｖ０１（Ｒ２／Ｒ１） （５ ） となる。
【０００８】（５）式右辺第３項はオペアンプＯｐ１の
出力電圧Ｖ０１の加算を意味し、Ｒ ２＝０ならば、オペ
アンプＯｐ１の出力は全く加算されないことになる。な
お、マイナス符号になっているので、オペアンプＯｐ１
の入力はマイナスにする必要があり、３次コイルＮ３は
２次コイルＮ２に対し逆巻きとする。分圧抵抗Ｒ２を大
きくして加算効果を大きくするためには２次コイルＮ２
に直列に補助抵抗ｒ０を挿入する。
出力電圧Ｖ０１の加算を意味し、Ｒ ２＝０ならば、オペ
アンプＯｐ１の出力は全く加算されないことになる。な
お、マイナス符号になっているので、オペアンプＯｐ１
の入力はマイナスにする必要があり、３次コイルＮ３は
２次コイルＮ２に対し逆巻きとする。分圧抵抗Ｒ２を大
きくして加算効果を大きくするためには２次コイルＮ２
に直列に補助抵抗ｒ０を挿入する。
【０００９】次に（５）式を（１）式に代入すれば、２
次コイルの内部電圧は、 Ｖ２＝Ｉ２(ｒ２＋ｒ０)＋Ｉ２ＲＬ−(Ｉ２ＲＬ＋Ｉ２ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)−Ｖ ０１ (Ｒ２／Ｒ１)) ＝Ｉ２(ｒ２＋Ｒ０)−Ｉ２ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)＋Ｖ０１(Ｒ２／Ｒ１) となる （６）
次コイルの内部電圧は、 Ｖ２＝Ｉ２(ｒ２＋ｒ０)＋Ｉ２ＲＬ−(Ｉ２ＲＬ＋Ｉ２ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)−Ｖ ０１ (Ｒ２／Ｒ１)) ＝Ｉ２(ｒ２＋Ｒ０)−Ｉ２ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)＋Ｖ０１(Ｒ２／Ｒ１) となる （６）
【００１０】一方、オペアンプＯｐ１及び分圧抵抗
Ｒ３，Ｒ４よりなる非反転増幅器の増幅度Ｋ１は Ｋ１＝Ｖ０１／Ｖ３＝（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４ （７） であり、３次コイルＮ３を２次コイルＮ２に対して逆巻
きとすれば、３次コイルの内部電圧は、 Ｖ３＝−（Ｎ３／Ｎ２）Ｖ２ （８ ）
Ｒ３，Ｒ４よりなる非反転増幅器の増幅度Ｋ１は Ｋ１＝Ｖ０１／Ｖ３＝（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ４ （７） であり、３次コイルＮ３を２次コイルＮ２に対して逆巻
きとすれば、３次コイルの内部電圧は、 Ｖ３＝−（Ｎ３／Ｎ２）Ｖ２ （８ ）
【００１１】従って、オペアンプＯｐ１の出力電圧Ｖ
０１は、Ｋ０＝Ｋ１（Ｎ３／Ｎ２）として、 Ｖ０１＝−Ｋ１（Ｎ３／Ｎ２）Ｖ２＝−Ｋ０Ｖ２ （９） となり、２次コイルＮ２の内部電圧を増幅したものがＶ
０１になっている。（９）式を（６）式に代入して整理
すれば、 Ｖ２(１＋Ｋ０(Ｒ２／Ｒ１))＝Ｉ２(ｒ２＋ｒ０−ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)) （１ ０） となる。
０１は、Ｋ０＝Ｋ１（Ｎ３／Ｎ２）として、 Ｖ０１＝−Ｋ１（Ｎ３／Ｎ２）Ｖ２＝−Ｋ０Ｖ２ （９） となり、２次コイルＮ２の内部電圧を増幅したものがＶ
０１になっている。（９）式を（６）式に代入して整理
すれば、 Ｖ２(１＋Ｋ０(Ｒ２／Ｒ１))＝Ｉ２(ｒ２＋ｒ０−ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１)) （１ ０） となる。
【００１２】以上により、２次コイルの内部電圧Ｖ
２は、 Ｖ２＝(ｒ２＋ｒ０−ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１))／(１＋Ｋ０(Ｒ２／Ｒ１))Ｉ２ （１１） となる。今、上記で補助抵抗ｒ０を挿入すれば２次コイ
ルの内部抵抗が小さくても分圧抵抗Ｒ２を大きくでき、
分母の実質ループゲインＫ０（Ｒ２／Ｒ１）を大きくで
きる。
２は、 Ｖ２＝(ｒ２＋ｒ０−ＲＬ(Ｒ２／Ｒ１))／(１＋Ｋ０(Ｒ２／Ｒ１))Ｉ２ （１１） となる。今、上記で補助抵抗ｒ０を挿入すれば２次コイ
ルの内部抵抗が小さくても分圧抵抗Ｒ２を大きくでき、
分母の実質ループゲインＫ０（Ｒ２／Ｒ１）を大きくで
きる。
【００１３】上記（１１）式に見られる通り、オペアン
プＯｐ２により分子を手動で、できる限り小さくすると
共に、分母のＫ０をオペアンプＯｐ１で大きくし、２次
コイルの内部電圧Ｖ２全体をさらに自動的に小さくす
る。分子が小さいからいわゆる自動制御系ループゲイン
Ｋ０（Ｒ２／Ｒ１）は発振する程大きくしなくても２次
コイルの内部電圧Ｖ２を極めて小さくできるものとな
る。なお、オペアンプＯｐ２の入力は必ずしも２次負担
抵抗ＲＬの電圧を直接でなく、２次電流Ｉ２に対応した
信号であればよいことは明らかである。
プＯｐ２により分子を手動で、できる限り小さくすると
共に、分母のＫ０をオペアンプＯｐ１で大きくし、２次
コイルの内部電圧Ｖ２全体をさらに自動的に小さくす
る。分子が小さいからいわゆる自動制御系ループゲイン
Ｋ０（Ｒ２／Ｒ１）は発振する程大きくしなくても２次
コイルの内部電圧Ｖ２を極めて小さくできるものとな
る。なお、オペアンプＯｐ２の入力は必ずしも２次負担
抵抗ＲＬの電圧を直接でなく、２次電流Ｉ２に対応した
信号であればよいことは明らかである。
【００１４】
【発明の効果】本発明は以上の通り構成するものであっ
て、第１の増幅器で自動帰還すると共に、第２の増幅器
で手動帰還するので、自動帰還のループゲインを低く安
定化して、鉄心１個でも２次コイル内部電圧を安定に極
めて小さくでき、少量の鉄心で高精度の変流器が得られ
る優れた作用効果がある。
て、第１の増幅器で自動帰還すると共に、第２の増幅器
で手動帰還するので、自動帰還のループゲインを低く安
定化して、鉄心１個でも２次コイル内部電圧を安定に極
めて小さくでき、少量の鉄心で高精度の変流器が得られ
る優れた作用効果がある。
【図１】本発明の実施態様例を示すものである。
【図２】従来例（帰還形変流器）を示すものである。
【図３】従来例（変流器の電圧補償変流器）を示すもの
である。
である。
ＣＴ，ＣＴ’ 変流器 Ｔ 鉄心 Ｎ１，Ｎ１’ １次コイル Ｎ２ ２次コイル Ｎ３ ３次コイル Ａ１，Ａ２ 増幅器 ＲＬ ２次負担抵抗 Ｉ２ ２次電流 Ｒ０ 抵抗 Ｖ２ ２次コイルの内部電圧 ｒ２ ２次コイルの内部抵抗 ｒ０ 補助抵抗 Ｏｐ１，Ｏｐ２ オペアンプ Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗 Ｃ コンデンサ Ｖ０１ Ｏｐ１の出力電圧 Ｖ０２ Ｏｐ２の出力電圧 Ｉ０２ Ｒ２，Ｒ１を流れる電流
Claims (3)
- 【請求項１】 変流器に３次コイルを設け、この出力信
号を増幅する第１の増幅器と、前記変流器の負担に関わ
る電気信号を増幅する第２の増幅器を設け、前記第１の
増幅器と前記第２の増幅器の各出力信号の合成信号を前
記変流器の２次コイルに直列に、その２次コイルの内部
電圧を減ずる方向に挿入帰還することを特徴とした二重
帰還変流器。 - 【請求項２】 第１及び第２の増幅器は、オペアンプＯ
ｐ１、分圧帰還用抵抗Ｒ３，Ｒ４よりなる第１の非反転
増幅器、及びオペアンプＯｐ２、分圧帰還用抵抗Ｒ２，
Ｒ１よりなる第２の非反転増幅器で構成され、且つ第１
の非反転増幅器の出力は、第２の非反転増幅器の前記分
圧帰還用抵抗Ｒ２，Ｒ１に対してカスケード接続される
ことを特徴とした請求項１記載の二重帰還変流器。 - 【請求項３】 ２次コイルに直列に補助抵抗ｒ０を挿入
し、第１の非反転増幅器の実質加算増幅度を上げること
を特徴とした請求項１又は２記載の二重帰還変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182950A JP3554889B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 二重帰還変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000182950A JP3554889B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 二重帰還変流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002008934A true JP2002008934A (ja) | 2002-01-11 |
| JP3554889B2 JP3554889B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=18683605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000182950A Expired - Fee Related JP3554889B2 (ja) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | 二重帰還変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3554889B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004093115A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Myongji University | Method for compensating secondary current of current transformers |
| KR100542245B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2006-01-11 | 한국표준과학연구원 | 전자보상 계기용 변류기 |
-
2000
- 2000-06-19 JP JP2000182950A patent/JP3554889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004093115A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Myongji University | Method for compensating secondary current of current transformers |
| US7103485B2 (en) | 2003-04-17 | 2006-09-05 | Myongji University | Method for compensating secondary current of current transformers |
| CN100419936C (zh) * | 2003-04-17 | 2008-09-17 | 韩国Ied | 电流互感器的二次电流补偿方法 |
| KR100542245B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2006-01-11 | 한국표준과학연구원 | 전자보상 계기용 변류기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3554889B2 (ja) | 2004-08-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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