JP2008014921A - 直流電流検出方法及び直流電流検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触型の直流電流検出器及び直流電流検出方法を提供する。
【解決手段】環状磁芯（ＲＣ）３と、該環状磁芯（ＲＣ）３を貫通する被測定用単捲又は数回捲きの１次直流電流を流す１次直流電流線輪（Ｃ_１）２と、環状磁芯（ＲＣ）３に捲装されて、直流電流測定手段（ｍＡ_２）１１とを接続した第２の線輪（Ｃ_２）４とを備え、環状磁芯（ＲＣ）３を半波整流した脈動電流で励磁すると共に、直流電流測定手段（ｍＡ_２）１１に、前記脈動電流により前記環状磁芯を介して前記第２の線輪に誘起される電流を阻止する方向の第１の整流手段９を接続し、前記１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に前記脈動電流により生じる磁力と逆極性の磁力を生じる方向に流した前記被測定１次直流電流により誘起される磁力と、前記脈動電流により誘起される磁力とで前記環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段（ｍＡ_２）１１に流れる電流を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は直流電流検出方法及び直流電流検出器に関し、特に、平滑直流や脈動を含む大電流の直流電流を非接触で検出することのできる直流電流検出方法及び直流電流検出器に関するものである。

平滑直流や脈動を含む高電圧、あるいは大電流の測定は、回路から直接行うことは配線構造や電気絶縁性などの点で問題が生ずる場合があるため、例えば測定しようとする電流回路中にシャント抵抗と呼ばれる抵抗器を直列に挿入し、このシャント抵抗の両端に生じる電圧降下を測定して抵抗値で除し、電流値を求める直接法が行われている。

また交流の場合は、閉磁路を構成するカレントトランスＣＴに２次巻線を巻き、１次側電流をＩ_１、２次側電流をＩ_２、その１次側巻数をｎ_１、２次側巻数をｎ_２とすれば、
となるので間接法で１次側電流Ｉ_１を測定することが容易である。

例えば特許文献１には、カレントトランスの透磁率が最大透磁率となるように、電源と抵抗とからなる電流流入手段で２次巻線にバイアス磁界用直流電流を流し、結合係数ｋを高くすると共に一定の範囲が広くなるようにし、精度の高い検出電流が得られるようにした変流装置が示されている。

しかしながら、カレントトランスＣＴを用いた方法では、検出器の出力が電流線路と絶縁できるという利点はあるものの、直流の場合は交流の場合のように電圧の誘起が行われないから精度の高い間接法が難しい。さらに、測定電流線路に直流が流れると、その直流成分によって磁路を構成するコアが直流励磁を受け、カレントトランスＣＴの電流検出誤差が大きくなるという問題もある。

また、特許文献２には、カレントトランスの磁気飽和を防ぎ、外部ノイズの影響を低減するため、被測定電流を流すカレントトランスの１次巻線に負荷と直列に電流シャント抵抗を設け、その電流シャント抵抗を流れる電流を電圧信号に変換して、カレントトランスの低域遮断周波数以上の遮断周波数を有する低域通過フィルタ手段ＬＰＦに入力し、その出力に対応した電流をカレントトランスを通る別の巻線に流し、カレントトランスの１次巻線に流れる直流による磁化をキャンセルするようにした、直流を含む低周波から高周波までの広帯域電流検出を可能とする電流検出回路が示されている。

また、閉磁路を構成するカレントトランスＣＴを用いる場合、磁路にギャップを設け、その部分にホール素子を取り付け、このホール素子を貫通する磁束の大きさから電流を求める方法（ＤＣ ＣＴとも呼ばれている）も実用化されており、この方法では交流のみならず直流も測定できる。

特開平５−２９１６７号公報 特開２００１−６６３２９号公報

しかしながら、シャント抵抗による方法は簡便ではあるが、シャント抵抗を測定電流線路の途中に入れる必要があるため電流線路と絶縁できない。このため、浮遊容量を介して検出出力にノイズが混入し、このノイズを低減するために後段に低域フィルタを追加すると、使用できる周波数帯域が狭くなるという問題がある。

更に、一般的に大電流用のシャント抵抗はその公称抵抗値（ＤＣ時）がミリΩオーダーであるが、現実のシャント抵抗にはインダクタンス成分Ｌも存在するため、扱う周波数が高くなると純粋の抵抗成分だけと考えることはできなくなり、インダクタンス成分との直列回路として取り扱わなければならない。

更に、ホール素子等の磁気センサーを用いたいわゆる直流変流器では、小電流の場合は問題ないが大電流の場合、センサーが磁芯に空隙を設けてこれに埋め込んだような点状の構造となり、大面積の断面の磁芯の全磁束を微小な１点で検出することや、半導体素子のため、増幅、制御、調整などの繊細な回路構造が必要となると共に、温度特性の悪さからドリフトが大きい等の問題があり、古くから使用されている交流変流器などに比較し、機能、価格、取り扱い等の点において比べものにならない複雑な構造となっている。

また、特許文献１に示された変流装置も特許文献２に示された電流検出回路も、いずれも交流の電流を測定するものであり、また、どちらも複雑な回路構成を必要としている。

そのため本発明においては、交流の場合に使用される変流器のように、単純、安価でメンテナンスフリーな非接触型の直流電流検出器及び直流電流検出方法を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明における直流電流検出方法は、
環状磁芯に、単捲又は数回捲きの１次直流電流線輪を貫通させて被測定１次直流電流を流すと共に直流電流測定手段を接続した第２の線輪を捲装し、該第２の線輪に流れる電流を直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出方法において、
前記環状磁芯を半波整流した脈動電流で励磁すると共に、前記直流電流測定手段に、前記脈動電流により前記環状磁芯を介して前記第２の線輪に誘起される電流を阻止する方向の第１の整流手段を接続し、前記１次直流電流線輪に前記脈動電流により生じる磁力と逆極性の磁力を生じる方向に流した前記被測定１次直流電流により誘起される磁力と、前記脈動電流により誘起される磁力とで前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする。

また、前記脈動電流を、前記第２の線輪に前記直流電流測定手段と並列になるよう第２の整流手段を介して交流電源を接続して供給するか、あるいは、前記脈動電流を、前記環状磁芯に第３の線輪を捲装して第２の整流手段を介し、交流電源を接続して供給することが本発明の好適な実施形態である。

そして、この直流電流検出方法を実施する直流電流検出器は、
環状磁芯と、該環状磁芯を貫通する被測定用単捲又は数回捲きの１次直流電流を流す１次直流電流線輪と、前記環状磁芯に捲装されて直流電流測定手段を接続された第２の線輪とを備え、該第２の線輪に流れる電流を前記直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出器において、
前記第２の線輪に、前記直流電流測定手段と並列に接続された交流電源からの電流を半波整流して脈動電流とする第２の整流手段と、前記第２の線輪に接続された直流電流測定手段への前記半波整流脈動電流を阻止し、前記１次直流電流線輪に前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯に誘起される磁力とは逆極性の磁力を発生する方向に流した１次直流電流により、前記環状磁芯を介して誘起された電流を流す第１の整流手段とを有し、
前記被測定１次直流電流により誘起された磁力と、前記脈動電流により誘起された磁力とにより前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする。

同様に前記直流電流検出方法を実施する直流電流検出器は、
環状磁芯と、該環状磁芯を貫通する被測定用単捲又は数回捲きの１次直流電流を流す１次直流電流線輪と、前記環状磁芯に捲装されて直流電流測定手段を接続された第２の線輪とを備え、該第２の線輪に流れる電流を前記直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出器において、
前記環状磁芯に捲装され、第２の整流手段を介して接続した交流電源により半波整流脈動電流が供給される第３の線輪と、前記１次直流電流線輪に前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯に誘起される磁力とは逆極性の磁力を発生する方向に流した１次直流電流により前記環状磁芯を介して誘起される電流は流し、前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯を介して前記第２の線輪に誘起される電流は阻止する第１の整流手段とを有し、
前記被測定１次直流電流により誘起された磁力と、前記脈動電流により誘起された磁力とにより前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする。

このように環状磁芯に半波整流脈動電流を流して励磁すると共に、１次直流電流線輪へ、半波整流脈動電流によって環状磁芯に生じる磁力とは逆極性の磁力を生じる方向に１次直流電流を流すことで、直流電流測定手段から見て環状磁芯の磁力は、脈動電流により生じた磁力とそれとは逆向きの１次直流電流により生じた磁力とが合成されて、脈動電流により誘起された磁力が１次直流電流により生じた磁力分だけ移動して見える。

そのため、この合成された磁力によって第２の線輪には、第２の線輪に直接脈動電流を流している場合はその電流と上記合成磁力により誘起された電圧に対応した電流が、脈動電流を第３の線輪に流している場合は上記合成磁力により誘起された電圧に対応した電流が流れ、脈動電流と脈動電流との間の脈動電流が無くなる区間では、合成磁力が１次直流電流により生じている磁力に達した後、１次直流電流は一定でそれによって環状磁芯に生じた磁力も一定であるため、１次直流電流により第２の線輪に誘起された磁力により生じる電圧は緩やかに下降（または上昇）するが、脈動電流の周波数が一定以上（例えば商用周波数以上）であれば、その下降（または上昇）があまり大きくならないうちに次の脈動電流に対応した合成磁力による電圧変化が生じる。

一方、第２の線輪には、脈動電流または脈動電流によって第２の線輪に誘起される電流は阻止し、１次直流電流により第２の線輪に誘起される磁力により生じる電流は通す方向の第２の整流手段が接続されているから、脈動電流と１次直流電流とで生じる合成磁力により生じる電圧により生じる電流のうち、０以下（または０以上）の電圧部分で生じた電流は第２の整流手段の存在で阻止され、１次直流電流により生じた磁力に対応した電圧分の電流のみが測定対象として直流電流測定手段に流れるから、その電流を測定することで、１次直流電流に対応した電流を測定することが可能となる。しかも、この測定は非接触で行えるから、単純、安価で、メンテナンスフリーな非接触型の直流電流検出器及び直流電流検出方法を提供することができる。

そして、前記被測定１次直流電流が、平滑な直流電流、又は前記脈動電流に同期した交流の全波整流電流の場合は前記直流電流測定手段の計測値を２倍にし、半波整流されて前記脈動電流に同期した脈動直流の場合は前記直流電流測定手段の計測値をそのまま、前記被測定１次直流電流が未知の脈動波形または未知の周波数の直流の場合、前記脈動電流の周波数を商用周波数より高くて前記被測定１次直流電流に同期することのない素数の周波数の交流として前記直流電流測定手段の計測値を２倍し、前記被測定１次直流電流に対応した測定値とすることで、１次直流電流が平滑直流、半波整流直流、全波整流直流のいずれであっても、また、未知の周波数であっても測定することが可能となる。

そして、前記半波整流脈動電流を流す第２または第３の線輪の巻数と半波整流脈動電流との積によるアンペアターンは、前記１次直流電流線輪の巻数と１次直流電流とによるアンペアターンよりも大きな値に設定することで、１次直流電流が平滑直流、半波整流直流、全波整流直流のいずれであっても、また、未知の周波数の混在した直流電流であっても測定することが可能となる。

また、前記第１の整流手段と第２または第３の線輪との間と前記直流電流測定手段との間に接続され、前記交流電流を前記第２の整流手段で整流することで生じるオーバーシュートの電流を流して、前記直流電流測定手段の零値調整をするための抵抗を接続したことで、この抵抗の値を調節すれば、交流電流が整流手段で遮断される際の跳ね返り電圧による電流が電流計に流れてもそれを零値とすることができ、１次直流電流測定の妨げになることを防止することができると共に、このようにすることで、半波整流脈動電流が変動しても１次直流電流の測定に影響を及ぼすことがなくなる。

さらに、前記環状磁芯はヒステリシスの少ない軟磁性材で、透磁率が線形的特性の磁性体で構成することが本発明の好適な実施形態である。

このように本発明によれば、交流の場合に使用される変流器のように、単純、安価でメンテナンスフリーな非接触型の直流電流検出器及び直流電流検出方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明になる直流電流検出器１の実施例１の回路構成を示した図であり、図中２は被測定電流である１次直流電流を流し、環状磁芯（ＲＣ）３を貫通する単捲または複数捲の１次直流電流線輪（Ｃ_１）、４は環状磁芯（ＲＣ）３に捲装された第２の線輪で、直流電流測定手段である第２電流計（ｍＡ_２）１１が接続されて、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した１次直流電流により環状磁芯（ＲＣ）３に誘起された磁力により流れる電流を測定する。６は第２の線輪（Ｃ_２）４にトランス（Ｔ）７を介して第２電流計（ｍＡ_２）１１と並列に接続された交流電源、８は交流電源６からの電流を半波整流して脈動電流とする第２の整流手段たる第２ダイオード（Ｄ_１）、９は第２の線輪（Ｃ_２）４に加えられた脈動電流が第２電流計（ｍＡ_２）１１に行かないよう阻止する第１の整流手段たる第１ダイオード（Ｄ_２）、１２は固定抵抗（Ｒ）、１３は交流電源６を半波整流した際に生じるオーバーシュートを相殺するための半固定抵抗（ｒ）、１５は固定抵抗（Ｒ）である。

なお、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す１次直流電流は、第２の線輪（Ｃ_２）４に流す脈動電流により環状磁芯（ＲＣ）３に生じた磁力とは逆極性の磁力を生じる方向の電流を流すようにする。また、第２電流計（ｍＡ_２）１１には固定抵抗１５を介して脈流電流が流れるが、この場合に流れる脈流電流は第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定する電流とは逆方向の電流であり、測定する順方向の電流は第２ダイオード５を通して低抵抗で流れることができるから、固定抵抗１５を大きくすることで無視できる大きさにすることができる。

このように構成した本発明の直流電流検出器１の動作を、図２に示した各部における磁力や電圧波形を元に説明する。この図２に於いて、（ａ）は第２の線輪（Ｃ_２）４に印加する半波整流脈動電流波形、（ｂ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｃ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ流す被測定電流波形、（ｄ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｅ）が環状磁芯（ＲＣ）３に測定電流のみを流したときに環状磁芯（ＲＣ）３を介して第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧波形、（ｆ）が第２の線輪（Ｃ_２）４に印加した脈動電流と１次直流電流によって生じる磁力を合成した波形、（ｇ）が波形（ｆ）によって第２電流計（ｍＡ_２）１１の両端に生じる電圧波形である。なお、環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力（ｂ）は、環状磁芯（ＲＣ）３のインダクタンスによって時間ｔ_２のようにオーバーシュートが発生するが、このオーバーシュートは後記する半固定抵抗（ｒ）１３により相殺されるため、（ｇ）の波形はこのオーバーシュートが低減された波形として示してある。

なお、交流電圧の波形は、一般の商用電源でよいが矩形波であれば更によい。その周波数は商用周波数以上の周波数であれば、その上限は可聴周波数程度までは差し支えはない。

図１のトランス（Ｔ）７により変圧された交流電源６は、第２ダイオード（Ｄ_１）８によって半波整流されて図２（ａ）に示した脈動電流となり、第２の線輪（Ｃ_２）４に流れて環状磁芯（ＲＣ）３を図２（ｂ）に示したように励磁する。一方、環状磁芯（ＲＣ）３に捲装した第２の線輪（Ｃ_２）４に図２（ａ）に示した脈動電流を流さず、この第２の線輪（Ｃ_２）４に流す脈動電流により生じる磁力（ｂ）とは逆極性となる磁力を発生する、図２（ｃ）に示したような平滑直流からなる被測定の１次直流電流を１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流すと、環状磁芯（ＲＣ）３には図２（ｄ）に示したような磁力が生じる。

そのため第２の線輪（Ｃ_２）４には、その直流の立ち上がりによって環状磁芯（ＲＣ）３の磁力が立ち上がったとき、すなわち環状磁芯（ＲＣ）３の磁力が変化したときに、図２（ｅ）に示した電圧が誘起されて電流が流れるが、その後流れることはない。

従って、第２の線輪（Ｃ_２）４に図２（ａ）に示した脈動電流を、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に図２（ｃ）に示したような被測定の１次直流電流を同時に流すと、環状磁芯（ＲＣ）３には図２（ｆ）に示したように、図２（ｂ）に示した磁力（２０の番号を付した点線）が図２（ｄ）に示した磁力（２１の番号を付した点線）分だけ減じられ、磁力の極性が反転する位置が被測定の１次直流電流で生じた図２（ｄ）の磁力分だけ移動した磁力が存在する状態となる。

一方、第２の線輪（Ｃ_２）４には、図２の上部に示した時間ｔ_１からｔ_２の間は図２（ａ）に示した脈動電流が流れるが、この脈動電流は時間ｔ_２からｔ_３の間は第２ダイオード（Ｄ_１）８によって電流が阻止されるために電流は流れない（実際にはオーバーシュートによる電流が流れるが、それについては後記する）。その代わり第２の線輪（Ｃ_２）４には、図２（ｆ）に実線で示した図２（ｂ）と図２（ｄ）の磁力が合成されて時間ｔ_１からｔ_２の間に極性が反転し、１次直流電流で生じた磁力に達する磁力の変化により、図２（ｇ）に示したように、時間ｔ_２で図２（ｃ）に示した電流にほぼ比例し、その後、除々に降下してゆく電圧が誘起される。

本来、被測定の１次直流電流により生じる磁力は一定であるから、前記したように脈動電流が流れなければこの１次直流電流により生じる磁力により誘起される電圧は、図２（ｅ）のように１次直流電流を流したときだけ電圧が誘起されるわけであるが、本発明では脈動電流を流しているため磁力は図２（ｆ）のように脈動電流の周期に従って変化し、時間ｔ_２とｔ_３の間（脈動電流の周期）が短ければ、誘起された電圧の降下が大きくならないうちに次の磁力変化が生じる。そして、それによって図２（ｇ）に示したような電圧が生じるわけであり、第１ダイオード９の存在によりマイナス側の電流は阻止されて第２電流計（ｍＡ_２）１１には、第１ダイオード９を介してこの電圧に比例した電流が流れる。

そのため、この電流を計測して２倍し、予め求めた１次直流電流と第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係から１次直流電流を求めると、非接触型の直流電流検出器を提供することができる。なお、この図２に示した各波形は説明を分かり易くするため、一部を誇張して示してあり、また、正負の符号は一例であって、逆であっても良いことは勿論である。

しかしながら、第２の線輪（Ｃ_２）４へ印加した図２（ａ）の脈動電流により環状磁芯（ＲＣ）３に生じる図２（ｂ）に示した磁力は、環状磁芯（ＲＣ）３のインダクタンスにより、時間ｔ_２のように第２ダイオード（Ｄ_１）８の半波整流後の半周期の初期にオーバーシュートが発生し、その最大瞬間値は励磁電圧と同程度の大きさを有する場合もある。そのため第２電流計（ｍＡ_２）１１には僅かな電流が生じてしまうが本発明においては、この第２電流計（ｍＡ_２）１１に並列に半固定抵抗（ｒ）１３を接続し、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に被測定の１次電流を流していないとき、このオーバーシュートにより流れる電流で示す値が０となるよう零値修正を行うことでこの問題を解決するようにしている。

従って、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に図２（ｃ）に示した被測定１次電流を流していない場合、前記したインダクタンスによって生じるオーバーシュートを小さくすることができる。しかもこのようにすると、第２の線輪（Ｃ_２）４、第２ダイオード（Ｄ_１）８により形成される半波整流励磁回路に供給する交流の電圧が変動しても、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す電流による第２電流計（ｍＡ_２）１１の指示値には何ら影響を与えることがなくなるから、正確な１次直流電流の測定が可能となり、かつ、この調整は、第２電流計（ｍＡ_２）１１を見ながら半固定抵抗（ｒ）１３を調整することで非常に簡単に行うことができる。但しこれは、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２の定格直流電流によるアンペアターンに対し、第２の線輪（Ｃ_２）４側のアンペアターンが常に大きいことが前提となる。

このように構成した本発明になる直流電流検出器１を用い、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す平滑直流を変化させて第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係を示したグラフが図３である。この図３に於いて横軸は１次直流電流（Ａ）、縦軸は第２電流計（ｍＡ_２）１１の測定した直流出力電流（ｍＡ）である。用いた計器は配電盤用の２．５級のもの、磁芯はヒステリシスが少なく、透磁率が線形的な特性を示す環状磁芯を使用した。このグラフからわかるように、１次直流電流と２次出力直流電流とはほぼ比例関係にあり、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流に比例した値が得られる。

図４は、第２の線輪（Ｃ_２）４に与える半波整流した脈動電流を変化させると共に、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す平滑直流を１５Ａ、３０Ａ、４５Ａ、６０Ａ、７５Ａと変化させて、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係を示したグラフであり、横軸は第２の線輪（Ｃ_２）４の励磁電流、縦軸は２次出力直流電流（ｍＡ）である。

このグラフから分かるとおり、１次直流電流がそれぞれ一定で変化することがなければ、第２の線輪（Ｃ_２）４に流す半波整流した脈動電流の電流値が変化しても第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した２次出力直流電流はほぼ一定であり、２次出力直流出力電流の値は、環状磁芯（ＲＣ）３の半波整流した脈動電流による励磁電流の極めて広範囲の変化であってもその出力特性に影響を及ぼさないことがわかる。

以上が本発明になる直流電流検出器１の実施例１の回路構成と直流電流検出方法であるが、この実施例１の直流電流検出器１では、半波整流脈動電流を流す第２の線輪（Ｃ_２）４で１次直流電流により環状磁芯（ＲＣ）３に誘起された磁力により生じる電流を測定しているため、両者が絶縁されておらず、高抵抗とした固定抵抗１５で両者を分離してはいるが、独立性は劣る。そのため、半波整流脈動電流を別に設けた励磁線輪に流すようにしても良い。

このように励磁線輪を別に設けて直流電流検出器１を構成したのが、図５に示した本発明になる直流電流検出器１の実施例２の回路構成である。図中、図１に示した実施例１の直流電流検出器１と同様な構成要素には同一番号が付してあり、２は被測定電流である１次直流電流を流す１次直流電流線輪（Ｃ_１）、３は環状磁芯（ＲＣ）、４は第２の線輪（Ｃ_２）、５は交流電源６からトランス（Ｔ）７を介して第２ダイオード（Ｄ_１）８によって半波整流した脈動電流で環状磁芯（ＲＣ）３を励磁する励磁線輪（Ｃ_３）、９は励磁線輪（Ｃ_３）５に加えられた脈動電流によって励磁された環状磁芯（ＲＣ）３を介し、第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起された脈動電流を阻止する第１ダイオード（Ｄ_２）、１０は半波整流脈動電流を測定する第１電流計（ｍＡ_１）、１１は、第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起された電流を測定するための第２電流計（ｍＡ_２）、１２は半波整流励磁回路に挿入されて電圧降下を発生させ、１３で示した半固定抵抗（ｒ）側に電流を流して交流電源６を半波整流した際に生じるオーバーシュートを相殺するための固定抵抗（Ｒ）である。なお、１次直流電流線輪２に流す１次直流電流は、励磁線輪（Ｃ_３）５に流す脈動電流により環状磁芯（ＲＣ）３に生じた磁力とは逆極性の磁力を生じる方向の電流を流すようにするのは前記図１に示した実施例１の場合と同様である。

図６は、（ａ）が第２の線輪（Ｃ_２）４に印加する半波整流脈動電流波形、（ｂ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｃ）が（ｂ）に示した磁力により第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧、（ｄ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ流す被測定電流波形、（ｅ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｆ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ被測定電流を流した場合に第２の線輪（Ｃ_２）４に生じる電圧波形、（ｇ）が励磁線輪（Ｃ_３）５に（ａ）に示した半波整流脈動電流を、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ（ｄ）に示した被測定電流をそれぞれ流したときに環状磁芯（ＲＣ）３に生じる合成磁力、（ｈ）が（ｇ）に示した磁力で第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧、（ｋ）が第２電流計（ｍＡ_２）１１の両端に生じる電圧波形である。なお、前記図２でも説明したように（ｂ）の波形には、環状磁芯（ＲＣ）３のインダクタンスによって時間ｔ_１のようにオーバーシュートが発生するが、の波形はこのオーバーシュートは後記する半固定抵抗（ｒ）１３により相殺されるため、（ｈ）と（ｇ）の波形はこのオーバーシュートが低減された波形として示してある。

この図５に示した実施例２の直流電流検出器１も、前記図１に示した実施例１の場合同様、交流電源６からの電流を第１ダイオード４によって半波整流した図６（ａ）に示した半波整流脈動電流を励磁線輪（Ｃ_３）５に流し、環状磁芯（ＲＣ）３を図６（ｂ）に示したように励磁する。この環状磁芯（ＲＣ）３に生じた磁力は、第２の線輪（Ｃ_２）４に図６（ｃ）に示したような脈動電圧を誘起するが、この脈動電圧によって流れる電流は第１ダイオード（Ｄ_２）９によって整流される。従って、第２の線輪（Ｃ_２）４に接続した第２電流計（ｍＡ_２）１１には電流が流れない（前記と同様、オーバーシュートによる電流が流れるが、それについては後記する）。

一方、環状磁芯（ＲＣ）３に捲装した励磁線輪（Ｃ_３）５に、半波整流した図６（ａ）に示した脈動電流を流さず、この励磁線輪（Ｃ_３）５に流す脈動電流により生じる磁力とは逆極性となる磁力を発生する、図６（ｃ）に示したような被測定の平滑直流からなる１次直流電流を１次直流電流線輪２に流すと、環状磁芯（ＲＣ）３には図６（ｅ）に示したような磁力が生じる。そのため、第２の線輪（Ｃ_２）４には、その直流の立ち上がりによって環状磁芯（ＲＣ）３の磁力が立ち上がったとき、すなわち環状磁芯（ＲＣ）３の磁力が変化したときに、図６（ｅ）に示した電圧が誘起されて電流が流れるが、その後流れることはない。

そのため、励磁線輪（Ｃ_３）５に同時に、図６（ａ）に示した脈動電流と、１次直流電流線輪２に図６（ｄ）に示したような被測定の１次直流電流とを流すと、第２の線輪（Ｃ_２）４からみて環状磁芯（ＲＣ）３の磁力は、図６（ｇ）に示したように、図６（ａ）に示した脈動電流で生じた（ｂ）に示した磁力（２０の番号を付した点線）の極性が反転する位置が、１次直流電流で生じた図６（ｅ）の磁力分（２１の番号を付した点線）で示しただけ移動した状態となる。すると第２の線輪（Ｃ_２）４には、極性が反転する位置が図６（ｈ）に示したように１次直流電流で生じた磁力分だけ移動した脈動電流に比例した電圧が誘起され、１次直流電流の磁力に対応した電圧に達した後、この１次直流電流の一定な磁力によって除々に降下してゆくが、脈動電流の周波数が一定以上であれば、その下降（または上昇）があまり大きくならないうちに次の脈動電流に対応した電圧変化が生じる。

ところが、第２の線輪（Ｃ_２）４には第１ダイオード（Ｄ_２）９が接続されているから、この図６（ｈ）に示した電圧波形のうち、マイナス側の電圧で生じる電流が遮断され、１次直流電流により生じたプラス側の電圧による電流が図５に１１で示した第２電流計（ｍＡ_２）を流れることになり、この電流を計測して２倍し、予め求めた１次直流電流と第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係から１次直流電流を求めると、非接触型の直流電流検出器を提供することができる。なお、この図６に示した各波形は、説明を分かり易くするため、一部誇張して示してあり、また、正負の符号は一例であって、逆であっても良いことは勿論である。

しかしながら、励磁線輪（Ｃ_３）５へ印加した図６（ａ）の脈動電流により環状磁芯（ＲＣ）３に生じる図６（ｂ）に示した磁力は、環状磁芯（ＲＣ）３のインダクタンスにより、図６の上に示した時間ｔ_１のように、第１ダイオード４の半波整流後の半周期の初期にオーバーシュートが発生し、その最大瞬間値は励磁電圧と同程度の大きさを有する場合もある。そのため第２の線輪（Ｃ_２）４の脈動電流により誘起される電圧にも、図６（ｃ）の時間ｔ_１に示したように、同じようなオーバーシュートが生じる。従って、第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される図６（ｃ）の脈動電圧を第１ダイオード（Ｄ_２）９により整流しても、出力電流側（第２電流計（ｍＡ_２）１１）に僅かな電流が生じてしまう。

そのため本発明においては、図５に示した励磁線輪（Ｃ_３）５、第２ダイオード（Ｄ_１）８により形成される半波整流励磁回路に直列に固定抵抗（Ｒ）１２を挿入し、電圧降下を発生させて分圧させ、電流を半固定抵抗（ｒ）１３を介して第２の線輪（Ｃ_２）４、第１ダイオード（Ｄ_２）９で形成される直流出力電流検出回路に送る。そしてこの半固定抵抗（ｒ）１３の抵抗値を調節して、前記したインダクタンスによって生じるオーバーシュートを相殺させ、第２の線輪（Ｃ_２）４に図６（ｃ）のｔ_１に示したようなオーバーシュートを消去して第２電流計（ｍＡ_２）１１の零値調整を行えるようにした。

従って、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に図６（ｃ）に示した被測定１次電流を流していない場合、前記したインダクタンスによって生じるオーバーシュートを小さくすることができる。しかもこのようにすると、励磁線輪（Ｃ_３）５、第２ダイオード（Ｄ_１）８により形成される半波整流励磁回路に供給する交流電源６の電圧が変動しても、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す電流により生じる第２の線輪（Ｃ_２）４の出力値には何ら影響を与えることがなくなるから、正確な１次直流電流の測定が可能となり、かつ、この調整は、第２電流計（ｍＡ_２）１１を見ながら半固定抵抗（ｒ）１３を調整することで非常に簡単に行うことができる。但しこれは、１次直流電流線輪２の定格直流電流によるアンペアターンに対し、励磁線輪（Ｃ_３）５側のアンペアターンが常に大きいことが前提となる。

図７は、図５に示した本発明の直流電流検出器１を用い、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す平滑直流、及び励磁線輪（Ｃ_３）５に流す半波整流脈動電流に同期した全波整流直流と半波整流直流とを流した場合の、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した出力直流電流との関係を示したグラフであり、横軸は１次直流電流（Ａ）、縦軸は２次出力直流電流（ｍＡ）である。用いた計器は配電盤用の２．５級のもの、磁芯はヒステリシスが少なく、透磁率が線形的な特性を示す環状磁芯を使用した。

このグラフからわかるように、１次直流電流（Ａ）と２次出力直流電流（ｍＡ）とはほぼ比例関係にあり、また、前記したように１次直流電流線輪２に半波整流を流した場合、第２電流計（ｍＡ_２）１１の値がそのまま１次直流電流に比例した値となるが、平滑直流と全波整流直流では、測定した電流値を２倍することで、１次直流電流線輪２に流した電流に比例した値が得られる。

図８は、励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流と、１次直流電流線輪２に与える半波整流または全波整流した脈動電流からなる１次直流電流とが同期している場合に、励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流を変化させ、１次直流電流が２０Ａ、４０Ａ、６０Ａのそれぞれにおける第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した２次出力直流電流を示したグラフであり、横軸は励磁線輪（Ｃ_３）５の励磁電流、縦軸は２次出力直流電流（ｍＡ）である。

このグラフから分かるとおり、１次直流電流がそれぞれ一定で変化することがなければ、励磁線輪（Ｃ_３）５に流す半波整流した脈動電流の電流値が変化しても第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した２次出力直流電流はほぼ一定であり、２次出力直流出力電流の値は、環状磁芯（ＲＣ）３の半波整流した脈動電流による励磁電流の極めて広範囲の変化であってもその出力特性に影響を及ぼさないことがわかる。

以上が本発明の直流電流検出器による平滑直流の検出方法であるが、本発明は、全波整流直流や半波整流直流を測定することも可能である。図９は、こういった全波整流直流や半波整流直流を測定する場合の、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える直流と第２電流計（ｍＡ_２）１１の波形を示したものである。すなわち、図９（ａ）は、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に電流を流さずに前記した半固定抵抗（ｒ）１３を調節して、交流を整流した際のオーバーシュートを低減させながら第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に脈動電流を流した場合に環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｂ）は１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える（ａ）に示した波形に同期した全波整流直流で、（ｃ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１からみた第２の線輪（Ｃ_２）４の電圧波形、（ｄ）は同じく１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える（ａ）に示した波形に同期した半波整流直流で、（ｅ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１からみた電圧波形である。

まず、図９（ｂ）のように図９（ａ）に示した波形に同期した全波整流直流を１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与えた場合、脈動電流と脈動電流の間となる時間ｔ_１とｔ_２の間に第２電流計（ｍＡ_２）１１に図９（ｃ）に示した電圧に基づく電流が流れるから、この場合も平滑直流の場合と同様、第２電流計（ｍＡ_２）１１で測定した電流値を２倍し、予め求めた第２電流計（ｍＡ_２）１１の指示値と１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与えた電流値との関係から換算することで、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流を算出することができる。

さらに図９（ｄ）のように、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に図９（ａ）に示した波形に同期した半波整流直流を与えると、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与えた半波整流直流の脈動電流と脈動電流の間となる時間ｔ_１とｔ_２の間に、図９（ｅ）に示した電圧に基づく電流が第２電流計（ｍＡ_２）１１に流れるから、この場合は第２電流計（ｍＡ_２）１１で測定した電流値を２倍することなくそのまま用いることで、予め求めておいた第２電流計（ｍＡ_２）１１の指示値と１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流値との関係から換算すれば、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流値を算出することができる。

なお、以上の説明では、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す全波整流直流と半波整流直流とは、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に流す図２（ａ）、図６（ａ）に示した半波整流した脈動電流と同期している場合を例に説明してきたが、本発明は、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す電流が、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に流す図２（ａ）、図６（ａ）に示した半波整流した脈動電流と同期していない場合でも同様に測定可能である。

図１０はこの場合の例を示したもので、図１０（ａ）は第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に流す脈動電流で、前記図１、図５に示した交流電源６に、例えば商用電源より高い被測定１次直流電流に同期することのない素数の周波数の交流を接続して半波整流した波形である。（ｂ）はこの（ａ）に示した脈動電流により環状磁芯（ＲＣ）３に生じた磁力の波形であり、（ｃ）は１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す、図１０（ａ）に示した脈動電流とは非同期な直流と半波整流直流とを重畳した直流、（ｄ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１に流れる電流波形である。

このように、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す直流と半波整流直流とを重畳した図１０（ｃ）の直流と、図１０（ａ）に示した半波整流脈動電流が非同期の場合、環状磁芯（ＲＣ）３には図１０（ｂ）に示したような電圧波形が現れる。そのため、図１０（ｃ）に示した直流を１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流すと、第２電流計（ｍＡ_２）１１からみて図１０（ｂ）の脈動電流と脈動電流の間に第２の線輪（Ｃ_２）４に電流が流れ、図４（ｄ）に示したような電流波形の電流として測定される。

そのためこの場合は、前記図２（ｃ）のような平滑直流を与えた場合と同様、第２電流計（ｍＡ_２）１１で測定した電流値を２倍することで、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流に比例した値が得られる。従って、その値から１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した電流値を求めればよい。なお、この場合、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）の巻数と第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流脈動電流とによるアンペアターンは、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２と１次直流とによるアンペアターンよりも大きく設定する必要がある。

なお、環状磁芯（ＲＣ）３としては、軟磁性でヒステリシスの少ない素材とし、透磁率が線形的に変化する磁性体であることが好ましい。

図１１は、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流を７５Ｈｚとして商用周波数より大きくし、１次直流電流線輪２に、平滑直流とこの第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与えた脈動電流とは非同期とした半波整流または全波整流の１次直流電流を流して、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した第２の線輪（Ｃ_２）４に流れる電流との関係を示したグラフであり、横軸は１次直流電流（Ａ）、縦軸は２次出力直流電流（ｍＡ）である。なお、このグラフに於いては、簡略化のため、平滑直流と全波整流における第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した結果を２倍した値を示している。

このグラフから分かるとおり、励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流と１次直流電流線輪２に与える半波整流または全波整流を非同期とし、かつ、励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流の周波数を７５Ｈｚとして商用周波数より大きくすると、１次直流電流が平滑直流、全波整流、半波整流の何れであっても、それぞれの２次出力直流電流値に影響がなく、線形特性は図上では高い数値を保っている。

図１２は、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流を商用周波数より高い７５Ｈｚ、１１８Ｈｚ、２２２Ｈｚと変化させ、１次直流電流を平滑直流、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流とは非同期の半波整流直流、全波整流直流とした場合の１次直流電流に対する２次出力直流電流の測定結果を表に纏めたものである。この表は、同期型と非同期型との特性上の優劣、即ち電流値に対する線形的な比例性などを比較するためのもので、グラフ化した場合、図形上ではそれぞれの測定値が互いに重なり合い、優劣の判定が難しくなるためそれぞれの測定値として表にしたものである。

この表において最上段は１次直流電流（Ａ）であり、その下の「平均値」は、更にその下に示した１次直流電流（Ａ）のそれぞれに対する２次出力直流電流の平均値、「励磁」は同期、非同期の別、周波数は５０Ｈｚ（商用電電源）、７５Ｈｚ、１１８Ｈｚ、２２２Ｈｚの別、「波形」は「直流」が平滑直流、「半波」が半波整流直流、「全波」が全波整流直流である。この図１２の表から分かるとおり、同期、非同期、周波数、及び波形によって測定結果に大きな違いは見られない。

このように本発明によれば、半波整流脈動電流を流す第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）を環状磁芯（ＲＣ）３に捲装すると共に、半波整流脈動電流によって前記環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力とは逆極性の磁力を生じる方向に１次直流電流を流し、さらに第１ダイオード（Ｄ_２）９を介して半波整流脈動電流における脈動電流と脈動電流との間に前記１次直流電流により前記第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起された電圧により生じる電流を、直流電流測定手段６により測定することで、非常に簡単、安価、メンテナンスフリーな非接触型の直流電流検出器と直流電流検出方法を提供することができる。

本発明によれば、平滑直流、全波、半波整流直流のいずれであっても、交流の場合に使用される変流器のように、単純、安価でメンテナンスフリーな非接触型の直流電流検出器を提供することができるから、直流の大電流測定に利用して大きな効果をもたらすものである。

本発明になる直流電流検出器１の実施例の１回路構成を示した図である。 本発明になる直流電流検出器１の、（ａ）は第２の線輪（Ｃ_２）４に印加する半波整流脈動電流波形、（ｂ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｃ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ流す被測定電流波形、（ｄ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｅ）が環状磁芯（ＲＣ）３に測定電流のみを流したときの第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧波形、（ｆ）が第２の線輪（Ｃ_２）４に印加した脈動電流と測定電流によって生じる磁力を合成した波形、（ｇ）が波形（ｆ）によって第２電流計（ｍＡ_２）１１の両端に生じる電圧波形である。 本発明になる直流電流検出器１を用い、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す平滑直流を変化させて第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係を示したグラフである。 本発明になる直流電流検出器１を用い、第２の線輪（Ｃ_２）４に与える半波整流した脈動電流を変化させると共に、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す平滑直流を１５Ａ、３０Ａ、４５Ａ、６０Ａ、７５Ａと変化させて、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した電流との関係を示したグラフである。 図５に示した本発明になる直流電流検出器１の実施例２の回路構成である。 本発明になる直流電流検出器１の実施例２の（ａ）が第２の線輪（Ｃ_２）４に印加する半波整流脈動電流波形、（ｂ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｃ）が（ｂ）に示した磁力により第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧、（ｄ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ流す被測定電流波形、（ｅ）がそれによって環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｆ）が１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ被測定電流を流した場合に第２の線輪（Ｃ_２）４に生じる電圧波形、（ｇ）が励磁線輪（Ｃ_３）５に（ａ）に示した半波整流脈動電流を、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２へ（ｄ）に示した被測定電流をそれぞれ流したときに環状磁芯（ＲＣ）３に生じる合成磁力、（ｈ）が（ｇ）に示した磁力で第２の線輪（Ｃ_２）４に誘起される電圧、（ｋ）が第２電流計（ｍＡ_２）１１の両端に生じる電圧波形である。 本発明の直流電流検出器１の実施例２を用い、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流した平滑直流と全波整流直流、及び半波整流直流により、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した２次出力直流電流を示したグラフである。 励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流と１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える半波整流または全波整流の１次直流電流とが同期している場合に、励磁線輪（Ｃ_３）５に与える半波整流した脈動電流を変化させ、１次直流電流が２０Ａ、４０Ａ、６０Ａのそれぞれにおける第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した２次出力直流電流を示したグラフである。 全波整流直流や半波整流直流を測定する場合の、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える直流と第２電流計（ｍＡ_２）１１の波形を示したものである。すなわち、図９（ａ）は、１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に電流を流さずに前記した半固定抵抗（ｒ）１３を調節して、交流を整流した際のオーバーシュートを低減させながら第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に脈動電流を流した場合に環状磁芯（ＲＣ）３に生じる磁力、（ｂ）は１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える（ａ）に示した波形に同期した全波整流直流で、（ｃ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１からみた第２の線輪（Ｃ_２）４の電圧波形、（ｄ）は同じく１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に与える（ａ）に示した波形に同期した半波整流直流で、（ｅ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１からみた電圧波形である。 １次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す電流が、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に流す図２（ａ）、図６（ａ）に示した半波整流した脈動電流と同期していない場合で、（ａ）は第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に流す脈動電流で、前記図１、図５に示した交流電源６に、例えば商用電源より高い被測定１次直流電流に同期することのない素数の周波数の交流を接続して半波整流した波形である。（ｂ）はこの（ａ）に示した脈動電流でにより環状磁芯（ＲＣ）３に生じた磁力の波形であり、（ｃ）は１次直流電流線輪（Ｃ_１）２に流す、図１０（ａ）に示した脈動電流とは非同期な直流と半波整流直流とを重畳した直流、（ｄ）は第２電流計（ｍＡ_２）１１に流れる電流波形である。 第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流を７５Ｈｚとして商用周波数より大きくし、１次直流電流線輪２に、平滑直流とこの第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与えた脈動電流とは非同期とした半波整流または全波整流の１次直流電流を流して、第２電流計（ｍＡ_２）１１が測定した第２の線輪（Ｃ_２）４に流れる電流との関係を示したグラフである。 第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流を商用周波数より高い７５Ｈｚ、１１８Ｈｚ、２２２Ｈｚと変化させ、１次直流電流を平滑直流、第２の線輪（Ｃ_２）４（図１の実施例１の場合）、または励磁線輪（Ｃ_３）５（図５の実施例２の場合）に与える半波整流した脈動電流とは非同期の半波整流直流、全波整流直流とした場合の１次直流電流に対する２次出力直流電流の測定結果を表に纏めたものである。

符号の説明

１ 直流電流検出器
２ １次直流電流線輪（Ｃ_１）
３ 環状磁芯（ＲＣ）
４ 第２の線輪
５ 励磁線輪（Ｃ_３）
６ 交流電源
７ トランス（Ｔ）
８ 第２ダイオード（Ｄ_１）（第２の整流手段）
９ 第１ダイオード（Ｄ_２）（第１の整流手段）
１０ 第１電流計（ｍＡ_１）
１１ 第２電流計（ｍＡ_２）
１２ 固定抵抗（Ｒ）
１３ 半固定抵抗（ｒ）
１５ 固定抵抗（Ｒ）

Claims (9)

1. 環状磁芯に、単捲又は数回捲きの１次直流電流線輪を貫通させて被測定１次直流電流を流すと共に直流電流測定手段を接続した第２の線輪を捲装し、該第２の線輪に流れる電流を直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出方法において、
   前記環状磁芯を半波整流した脈動電流で励磁すると共に、前記直流電流測定手段に、前記脈動電流により前記環状磁芯を介して前記第２の線輪に誘起される電流を阻止する方向の第１の整流手段を接続し、前記１次直流電流線輪に前記脈動電流により生じる磁力と逆極性の磁力を生じる方向に流した前記被測定１次直流電流により誘起される磁力と、前記脈動電流により誘起される磁力とで前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする直流電流検出方法。
2. 前記脈動電流を、前記第２の線輪に前記直流電流測定手段と並列になるよう第２の整流手段を介して交流電源を接続して供給することを特徴とする請求項１に記載した直流電流検出方法。
3. 前記脈動電流を、前記環状磁芯に第３の線輪を捲装して第２の整流手段を介し、交流電源を接続して供給することを特徴とする請求項１に記載した直流電流検出方法。
4. 前記被測定１次直流電流が、平滑な直流電流、又は前記脈動電流に同期した交流の全波整流電流の場合は前記直流電流測定手段の計測値を２倍にし、半波整流されて前記脈動電流に同期した脈動直流の場合は前記直流電流測定手段の計測値をそのまま、前記被測定１次直流電流が未知の脈動波形または未知の周波数の直流の場合、前記脈動電流の周波数を商用周波数より高くて前記被測定１次直流電流に同期することのない素数の周波数の交流として前記直流電流測定手段の計測値を２倍し、前記被測定１次直流電流に対応した測定値とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した直流電流検出方法。
5. 環状磁芯と、該環状磁芯を貫通する被測定用単捲又は数回捲きの１次直流電流を流す１次直流電流線輪と、前記環状磁芯に捲装されて直流電流測定手段を接続された第２の線輪とを備え、該第２の線輪に流れる電流を前記直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出器において、
   前記第２の線輪に、前記直流電流測定手段と並列に接続された交流電源からの電流を半波整流して脈動電流とする第２の整流手段と、前記第２の線輪に接続された直流電流測定手段への前記半波整流脈動電流を阻止し、前記１次直流電流線輪に前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯に誘起される磁力とは逆極性の磁力を発生する方向に流した１次直流電流により、前記環状磁芯を介して誘起された電流を流す第１の整流手段とを有し、
   前記被測定１次直流電流により誘起された磁力と、前記脈動電流により誘起された磁力とにより前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする直流電流検出器。
6. 環状磁芯と、該環状磁芯を貫通する被測定用単捲又は数回捲きの１次直流電流を流す１次直流電流線輪と、前記環状磁芯に捲装されて直流電流測定手段を接続された第２の線輪とを備え、該第２の線輪に流れる電流を前記直流電流測定手段で測定して前記１次直流電流を測定する直流電流検出器において、
   前記環状磁芯に捲装され、第２の整流手段を介して接続した交流電源により半波整流脈動電流が供給される第３の線輪と、前記１次直流電流線輪に前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯に誘起される磁力とは逆極性の磁力を発生する方向に流した１次直流電流により前記環状磁芯を介して誘起される電流は流し、前記半波整流脈動電流で前記環状磁芯を介して前記第２の線輪に誘起される電流は阻止する第１の整流手段とを有し、
   前記被測定１次直流電流により誘起された磁力と、前記脈動電流により誘起された磁力とにより前記環状磁芯に生じる磁力変化により、前記直流電流測定手段に流れる電流を測定して前記被測定１次直流電流を測定することを特徴とする直流電流検出器。
7. 前記半波整流脈動電流を流す第２または第３の線輪の巻数と半波整流脈動電流との積によるアンペアターンは、前記１次直流電流線輪の巻数と１次直流電流とによるアンペアターンよりも大きな値に設定することを特徴とする請求項５または６に記載した直流電流検出器。
8. 前記第１の整流手段と第２または第３の線輪との間と前記直流電流測定手段との間に接続され、前記交流電流を前記第２の整流手段で整流することで生じるオーバーシュートの電流を流して、前記直流電流測定手段の零値調整をするための抵抗を接続したことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載した直流電流検出器。
9. 前記環状磁芯はヒステリシスの少ない軟磁性材で、透磁率が線形的特性の磁性体であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載した直流電流検出器。