JP2016050921A - 電流検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この特許文献1に記載された従来例では、図8(a)に示す構成を有する。すなわち、軟質磁性体製の同形,等大に構成された円環状をなすコア101及び102と、各コア101及び102に等しい回数巻回された励磁コイル103と、各コア101及び102にわたるよう一括して巻回された検出コイル104とを備えている。
励磁コイル103はこれに通電したとき両コア101及び102に生じる磁場が逆相であって互いに打ち消し合うようコア101及び102に巻回されている。
ここで、両コア101及び102に生じた磁束密度Bの変化を正弦波(起電力に対応)で表現すると図8(c)に示すようになる。この図8(c)では、前述した図8(b)で実線図示の台形波に対応して実線図示のように180°位相がずれた周波数fの正弦波(起電力)が表れるが、これらは180°ずれているため互いに打ち消し合う。一方、図8(b)で破線図示の台形波に対応して図8(c)には破線図示のような2倍の周波数2fの2次高調波が表れる。この2次高調波は位相が180°ずれているため、相互に重畳すると図8(c)の最下段に示すような正弦波信号となり、これが検出コイル104で検出される。
この検出コイル104で捉えられた検出信号は被測定導線105を流れる直流の電流値Iに対応しており、これを処理することで電流値Iを検出することができる。
さらに、2つのコア101,102を飽和領域まで励磁する必要があるので、大きな励磁電流が必要となり、センサの消費電流が大きいという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、微小電流の検知が可能で、周囲温度により影響を受けることが少なく、小型、低コスト、定消費電流で、微小電流の検知を行うことができる電流検知装置を提供することを目的としている。
また、電流検知装置を1つの磁気コアと1つの巻線とで構成できるので、小型、低コスト化が可能となる。
さらに、発振回路から出力される矩形波電圧の振幅を制限することにより、温度変化の影響が矩形波電圧の振幅変化として現れることを回避する。
本発明の一実施形態に係る電流検知装置1は、図1に示すように、例えば漏電検知等の対象物に設けられた例えば10A〜800Aの往復の電流Iが流れる導線2a,2bの微小な差異電流を検知する。ここで、健全状態では導線2a,2bに流れる電流の和はゼロであるが、漏電や地絡などで導線2a,2bに流れる電流の和が零にならず、検出対象とする例えば15mA〜500mA程度の微小な差異電流が流れる。これら導線2a,2bの回りにリング状の磁気コア3が配設されている。つまり、磁気コア3内に導線2a,2bが挿通されている。
発振回路5は、図2に示すように、コンパレータとして動作するオペアンプ11を備えている。このオペアンプ11の出力側と反転入力側との間に励磁コイル4が接続されている。また、オペアンプ11の反転入力側は抵抗12を介してグランドに接続され、オペアンプ11の非反転入力側は、オペアンプ11の出力側及びグランド間に直列に接続された分圧抵抗13及び14の接続点に接続されている。
ローパスフィルタ21は、発振回路5の出力側と増幅回路22の入力側との間に介挿された抵抗21aと、この抵抗21aと増幅回路22との間とグランドとの間に接続されたコンデンサ21bとで構成されている。
発振回路5では、分圧抵抗13及び14の接続点Eの閾値電圧Vrefがオペアンプ11の非反転入力側に供給されている。この閾値電圧Vrefは抵抗13の抵抗値をR1、抵抗14の抵抗値をR2とし、オペアンプ11の出力電圧をVaとしたときに下記(1)式で表される。
Vref={R1/(R1+R2)}Va …………(1)
今、図3(a)に示すように、時点t1で、オペアンプ11の出力側の出力電圧Vaがハイレベルとなると、これが励磁コイル4に印加される。このため、励磁コイル4を出力電圧Vaと抵抗12の抵抗値R12とに応じた励磁電流Ibで励磁する。このとき、励磁電流Iexは、図3(b)に示すように、出力電圧Vaの立ち上がり時点から比較的急峻に立ち上がり、その後緩やかに増加する放物線状となる。
このとき、閾値電圧Vrefは、出力電圧Vaがローレベルとなっていることにより、閾値電圧Vrefよりも低い電圧−Vrefとなっている。そして、オペアンプ11の反転入力側の励磁コイル4及び抵抗12の接続点Dの電圧Vdが、励磁コイル4の励磁電流Ibの減少に応じて減少し、この電圧Vdが時点t3で非反転入力側の閾値電圧−Vrefを下回ると、オペアンプ11の出力電圧Vaが図3(a)に示すように、時点t1と同様にハイレベルに反転する。
このため、出力電圧Vaは、図3(a)に示すように、ハイレベル及びローレベルを繰り返す矩形波電圧となり、発振回路5が非安定マルチバイブレータとして動作する。そして、励磁コイル4の励磁電流Iexは、図3(b)に示すように増加及び減少を繰り返す波形となる。
この励磁電流Iexの向きが切り換わる電流値が変化することにより、励磁コイル4と抵抗12との接続点Dの電圧Vdが閾値電圧Vrefを上回るタイミングが遅れることになる。このため、オペアンプ11から出力される出力電圧Vaの立ち下がり時点が導線2a,2bの差電流の電流値Cに応じて図3(a)で破線図示のように遅れる。この結果、出力電圧Vaの矩形波電圧のデューティ比が導線2a,2bの差電流の電流値Cに応じて変化する。
したがって、導線2aおよび2bの差電流が0である状態では、発振回路5から出力される出力電圧Vaが図5(a)で実線図示のようにデューティ比が50%となり、増幅回路22から出力される電流検出電圧Vdは、図5(b)で実線図示のように、基準電圧Vb(例えば0V)を維持している。
このため、電圧制限回路15の制限電圧は使用する周囲温度の範囲内の最大電圧変動幅の影響を受けないぎりぎりの電圧に設定することが好ましい。
したがって、増幅回路22で、電圧制限回路15を構成する第1定電圧ダイオード16および第2定電圧ダイオード17の温度依存性による増幅回路22から出力される電流検出電圧Vdの減少を補償することができ、図7(b)に示すように正確な電流検出電圧Vdを得ることができる。
なお、上記実施形態においては、電圧制限回路15として第1定電圧ダイオード16および17のアノード同士を接続した場合について説明したが、これに限定されるものではなくカソード同士を接続するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、2本の導線2a及び2bの差電流を検知する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、1本の導線に流れる微小電流を検出することもできる。
Claims (4)
- 測定電流が流れる導線を囲む磁気コアに巻回した励磁コイルと、
前記磁気コアを飽和状態又はその近傍とした状態で、前記励磁コイルに供給する励磁電流の向きを反転させる矩形波電圧を発生する発振回路と、
該発振回路から出力される前記矩形波電圧のデューティ変化に基づいて前記測定電流を検出する電流検出回路とを備え、
前記発振回路は、前記矩形波電圧の振幅を温度変化による当該矩形波電圧の振幅変動を抑制する振幅範囲に制限する電圧制限回路を備えていることを特徴とする電流検知装置。 - 前記電圧制限回路は、前記発振回路の矩形波電圧出力側及び接地間に設けた逆方向接続した一対の定電圧ダイオードで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電流検知装置。
- 前記電流検出回路は、前記電圧制限回路の温度変化による振幅範囲の変動を抑制する温度補償部を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電流検知装置。
- 前記電流検出回路は、前記発振回路から出力される前記矩形波電圧の周波数成分を除去するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力側に接続された反転増幅器とで構成され、前記温度補償部は、前記反転増幅器の反転入力側及び前記ローパスフィルタの出力側との間に接続された抵抗と並列に接続された前記電圧制限回路の温度特性を補償するサーミスタで構成されていることを特徴とする請求項3に記載の電流検知装置。
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109997304A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-07-09 | 通用电气公司 | 功率转换系统及其相关方法 |
JP2019113374A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 協立電機株式会社 | フラックスゲートセンサ |
JP2020159738A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | フラックスゲート磁界センサ |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4830515B1 (ja) * | 1965-03-10 | 1973-09-20 | ||
JP2003125530A (ja) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Yazaki Corp | 高電圧車両用漏電検出器 |
JP2011017618A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 電流センサ |
JP2012127718A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | 電流検知装置 |
JP2013044731A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Toshiba Corp | 検出器励磁回路及び検出装置 |
WO2013114137A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Power Electronic Measurements Limited | Temperature compensated current measurement |
JP2013213725A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電流検知装置 |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4830515B1 (ja) * | 1965-03-10 | 1973-09-20 | ||
JP2003125530A (ja) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Yazaki Corp | 高電圧車両用漏電検出器 |
JP2011017618A (ja) * | 2009-07-09 | 2011-01-27 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 電流センサ |
JP2012127718A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | 電流検知装置 |
JP2013044731A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Toshiba Corp | 検出器励磁回路及び検出装置 |
WO2013114137A1 (en) * | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Power Electronic Measurements Limited | Temperature compensated current measurement |
JP2013213725A (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-17 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電流検知装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109997304A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-07-09 | 通用电气公司 | 功率转换系统及其相关方法 |
JP2019113374A (ja) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 協立電機株式会社 | フラックスゲートセンサ |
JP2020159738A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | フラックスゲート磁界センサ |
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