JP2019164082A - Ct方式電流センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】CT方式電流センサを用いて直流電流に重畳している電流の変化分を測定する場合に小型のコアを使用する。【解決手段】コイル10とコイル11は、コア40において異なる位置に巻回され、差動接続の向きに接続されている。短絡コイル20は、例えば、コア40においてコイル10に重ねて、またはコイル10の近傍に巻回されている。検出コイル30は、コア40においてコイル11に重ねて巻回されている。検出コイル30の巻き数は、コイル11の巻き数よりも多い。検出コイル30の両端には、シャント抵抗SRが接続されている。例えば、直流成分Idに交流成分iaが重畳した測定対象の電流が端子T1から端子T2に向けて流れるとき、シャント抵抗SRに交流成分iaに応じた電圧が生じる。端子T3と端子T4の間には、シャント抵抗SRに生じる電圧が出力される。この電圧により、交流成分iaを測定することができる。【選択図】図2
Description
本発明は、CT(Current Transformer)方式により電流を計測するCT方式電流センサに関する。
電流センサの一種にCT方式電流センサがある。CT方式電流センサでは、1つのコア(鉄心)に一次巻線と二次巻線が巻回されている。一次巻線に測定対象の交流電流を流すとコアの中に変化する磁束が生じ、この磁束の変化に対応して二次巻線に交流電流が流れる。CT方式電流センサでは、二次巻線に流れる交流電流をシャント抵抗等により電圧に変換して測定する。
CT方式電流センサを用いて交流電流を測定する場合、電流の方向に対応してコア内の磁束の方向が交互に逆方向に変化するため、コアは磁気飽和しない。
しかし、直流電流に変化する電流が重畳しており、その電流の変化分をCT方式電流センサで測定する場合には、電流に含まれる直流成分によってコアに直流偏磁が生じるため、コアが磁気飽和しやすい。この場合、コアの磁気飽和を防ぐために、コアを大型化したり、コアにギャップを設けたりしなければならない。
しかし、直流電流に変化する電流が重畳しており、その電流の変化分をCT方式電流センサで測定する場合には、電流に含まれる直流成分によってコアに直流偏磁が生じるため、コアが磁気飽和しやすい。この場合、コアの磁気飽和を防ぐために、コアを大型化したり、コアにギャップを設けたりしなければならない。
本発明の目的は、直流電流に重畳している電流の変化分を測定する場合に小型のコアを使用することができるCT方式電流センサを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のCT方式電流センサは、
磁束を通しやすい材料で作られたコアと、
前記コアにおいて異なる位置に巻回され、差動接続の向きに接続された第1のコイルおよび第2のコイルと、
前記コアの所定の位置に巻回された短絡コイルと、
前記コアにおいて前記第2のコイルに重ねて巻回されており、前記第2のコイルの巻き数よりも巻き数が多い検出コイルと、
を備えることを特徴とする。
磁束を通しやすい材料で作られたコアと、
前記コアにおいて異なる位置に巻回され、差動接続の向きに接続された第1のコイルおよび第2のコイルと、
前記コアの所定の位置に巻回された短絡コイルと、
前記コアにおいて前記第2のコイルに重ねて巻回されており、前記第2のコイルの巻き数よりも巻き数が多い検出コイルと、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、CT方式電流センサを用いて直流電流に重畳している電流の変化分を測定する場合に小型のコアを使用することができる。
以下、本発明の実施形態に係るCT方式電流センサについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
図1は、本発明の実施形態に係るCT方式電流センサ1の回路構成の一例を示す。図2は、CT方式電流センサ1の具体的な構造の一例を示す。
CT方式電流センサ1は、コイル10と、コイル11と、短絡コイル20と、検出コイル30と、シャント抵抗SRと、コア40とを有する。
コア40は、例えば、環状である。コア40は、鉄のような磁束を通しやすい材料で作られている。
コイル10とコイル11は、コア40に巻回されている。コイル10とコイル11の巻き数は同一である。コイル10とコイル11は、差動接続されている。コイル10は、巻き始めが端子T1に接続されている。コイル11は、巻き始めが端子T2に接続されている。コイル10とコイル11の巻き終わりは接続されている。
コイル10とコイル11の自己インダクタンスをそれぞれL1とL2、相互インダクタンスをMとすると、コイル10とコイル11の合成インダクタンスはL1+L2−2Mとなる。
CT方式電流センサ1は、コイル10と、コイル11と、短絡コイル20と、検出コイル30と、シャント抵抗SRと、コア40とを有する。
コア40は、例えば、環状である。コア40は、鉄のような磁束を通しやすい材料で作られている。
コイル10とコイル11は、コア40に巻回されている。コイル10とコイル11の巻き数は同一である。コイル10とコイル11は、差動接続されている。コイル10は、巻き始めが端子T1に接続されている。コイル11は、巻き始めが端子T2に接続されている。コイル10とコイル11の巻き終わりは接続されている。
コイル10とコイル11の自己インダクタンスをそれぞれL1とL2、相互インダクタンスをMとすると、コイル10とコイル11の合成インダクタンスはL1+L2−2Mとなる。
短絡コイル20は、複数回巻かれた巻線を有し、その巻線の巻き始めと巻き終わりが短絡されている。また、短絡コイル20は、配線がリング状になっている短絡リングであってもよい。本発明では、短絡リングは短絡コイルに含まれるものとする。短絡コイル20は、コア40の所定の位置に巻回される。例えば、短絡コイル20は、コア40においてコイル10に重ねて、またはコイル10の近傍に巻回される。
検出コイル30は、コア40においてコイル11に重ねて巻回される。検出コイル30の巻き数は、通常コイル11の巻き数よりも多い。コイル11の巻き数に対して検出コイル30の巻き数が多いほど検出コイルに流れる電流は小さくなる。
検出コイル30の両端には、シャント抵抗SRが接続される。シャント抵抗SRの抵抗値は非常に小さい。また、検出コイル30の両端は、端子T3と端子T4とに接続される。
検出コイル30は、コア40においてコイル11に重ねて巻回される。検出コイル30の巻き数は、通常コイル11の巻き数よりも多い。コイル11の巻き数に対して検出コイル30の巻き数が多いほど検出コイルに流れる電流は小さくなる。
検出コイル30の両端には、シャント抵抗SRが接続される。シャント抵抗SRの抵抗値は非常に小さい。また、検出コイル30の両端は、端子T3と端子T4とに接続される。
図3は、直流成分Idに交流成分iaが重畳した測定対象の電流の一例を示す。この電流が端子T1から端子T2に向けて流れるとき、図4に示すように、直流成分Idによってコイル10とコイル11とにそれぞれ磁束ΦI1が磁束ΦI2が生じる。磁束ΦI1と磁束ΦI2の向きは逆向きであり、互いに打ち消し合う。このため、直流成分Idが流れてもコア40に直流偏磁は生じない。
また、図3に示す電流が端子T1から端子T2に向けて流れるとき、交流成分iaによって生じる磁束を打ち消すように短絡コイル20に電流が流れるとともに、検出コイル30とシャント抵抗SRからなる閉回路に電流が流れる。端子T3と端子T4の間には、シャント抵抗SRに生じる電圧が出力される。この電圧により、交流成分iaを測定することができる。
従って、CT方式電流センサ1は、例えば、高電圧直流給電システムにおける直流バスを流れる電流の変動を高電位側のラインで測定するために使用することができる。
また、例えば、プリント基板において配線パターンが長いと、配線パターンとグランドの間に直流電圧が生じる場合がある。CT方式電流センサ1は、このような場合に直流偏磁の影響を受けずに配線パターンに流れる電流の変動を測定することができる。
また、例えば、プリント基板において配線パターンが長いと、配線パターンとグランドの間に直流電圧が生じる場合がある。CT方式電流センサ1は、このような場合に直流偏磁の影響を受けずに配線パターンに流れる電流の変動を測定することができる。
図5は、CT方式電流センサ1を用いてDC/DCコンバータ100の一次コイルに流れる電流を測定する例を示す。
CT方式電流センサ1の端子T2は、フライバック方式のDC/DCコンバータ100の高電位側の入力に接続される。DC/DCコンバータ100の低電位側の入力は端子T5に接続される。端子T1と端子T5には直流電圧が入力される。端子T6と端子T7には、DC/DCコンバータ100によって変換された直流電圧が出力される。
CT方式電流センサ1の端子T2は、フライバック方式のDC/DCコンバータ100の高電位側の入力に接続される。DC/DCコンバータ100の低電位側の入力は端子T5に接続される。端子T1と端子T5には直流電圧が入力される。端子T6と端子T7には、DC/DCコンバータ100によって変換された直流電圧が出力される。
DC/DCコンバータ100のスイッチング素子(NMOSトランジスタ)101は、PWM(Pulse Width Modulation)制御により駆動される。DC/DCコンバータ100の一次コイルに流れる電流icは、図6に示すように変化する。電流icは、スイッチング素子101がオンの間に徐々に増加し、スイッチング素子101がオフになったときに0に戻る。
電流icによってコイル10に生じる交流成分の磁束は、短絡コイル20に生じる磁束で打ち消される。
シャント抵抗SRに生じる電圧(端子T3と端子T4の間の電圧)により、電流icを測定することができる。
電流icによってコイル10に生じる交流成分の磁束は、短絡コイル20に生じる磁束で打ち消される。
シャント抵抗SRに生じる電圧(端子T3と端子T4の間の電圧)により、電流icを測定することができる。
以上説明したように、本実施形態に係るCT方式電流センサ1のコア40には、直流成分に交流成分が重畳している電流が流れても偏磁が生じない。従って、本発明によれば、CT方式電流センサを用いて直流電流に重畳している電流の変化分を測定する場合に小型のコアを使用することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
1…CT方式電流センサ、10,11…コイル、20…短絡コイル、30…検出コイル、40…コア、SR…シャント抵抗、100…フライバック方式DC/DCコンバータ、101…スイッチング素子
Claims (1)
- 磁束を通しやすい材料で作られたコアと、
前記コアにおいて異なる位置に巻回され、差動接続の向きに接続された第1のコイルおよび第2のコイルと、
前記コアの所定の位置に巻回された短絡コイルと、
前記コアにおいて前記第2のコイルに重ねて巻回されており、前記第2のコイルの巻き数よりも巻き数が多い検出コイルと、
を備えることを特徴とするCT方式電流センサ。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2018052981A JP2019164082A (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Ct方式電流センサ |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018052981A JP2019164082A (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Ct方式電流センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019164082A true JP2019164082A (ja) | 2019-09-26 |
Family
ID=67987103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018052981A Pending JP2019164082A (ja) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | Ct方式電流センサ |
Country Status (2)
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WO (1) | WO2019181543A1 (ja) |
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JPH0619379B2 (ja) * | 1984-03-01 | 1994-03-16 | 松下電工株式会社 | 電流検出装置 |
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DE3718857A1 (de) * | 1987-06-05 | 1988-12-22 | Vacuumschmelze Gmbh | Stromsensor nach dem kompensationsprinzip |
JPH08304475A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Shimadzu Corp | 電流センサ |
JP4245236B2 (ja) * | 1999-08-30 | 2009-03-25 | 株式会社エヌエフ回路設計ブロック | 電流検出回路 |
CN101614762A (zh) * | 2009-08-03 | 2009-12-30 | 李化 | 高精度电流传感器 |
JP2011247699A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 漏電検出機能付き電流センサ |
JP2016181686A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | Ntn株式会社 | インダクタおよび保護回路 |
JP2017212324A (ja) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | Ntn株式会社 | 直流給電用限流コイル |
-
2018
- 2018-03-20 JP JP2018052981A patent/JP2019164082A/ja active Pending
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2019
- 2019-03-07 WO PCT/JP2019/009158 patent/WO2019181543A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2019181543A1 (ja) | 2019-09-26 |
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