JP2023157359A - Current sensor and watt-hour meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる電流センサ及び電力量計に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a current sensor and a watt-hour meter that are low-cost, unaffected by external magnetic fields, and capable of highly accurate current measurement with little variation in current detection sensitivity due to positional deviation.
従来、用いられている電流センサとしては、変流器(カレントトランス:CT)や、集磁コアのギャップ部にホール素子などの磁電変換素子を配置した構成や、集磁コアのギャップ部に、巻線コイルや誘電体基板上にコイルパターンを形成した素子をもつ構成などがある。さらに、集磁コアを用いず、直接ホール素子などを配置して、電流を検出する構成等もある。これらの電流センサは、測定対象である一次電流が流れる回路とは電気的に分離されているため、一次電流側の回路に影響を与えることなく、精度よく電流を計測可能な点で優れている。さらにコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、直線性および温度特性に優れ、部品点数が少なく製造が容易となる特徴を有する(特許文献1参照)。 Conventionally used current sensors include a current transformer (CT), a configuration in which a magnetoelectric conversion element such as a Hall element is placed in the gap of the magnetic collecting core, There are configurations that include a wire-wound coil or an element with a coil pattern formed on a dielectric substrate. Furthermore, there is also a configuration in which the current is detected by directly arranging a Hall element or the like without using a magnetic collecting core. These current sensors are electrically isolated from the circuit through which the primary current flows, which is the object of measurement, so they are superior in that they can accurately measure current without affecting the circuit on the primary current side. . Furthermore, the method of arranging elements formed with coil patterns has excellent linearity and temperature characteristics, and has a feature that the number of parts is small and manufacturing is easy (see Patent Document 1).
特許文献1に記載された電流センサは、環状の集磁コアの中央開口部に電流バーを通し、集磁コアのギャップ部にコイルパターンが施された基板を配置するものである。電流バーに電流が流れると、電流路の周辺には、電流バーに流れる電流の大きさに比例する磁束が発生する。発生した磁束は、集磁コアによって集磁される。電流が周期的電流である場合、その周期に応じて発生する磁束も周期的に変化する。これにより、コイルパターンをもつ検出コイルには、電流の大きさ及び周波数に応じた誘導電圧が発生し、この誘導電圧を電流バーに流れる電流の検出信号として用いている。
In the current sensor described in
ところで、集磁コアのギャップ部に2つの磁電変換素子を配置する電流センサは、基板に対して垂直方向の外部磁場に対してシールドとしての効果があり、高精度な電流計測が可能である。ここで、電流センサを低コストで実現しようとする場合、集磁コアを使用せず、磁電変換素子のみで構成できることが望ましい。 By the way, a current sensor in which two magnetoelectric transducers are arranged in a gap portion of a magnetic collecting core has an effect as a shield against an external magnetic field perpendicular to the substrate, and can perform highly accurate current measurement. Here, when trying to realize a current sensor at low cost, it is desirable to be able to configure it only with a magnetoelectric conversion element without using a magnetic collecting core.
しかしながら、集磁コアを使用しない場合、集磁コアによるシールド効果が得られないため、外部磁場の影響を大きく受け、電流計測精度が大きく低下してしまうという課題がある。 However, when the magnetic flux collecting core is not used, the shielding effect of the magnetic flux collecting core cannot be obtained, so there is a problem that the current measurement accuracy is greatly reduced due to the large influence of the external magnetic field.
また、集磁コアを取り除いた電流センサは、基板の位置ずれ等により、電流バーと磁電変換素子との位置関係が変化しやすいため、電流検出感度に変動が生じやすく電流計測精度が低下してしまうという課題もある。 In addition, in a current sensor without a magnetic collecting core, the positional relationship between the current bar and the magnetoelectric transducer is likely to change due to misalignment of the board, etc., resulting in fluctuations in current detection sensitivity and reduced current measurement accuracy. There is also the issue of putting it away.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる電流センサ及び電力量計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is a low-cost current sensor and electric power sensor that can perform highly accurate current measurement without being affected by external magnetic fields and with little variation in current detection sensitivity due to positional deviation. The purpose is to provide a meter.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電流センサは、検出すべき電流が流れる電流バーと、少なくとも4以上の磁気検出部を有した基板とを有し、前記磁気検出部が検出した磁気検出結果をもとに前記電流バーに流れる電流を検出する電流センサであって、前記電流バーは、折り返し部を介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第1導体バーと第2導体バーとを有し、前記第1導体バー及び前記第2導体バーには、前記基板が挿入される貫通孔がそれぞれ対向する位置に形成され、前記磁気検出部は、前記第1導体バー及び前記第2導体バーの各貫通孔を中心にそれぞれ各貫通孔の両端側に均等配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objects, a current sensor according to the present invention includes a current bar through which a current to be detected flows and a substrate having at least four or more magnetic detection parts, The current sensor detects the current flowing through the current bar based on the magnetic detection result detected by the detection unit, and the current bar includes a plurality of parallel currents arranged in parallel with each other having different current directions through the folded part. 1 conductor bar and a second conductor bar, through-holes into which the substrate is inserted are formed in opposing positions in the first conductor bar and the second conductor bar, respectively, and the magnetic detection unit includes: The first conductor bar and the second conductor bar are arranged equally on both ends of each through-hole, centering on each through-hole.
また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記磁気検出部は、前記基板に形成されたパターンコイルであることを特徴とする。 Moreover, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the magnetic detection section is a patterned coil formed on the substrate.
また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記4以上の磁気検出部は、前記基板の同一平面上に形成されたパターンコイルであることを特徴とする。 Moreover, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the four or more magnetic detection sections are patterned coils formed on the same plane of the substrate.
また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記4以上の磁気検出部は、前記電流バーに電流が流れた際、各パターンコイルに生じる誘導電圧を強め合うように直列接続されることを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the four or more magnetic detection sections are connected in series so as to mutually strengthen induced voltages generated in each pattern coil when a current flows through the current bar. It is characterized by
また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記基板は、前記第1導体バー及び前記第2導体バーが形成する平面に平行であり、前記基板の中心軸は、前記貫通孔の中心軸に一致するように位置決めされることを特徴とする。 Further, in the current sensor according to the present invention, in the above invention, the substrate is parallel to a plane formed by the first conductor bar and the second conductor bar, and the central axis of the substrate is arranged in the through hole. It is characterized by being positioned so as to coincide with the central axis.
また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記折り返し部にリレーを設けたことを特徴とする。 Further, the current sensor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a relay is provided in the folded portion.
また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする。 Further, the watt-hour meter according to the present invention calculates the amount of electric power flowing through the current bar based on the current signal detected by the current sensor described in any one of the above inventions and the voltage signal detected by the voltage sensor. It is characterized by calculating.
また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、電流センサ及び電圧センサの対を2対以上用いて電力量を算出する場合、前記電流センサには、シャント抵抗を用いた電流センサが含まれることを特徴とする。 Further, in the above-described invention, in the watt-hour meter according to the present invention, when calculating the watt-hours using two or more pairs of current sensors and voltage sensors, the current sensor includes a current sensor using a shunt resistor. It is characterized by being included.
また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、単相2線式の各配線の電源側にそれぞれ前記電流センサを設けて盗電の有無を判定することを特徴とする。 Moreover, the watt-hour meter according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the current sensor is provided on the power supply side of each single-phase two-wire type wiring to determine the presence or absence of power theft.
また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、基準電位側の配線に設けられる電流センサは、シャント抵抗を用いた電流センサであることを特徴とする。 Further, the watthour meter according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the current sensor provided in the wiring on the reference potential side is a current sensor using a shunt resistor.
本発明によれば、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる。 According to the present invention, highly accurate current measurement can be performed at low cost, without being affected by external magnetic fields, and with little variation in current detection sensitivity due to positional deviation.
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<全体構成>
図1は、本発明の実施の形態である電流センサ1の構成を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した電流センサ1の平面図である。さらに、図3は、図2に示した電流センサ1のA-A線断面図である。図1~図3に示すように、電流センサ1は、検出すべき電流Iが流れる電流バー2と、少なくとも4以上の磁気検出部3a~3dを有した基板3とを有し、磁気検出部3a~3dが検出した磁気検出結果をもとに電流バー2に流れる電流を検出する。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a
電流バー2は、折り返し部2cを介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第1導体バー2aと第2導体バー2bとを有する。折り返し部2cは、コの字型に折り曲げられている。なお、折り返し部2cの形状は任意であり、例えば、Uの字型であってもよい。
The
第1導体バー2a及び第2導体バー2bには、基板3が挿入される貫通孔12a,12bがそれぞれ対向する位置に形成される。貫通孔12a,12bは、±X方向に開口し、基板3の断面に対応して、±Y方向に延びる矩形の長孔である。
Through
基板3は、XY平面を形成し、±X方向に延びる板状をなす。基板3は、第1導体バー2a及び第2導体バー2bが形成する平面に平行であり、基板3の中心軸は、貫通孔12a,12bの中心軸に一致するように位置決めされる。基板3と貫通孔12a,12bの内面との間は空気で絶縁されるが、位置決めも兼ねて絶縁部材のスペーサを設けてもよい。
The
基板3上には、磁気検出部3a~3dが±X方向に等間隔Lbで配置される。磁気検出部3a,3bは、第1導体バー2aの貫通孔12aの中心軸C2aを中心に±X方向に等間隔に配置される。また、磁気検出部3c,3dは、第2導体バー2bの貫通孔12bの中心軸C2bを中心に±X方向に等間隔に配置される。
On the
磁気検出部3a~3dは、基板3に形成されたパターンコイルである。磁気検出部3a~3dは、電流バー2に電流Iが流れた際、各パターンコイルに生じる誘導電圧を強め合う(加算する)ように直列接続される。なお、磁気検出部3a~3dから出力された誘導電圧信号は、図示しない演算回路により電流信号に変換されて出力される。電流センサ1には、この演算回路も含まれ、演算回路は、基板3上に形成してもよいし、引き出し線を介して基板3の外部に設けてもよい。なお、本実施の形態では、パターンコイルの磁気検出部3a~3dは、辺の長さLaの正方形の渦巻き形状としているが、これに限らない。例えば、パターンコイルは円形の渦巻き形状であってもよい。
The
なお、磁気検出部3a~3dは、磁気検出できるセンサであればよく、例えばホール素子であってもよい。
Note that the
<磁気検出部の構成例>
図4は、磁気検出部3a~3dの構成例を示す図である。図4に示すように、磁気検出部3a~3dは、基板3上に形成される。各磁気検出部3a~3dは、2層のパターンコイルとしている。磁気検出部3aは、第1導体バー2aに電流Iが+Y方向に流れた時点で、第1導体バー2aの-X方向に発生した上向き(+Z方向)の磁束φIによる誘導電圧を検出する。磁気検出部3bは、第1導体バー2aに電流Iが+Y方向に流れた時点で、第1導体バー2aの+X方向に発生した下向き(-Z方向)の磁束φIによる誘導電圧を検出する。磁気検出部3cは、第2導体バー2bに電流Iが-Y方向に流れた時点で、第2導体バー2bの-X方向に発生した下向き(-Z方向)の磁束φIによる誘導電圧を検出する。磁気検出部3dは、第2導体バー2bに電流Iが+Y方向に流れた時点で、第2導体バー2bの+X方向に発生した上向き(+Z方向)の磁束φIによる誘導電圧を検出する。そして、出力端子Ta,Tbから各磁気検出部3a~3dが検出した誘導電圧を加算して出力する。このため、上記のように、磁気検出部3a~3dは直列接続される。
<Example of configuration of magnetic detection unit>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the
具体的に、出力端子Ta,Tbは、基板3の裏面に形成され、出力端子Taは裏面に延びる折り返し線L10を介してビアb1に接続し、磁気検出部3aに接続される。磁気検出部3aでは、表面側において時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアa1を介して時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアc1を介して上層の接続線L12に接続し、磁気検出部3bに接続される。
Specifically, the output terminals Ta and Tb are formed on the back surface of the
磁気検出部3bでは、表面側において反時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアa2を介して反時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアc2を介して上層の接続線L23に接続し、磁気検出部3cに接続される。
The
磁気検出部3cでは、表面側において時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアa3を介して時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアc3を介して上層の接続線L34に接続し、磁気検出部3dに接続される。
The
磁気検出部3dでは、表面側において反時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアa4を介して反時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルは下層の接続線L11を介して出力端子Tbに接続される。
The
なお、図4では、磁気検出部3a~3dを2層のパターンコイルで形成していたが、パターンコイルは1層でも、多層であってもよい。層の数が多いほど、誘導電圧の検出値を大きくすることができる。また、磁気検出部3a~3dは、4つであったが、これに限らず、4つ以上であってもよい。例えば、各磁気検出部3a~3dの±X方向にさらに磁気検出部を設けてもよいし、第1導体バー2a及び第2導体バー2bに沿って磁気検出部を増設してもよい。そして、各磁気検出部は誘導電圧を加算するように直列接続されるようにする。
In FIG. 4, the
<電流検出原理>
図5は、本実施の形態による電流検出原理を説明する説明図である。図5において、電流Iが磁気検出部に鎖交する上向き(+Z方向)の磁束φIをプラスとし、下向き(-Z方向)の磁束φIをマイナスとする。そうすると、磁気検出部3a,3dには、+φIが鎖交し、磁気検出部3b,3cには、-φIが鎖交する。
<Current detection principle>
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the current detection principle according to this embodiment. In FIG. 5, the upward (+Z direction) magnetic flux φI in which the current I interlinks with the magnetic detection section is defined as a positive value, and the downward (−Z direction) magnetic flux φI is defined as a negative value. Then, +φI interlinks with the
したがって、磁気検出部3a~3dが検出する全磁束φは、次式(1)で表せる。
全磁束φ=磁気検出部3aの磁束(φI) - 磁気検出部3bの磁束(-φI)
- 磁気検出部3cの磁束(-φI) + 磁気検出部3dの磁束(φI)
=4×φI …(1)
したがって、第1導体バー2a及び第2導体バー2bを中心にして左右のパターンコイルが検出する磁束の差をとるように磁気検出部3a~3dを直列接続しておくことで、電流検出を効率良く行うことができる。
Therefore, the total magnetic flux φ detected by the
Total magnetic flux φ = magnetic flux of
- Magnetic flux of
=4×φI…(1)
Therefore, by connecting the
<外部磁場の低減>
図6は、本実施の形態による外部磁場低減の原理を説明する説明図である。図6に示すように、外部磁場φN4~φN1が発生した場合、各磁気検出部3a~3dには、すべて下向きの磁束が鎖交する。この状態で電流バー2に流れる電流を検出する場合、全磁束φは、次式(2)で表せる。
全磁束φ= 磁気検出部3aの磁束(φI-φN4)
-磁気検出部3bの磁束(-φI-φN3)
-磁気検出部3cの磁束(-φI-φN2)
+磁気検出部3dの磁束(φI-φN1)
=4×φI-(φN4-φN3-φN2+φN1) …(2)
<Reduction of external magnetic field>
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the principle of external magnetic field reduction according to this embodiment. As shown in FIG. 6, when external magnetic fields φN4 to φN1 are generated, downward magnetic fluxes are interlinked with each of the
Total magnetic flux φ = magnetic flux of
-Magnetic flux of
-Magnetic flux of
+Magnetic flux of
=4×φI-(φN4-φN3-φN2+φN1) …(2)
ここで、外部磁場φN4~φN1は、次式(3)のような傾きのある外部磁場であるとする。
φN4=8×φN
φN3=7×φN
φN2=6×φN
φN1=5×φN …(3)
Here, it is assumed that the external magnetic fields φN4 to φN1 are external magnetic fields having a slope as shown in the following equation (3).
φN4=8×φN
φN3=7×φN
φN2=6×φN
φN1=5×φN…(3)
すると、全磁束φは、次式(4)で表せる。
全磁束φ=4×φI-(φN4-φN3-φN2+φN1)
=4×φI-(8φN-7φN-6φN+5φN)
=4×φI …(4)
したがって、本実施の形態では、傾きのある外部磁場であっても、外部磁場による磁束の影響を打ち消すことができる。
Then, the total magnetic flux φ can be expressed by the following equation (4).
Total magnetic flux φ=4×φI-(φN4-φN3-φN2+φN1)
=4×φI-(8φN-7φN-6φN+5φN)
=4×φI…(4)
Therefore, in this embodiment, even if the external magnetic field has a slope, the influence of the magnetic flux due to the external magnetic field can be canceled out.
<位置ずれによる電流検出感度の変動>
図7は、第1導体バー2a及び第2導体バー2bと基板3との位置ずれによる電流検出感度の変動を説明する説明図である。図7(a)は、基板3に対して片側に第1導体バー2a´及び第2導体バー2b´が配置された場合を示しており、図7(b)は、本実施の形態における、基板3に対して両側に第1導体バー2a及び第2導体バー2bが配置される場合を示している。
<Changes in current detection sensitivity due to positional deviation>
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating fluctuations in current detection sensitivity due to positional deviation between the
第1導体バー2a及び第2導体バー2bに流れる電流Iにより生じる磁界の強さHは、H=I/(2πr)で表され、磁界の強さHは、距離rにより変化する。このため、図7(a)に示すように、基板3に対して第1導体バー2a´及び第2導体バー2b´が片側に配置されている場合、基板3の位置が+Z方向にΔZだけずれた場合、各磁気検出部3a~3dと、第1導体バー2aあるいは第2導体バー2bとの距離も距離rから距離(r-a)に変動するため、磁気検出部3a~3dにおける電流検出感度が大きく変動してしまうことになる。
The strength H of the magnetic field generated by the current I flowing through the
これに対し、本実施の形態では、図7(b)に示すように、第1導体バー2a及び第2導体バー2bに貫通孔12a,12bをそれぞれ形成し、基板3に対して、第1導体バー2aと第2導体バー2bとを上下(±Z方向)に配置している。この結果、基板3の位置がΔZだけずれた場合、上側(+Z方向)の第1導体バー2a及び第2導体バー2bとの距離は、距離rから距離(r-a)に変動するが、下側(-Z方向)の第1導体バー2a及び第2導体バー2bとの距離は、距離rから距離(r+a)に変動するため、トータルの磁界の強さHは、変動分が上下で打ち消し合う方向に働くため、電流検出感度の変動を低減することができる。なお、貫通孔12a,12bに基板3が挿入されることにより、第1導体バー2a、第2導体バー2b、基板3の間の位置決めが容易になるとともに、基板3の変動を抑えることができる。
In contrast, in this embodiment, as shown in FIG. 7B, through
これにより、本実施の形態では、外部磁場の影響を受けず、電流バー2の第1導体バー2a及び第2導体バー2bと磁気検出部3a~3dとの位置ずれによる電流検出感度の変動を低減して、高精度な電流センサを提供できる。しかも、集磁コアを用いないので低コストである。
As a result, in this embodiment, fluctuations in current detection sensitivity due to positional misalignment between the
<電力量計>
図8は、本実施の形態で示した電流センサ1を用いた電力量計200の一例を示すブロック図である。この電力量計200は、三相3線式の電源SPと負荷LDとの間の三相電力量を計測するものであり、2電力計法により求めている。
<Power meter>
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a
図8に示すように、電力量計200は、実施の形態で示した電流センサ1に対応する電流センサ103a,103b、電圧センサ201a,201b、電力量算出部202、出力部203を有する。電流センサ103aは、S相を基準電位とするR相の線間電流IRを検出する。電流センサ103bは、S相を基準電位とするT相の線間電流ITを検出する。また、電圧センサ201aは、S相を基準電位とするR相の線間電圧VRSを検出する。電圧センサ201bは、S相を基準電位とするT相の線間電圧VTSを検出する。
As shown in FIG. 8, the
電力量算出部202は、線間電流IRと線間電圧VRSと力率とによって求められたR相の電力と、線間電流ITと線間電圧VTSと力率とによって求められたT相の電力とを加算する2電力計法によって3相電力を算出している。出力部203は、この算出された電力量を表示出力あるいは外部出力する。
The power amount calculation unit 202 calculates the R-phase power obtained from the line current IR, the line voltage VRS, and the power factor, and the T-phase power obtained from the line current IT, the line voltage VTS, and the power factor. The three-phase power is calculated by the two-wattmeter method of adding the power. The
図9は、単相3線式による電力供給系統に電流センサ1に対応する電流センサ103a,103bを用いた電力量計300の一例を示すブロック図である。図8に示した電力供給系統は三相3線式であったが、図9に示す電力供給系統は、電源SP2から負荷LD2に対する単相3線式である。単相3線式では、図9に示した中性線Nを基準電位として一方の線間電流I1を電流センサ103aによって検出し、一方の線間電圧V1を電圧センサ201aによって検出する。また、他方の線間電流I2は、電流センサ103bによって検出し、他方の線間電圧V2は、電圧センサ201bによって検出する。電力量算出部302は、一方と他方の各電力量を算出するとともに、一方と他方との合計電力量をも算出する。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a
図10は、図9に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。図10に示すように、この電力量計400は、図9の電力量計300に対して、電流バーの折り返し部に対応する位置に電流バーの線をオンオフするリレーR1,R2が設けられる。このリレーR1,R2は外部からの制御信号を受けてスイッチングする。リレーR1,R2のスイッチングにより、メンテナンスが容易になるとともに、リレーR1,R2がオフされた場合、電流センサ103a,103bの外部磁場などによるノイズ信号や暗電流を算出することができ、電流センサ103a,103bの補正情報を得ることができる。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a power meter having the configuration shown in FIG. 9 plus a relay. As shown in FIG. 10, this watt-
図11は、単相2線式による電力供給系統に実施の形態の電流センサ1に対応する電流センサ103aとシャント抵抗を用いた電流センサ511とを用いた電力量計500の一例を示すブロック図である。図11に示す電力供給系統は、電源SP3から負荷LD3に対する単相2線式である。電流センサ511は、基準電位側の電流バー510にシャント抵抗を設け、このシャント抵抗の両端の電位差を計測し、この電位差をシャント抵抗の抵抗値で除算して電流値を求めるものである。なお、図11では、シャント抵抗を含む電流センサ511として示している。相関電圧は、電圧センサ201aが検出した電位V11と電圧センサ201bが検出した電位V12との差により求めている。図11では、単相に2つの電流センサ103a,511を配置しているが、電流センサ511は基準電位側に設け、電流センサ103aをメイン電流センサとし、電流センサ511をサブ電流センサとして用いている。また、電流センサ511と電流センサ103aとはそれぞれ電源SP3側に配置される。
FIG. 11 is a block diagram showing an example of a watt-
電流センサ511は、負荷LD3以外に、例えば、盗電目的で接地された外部負荷を検知するために配置されている。電力量算出部502は、電流センサ103aと電流センサ511とが検出する電流量をもとにそれぞれ電力量を算出してモニタし、電流センサ511が検出した電流量をもとに算出した電力量が、電流センサ103aが検知する電流量をもとに算出した電力量と比べて一定値以上の差が生じた場合、盗電されていると判定する。なお、電力量算出部502は、電力量ではなく、電流センサ511が検出する電流量と電流センサ103aが検出する電流量との比較により、盗電の有無を判定するようにしてもよい。
In addition to the load LD3, the
図12は、図11に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。図12に示すように、この電力量計600は、図11の電力量計500に対して、電流センサ103aが設けられる電流バーの折り返し部に対応する位置に電流バーの線をオンオフするリレーR1が設けられる。このリレーR1は外部からの制御信号を受けてスイッチングする。リレーR1のスイッチングにより、メンテナンスが容易になるとともに、リレーR1がオフされた場合、電流センサ103aの外部磁場などによるノイズ信号や暗電流を算出することができ、電流センサ103aの補正情報を得ることができる。
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a power meter having the configuration shown in FIG. 11 plus a relay. As shown in FIG. 12, this watt-
なお、電流センサと電圧センサとの対を2以上用いて電力量算出を行う場合、電流センサの全てを上記の磁気検出部を用いたものとする必要はなく、例えばシャント抵抗を用いた電流センサを組み合わせてもよい。シャント抵抗を用いた電流センサは、上記のように、シャント抵抗両端の電圧降下をシャント抵抗値で除算して電流値を求める。 Note that when calculating the amount of power using two or more pairs of current sensors and voltage sensors, it is not necessary for all of the current sensors to use the magnetic detection section described above; for example, a current sensor using a shunt resistor may be used. may be combined. As described above, a current sensor using a shunt resistor calculates a current value by dividing the voltage drop across the shunt resistor by the shunt resistance value.
また、上記では、三相3線式、単相3線式、単相2線式の例を示したが、これに限らず、三相4線式などの電力量計にも、電流センサ1を適宜適用することができる。
In addition, although the examples of the three-phase three-wire system, single-phase three-wire system, and single-phase two-wire system are shown above, the
なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。 It should be noted that each configuration illustrated in the above embodiments is functionally schematic and does not necessarily have to be physically configured as illustrated. In other words, the form of dispersion/integration of each device and component is not limited to the one shown in the diagram, but all or part of it may be functionally or physically dispersed/integrated in arbitrary units depending on various usage conditions. It can be configured as follows.
1,103a,103b,511 電流センサ
2,510 電流バー
2a 第1導体バー
2b 第2導体バー
2c 折り返し部
3 基板
3a~3d 磁気検出部
12a,12b 貫通孔
200,300,400,500,600 電力量計
201a,201b 電圧センサ
202,302,502 電力量算出部
203 出力部
a1~a4,b1,c1~c3 ビア
C2a,C2b 中心軸
I 電流
I1,I2,IR,IT 線間電流
L10 折り返し線
L11,L12,L23,L34 接続線
La 辺の長さ
Lb 等間隔
LD,LD2,LD3 負荷
N 中性線
r 距離
R1,R2 リレー
SP,SP2,SP3 電源
Ta,Tb 出力端子
V1,V2,VRS,VTS 線間電圧
V11,V12 電位
φ 全磁束
φI 磁束
φN1~φN4 外部磁場
1,103a, 103b, 511 Current sensor 2,510
Claims (10)
前記電流バーは、折り返し部を介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第1導体バーと第2導体バーとを有し、
前記第1導体バー及び前記第2導体バーには、前記基板が挿入される貫通孔がそれぞれ対向する位置に形成され、
前記磁気検出部は、前記第1導体バー及び前記第2導体バーの各貫通孔を中心にそれぞれ各貫通孔の両端側に均等配置されることを特徴とする電流センサ。 A current comprising a current bar through which a current to be detected flows and a substrate having at least four magnetic detection sections, and detects the current flowing through the current bar based on the magnetic detection result detected by the magnetic detection section. A sensor,
The current bar has a first conductor bar and a second conductor bar arranged in parallel with each other having different current directions through a folded part,
Through holes into which the substrate is inserted are formed in the first conductor bar and the second conductor bar at opposing positions, respectively;
The current sensor is characterized in that the magnetic detection portions are equally arranged at both ends of each through hole of the first conductor bar and the second conductor bar, respectively.
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