JP3099987B2 - 電流測定装置 - Google Patents
電流測定装置Info
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/18—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers
- G01R19/20—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers using transductors, i.e. a magnetic core transducer the saturation of which is cyclically reversed by an AC source on the secondary side
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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- H01F27/422—Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils for instrument transformers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は米国特許第５００８６１
２号明細書に示される形式の電流測定装置に関する。更
に詳細に述べると、本発明は夫々が鉄心と、測定される
べき電流を流すように接続された１次巻線および２次巻
線と、を有する第１および第２変流器を含む電流測定装
置に関する。
２号明細書に示される形式の電流測定装置に関する。更
に詳細に述べると、本発明は夫々が鉄心と、測定される
べき電流を流すように接続された１次巻線および２次巻
線と、を有する第１および第２変流器を含む電流測定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記形式の電流測定装置では第１および
第２変流器の２次巻線の巻回数は同一であり、互いに直
列に接続されて測定されるべき電流によりそれら２次巻
線に誘導される電流が同一方向に流れるように構成され
ている。電流発生器が第１変流器の２次巻線に接続され
て対応する鉄心を逆方向の飽和状態にまで交互に駆動す
ることの出来る磁化電流成分を含む電流をそれに与え
る。この磁化電流成分によりこの電流発生器を制御する
装置、および第２変流器の２次巻線を流れる電流すなわ
ち測定されるべき電流に比例する電流を測定する測定手
段が設けられている。
第２変流器の２次巻線の巻回数は同一であり、互いに直
列に接続されて測定されるべき電流によりそれら２次巻
線に誘導される電流が同一方向に流れるように構成され
ている。電流発生器が第１変流器の２次巻線に接続され
て対応する鉄心を逆方向の飽和状態にまで交互に駆動す
ることの出来る磁化電流成分を含む電流をそれに与え
る。この磁化電流成分によりこの電流発生器を制御する
装置、および第２変流器の２次巻線を流れる電流すなわ
ち測定されるべき電流に比例する電流を測定する測定手
段が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような電流測定装
置では磁化電流成分と１次巻線電流を測定するために用
いられる電流成分とを分離することが望ましい。更に、
第２変流器の２次巻線における電圧降下およびこの装置
で用いられる増幅器のオフセット電圧の変動のような測
定に影響を与える他の因子を補償することが望ましい。
置では磁化電流成分と１次巻線電流を測定するために用
いられる電流成分とを分離することが望ましい。更に、
第２変流器の２次巻線における電圧降下およびこの装置
で用いられる増幅器のオフセット電圧の変動のような測
定に影響を与える他の因子を補償することが望ましい。
【０００４】そのような電流測定装置の性能を改善する
ための種々の手段が提案されているが、いずれも充分な
分離性能あるいは補償性能を与えることが出来ず、また
制御および調整が極めて困難なため流れ生産には不適当
であり、また比較的温度幅の大きいところでの使用には
不適当である。
ための種々の手段が提案されているが、いずれも充分な
分離性能あるいは補償性能を与えることが出来ず、また
制御および調整が極めて困難なため流れ生産には不適当
であり、また比較的温度幅の大きいところでの使用には
不適当である。
【０００５】本発明の目的は残留磁化電流がなく且つそ
れによる変動のない測定信号を得ることが出来ると共に
この測定信号に影響する他の因子を自動的且つ最少の調
整をもって補償しうる、上記形式の電流測定装置を提供
することである。
れによる変動のない測定信号を得ることが出来ると共に
この測定信号に影響する他の因子を自動的且つ最少の調
整をもって補償しうる、上記形式の電流測定装置を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る電流測定装置の特徴は、夫々鉄心およ
びこの鉄心に巻装された１次および２次巻線を有する第
１および第２変流器であって、上記第１および第２変流
器の１次巻線はそれぞれ測定されるべき電流を流すよう
に接続され、２次巻線は同一巻回数を有すると共に互い
に直列に接続されて上記測定されるべき電流により誘導
される電流が同一方向に流れるように構成された第１お
よび第２変流器と、上記第１変流器の２次巻線に接続さ
れる出力端を有しその２次巻線に対応する鉄心を交互に
逆方向に飽和させるように駆動することの出来る磁化電
流成分を含む電流を供給する電流発生器と、上記磁化電
流成分により上記電流発生器を制御する制御装置と、上
記第２変流器の２次巻線を流れる電流を測定するための
測定手段と、上記直列接続された２次巻線の共通接続点
における磁化電流成分による電位変動を補償するための
補償手段と、バイアス手段であって上記第２変流器の２
次巻線を流れる電流により誘導される電流によって生じ
る電圧降下を補償すると共に上記測定手段、上記補償手
段および上記バイアス手段に含まれる増幅器のオフセッ
ト電圧を補償するように上記共通接続点をバイアスする
ためのバイアス手段とを備えたことにある。本特徴によ
り、この補償手段とバイアス手段が第２変流器の２次巻
線の電圧降下および夫々の手段の増幅器のオフセット電
圧を除去し、測定信号のみを得ることが可能となった。
め、本発明に係る電流測定装置の特徴は、夫々鉄心およ
びこの鉄心に巻装された１次および２次巻線を有する第
１および第２変流器であって、上記第１および第２変流
器の１次巻線はそれぞれ測定されるべき電流を流すよう
に接続され、２次巻線は同一巻回数を有すると共に互い
に直列に接続されて上記測定されるべき電流により誘導
される電流が同一方向に流れるように構成された第１お
よび第２変流器と、上記第１変流器の２次巻線に接続さ
れる出力端を有しその２次巻線に対応する鉄心を交互に
逆方向に飽和させるように駆動することの出来る磁化電
流成分を含む電流を供給する電流発生器と、上記磁化電
流成分により上記電流発生器を制御する制御装置と、上
記第２変流器の２次巻線を流れる電流を測定するための
測定手段と、上記直列接続された２次巻線の共通接続点
における磁化電流成分による電位変動を補償するための
補償手段と、バイアス手段であって上記第２変流器の２
次巻線を流れる電流により誘導される電流によって生じ
る電圧降下を補償すると共に上記測定手段、上記補償手
段および上記バイアス手段に含まれる増幅器のオフセッ
ト電圧を補償するように上記共通接続点をバイアスする
ためのバイアス手段とを備えたことにある。本特徴によ
り、この補償手段とバイアス手段が第２変流器の２次巻
線の電圧降下および夫々の手段の増幅器のオフセット電
圧を除去し、測定信号のみを得ることが可能となった。
【０００７】前記接続点が、演算増幅器の負の第１入力
端に接続され、この演算増幅器の正の第２入力にバイア
ス電位が加えられ、この演算増幅器の出力端は前記磁化
電流成分を測定するためのコンデンサおよび測定抵抗の
直列接続体を介して上記増幅器の上記第１入力端に接続
され、上記共通接続点の電位を上記磁化電流成分の変動
に対しほぼ一定に維持すると共に、上記測定抵抗の両端
の電圧を前記制御装置に加えるための手段を更に備えて
もよい。また、前記第２変流器の２次巻線を流れる電流
に逆比例する信号および前記演算増幅器の出力信号から
前記バイアス電位を発生し、上記第２変流器の２次巻線
を流れる電流により生じる電圧降下および前記オフセッ
ト電圧により生じる電圧降下を自動的に補償するための
回路を含んでもよい。さらに、前記１次巻線は主回路に
おいて抵抗と直列に接続され、前記補償手段は前記第１
変流器の２次巻線を流れる磁化電流成分からの誘導によ
り前記１次巻線に生じる電流を補償するための補償信号
を前記電流発生器の出力端からとり出すための手段を含
む補償回路を備えていてもよい。
端に接続され、この演算増幅器の正の第２入力にバイア
ス電位が加えられ、この演算増幅器の出力端は前記磁化
電流成分を測定するためのコンデンサおよび測定抵抗の
直列接続体を介して上記増幅器の上記第１入力端に接続
され、上記共通接続点の電位を上記磁化電流成分の変動
に対しほぼ一定に維持すると共に、上記測定抵抗の両端
の電圧を前記制御装置に加えるための手段を更に備えて
もよい。また、前記第２変流器の２次巻線を流れる電流
に逆比例する信号および前記演算増幅器の出力信号から
前記バイアス電位を発生し、上記第２変流器の２次巻線
を流れる電流により生じる電圧降下および前記オフセッ
ト電圧により生じる電圧降下を自動的に補償するための
回路を含んでもよい。さらに、前記１次巻線は主回路に
おいて抵抗と直列に接続され、前記補償手段は前記第１
変流器の２次巻線を流れる磁化電流成分からの誘導によ
り前記１次巻線に生じる電流を補償するための補償信号
を前記電流発生器の出力端からとり出すための手段を含
む補償回路を備えていてもよい。
【０００８】
【実施例】図１において、変流器１，２は夫々例えば高
透磁率材料からなるトロイダル形鉄心のような鉄心３，
４を有する。これら変流器は２個の鉄心に巻装され測定
されるべき電流Ｉp の流れる共通の１次巻線２６を有す
る。これら変流器の夫々の２次巻線５，６は共通の接続
点７で直列に接続され、また１次電流によりそこに同一
方向の２次電流が誘導されるように巻回されている正お
よび負に交番する交番電圧が電流発生器８により２次巻
線５に与えられ、それに対応する電流が鉄心３を磁化す
ると共にそれを周期的に順および逆方向に飽和させる。
この１次電流に関係する測定電流もこの電流発生器８に
より発生されて磁化電流に重畳される。
透磁率材料からなるトロイダル形鉄心のような鉄心３，
４を有する。これら変流器は２個の鉄心に巻装され測定
されるべき電流Ｉp の流れる共通の１次巻線２６を有す
る。これら変流器の夫々の２次巻線５，６は共通の接続
点７で直列に接続され、また１次電流によりそこに同一
方向の２次電流が誘導されるように巻回されている正お
よび負に交番する交番電圧が電流発生器８により２次巻
線５に与えられ、それに対応する電流が鉄心３を磁化す
ると共にそれを周期的に順および逆方向に飽和させる。
この１次電流に関係する測定電流もこの電流発生器８に
より発生されて磁化電流に重畳される。
【０００９】２次巻線６の、共通接続点７とは反対の側
の端子が増幅器１０の負入力端９に接続され、この増幅
器の出力端１１が抵抗値Ｒの抵抗１２を介して入力端９
に接続される。増幅器１０の正入力端はアースされる。
の端子が増幅器１０の負入力端９に接続され、この増幅
器の出力端１１が抵抗値Ｒの抵抗１２を介して入力端９
に接続される。増幅器１０の正入力端はアースされる。
【００１０】２次巻線５と６の巻回数Ｎs は同一であ
り、１次巻線の巻回数はＮp である。本発明の装置にお
いて満足されるべき条件、特に２次巻線５を流れる磁化
電流成分が２次巻線６に流れ込まないという条件下では
増幅器１０の出力端１１の電圧Ｕは次のようになる。
り、１次巻線の巻回数はＮp である。本発明の装置にお
いて満足されるべき条件、特に２次巻線５を流れる磁化
電流成分が２次巻線６に流れ込まないという条件下では
増幅器１０の出力端１１の電圧Ｕは次のようになる。
【００１１】Ｕ＝Ｉp ・Ｒ・Ｎp ／Ｎs 従って、１次電流に比例するこの電圧は測定信号を表わ
すものとなる。
すものとなる。
【００１２】本装置の第一の改良点によれば、２次巻線
５と６の共通接続点が増幅器１４の負入力端子１３に接
続され、その増幅器の出力端１５がコンデンサ１６と抵
抗１７の直列回路を介して入力端子１３に接続される。
後述するようにして得られるバイアス電圧が増幅器１４
の正の第２入力端１８に加えられる。
５と６の共通接続点が増幅器１４の負入力端子１３に接
続され、その増幅器の出力端１５がコンデンサ１６と抵
抗１７の直列回路を介して入力端子１３に接続される。
後述するようにして得られるバイアス電圧が増幅器１４
の正の第２入力端１８に加えられる。
【００１３】増幅器１４の出力端１５と入力端１３の容
量結合が共通接続点７の電位をほぼ磁化電流成分による
変動には無関係な値に維持する。従って、磁化電流成分
はすべて回路部分７，１３，１７を流れ、そして２次巻
線６には流れ込まない。抵抗１７の両端電圧は接続ライ
ン１９を介して制御装置２０に入り、この制御装置２０
が電流発生器８を制御する。それにより行われる制御は
鉄心３が飽和するたびに、すなわち抵抗１７の電圧降下
が所定の正および負のしきい値になるたびに電流発生器
８の出力電圧と反転させるようにトリガーすることから
なる。
量結合が共通接続点７の電位をほぼ磁化電流成分による
変動には無関係な値に維持する。従って、磁化電流成分
はすべて回路部分７，１３，１７を流れ、そして２次巻
線６には流れ込まない。抵抗１７の両端電圧は接続ライ
ン１９を介して制御装置２０に入り、この制御装置２０
が電流発生器８を制御する。それにより行われる制御は
鉄心３が飽和するたびに、すなわち抵抗１７の電圧降下
が所定の正および負のしきい値になるたびに電流発生器
８の出力電圧と反転させるようにトリガーすることから
なる。
【００１４】増幅器１４の入力端１８のバイアス電位は
その増幅器の出力信号を低域フィルタ２１で濾波し、抵
抗回路２７，２８を介して入力端１８に導入することに
よって得られ、あるいは増幅器１０の出力端子１１の測
定信号からとり出してもよい。この出力信号は抵抗２２
を介して増幅器１４からの信号に加えられる。これら抵
抗の値は特に変流器２の２次巻線６の電圧降下を補償す
るように計算される。この電圧降下の変動が直ちに入力
端１８のバイアス電位のそれに対応する変動を生じさせ
る。入力端１８に作用する増幅器１４の負帰還ループ
は、その増幅器の出力電圧がその飽和しきい値にならな
いように定められる。入力端１８のバイアス電位も増幅
器１０と１４のオフセット電圧を補償する。
その増幅器の出力信号を低域フィルタ２１で濾波し、抵
抗回路２７，２８を介して入力端１８に導入することに
よって得られ、あるいは増幅器１０の出力端子１１の測
定信号からとり出してもよい。この出力信号は抵抗２２
を介して増幅器１４からの信号に加えられる。これら抵
抗の値は特に変流器２の２次巻線６の電圧降下を補償す
るように計算される。この電圧降下の変動が直ちに入力
端１８のバイアス電位のそれに対応する変動を生じさせ
る。入力端１８に作用する増幅器１４の負帰還ループ
は、その増幅器の出力電圧がその飽和しきい値にならな
いように定められる。入力端１８のバイアス電位も増幅
器１０と１４のオフセット電圧を補償する。
【００１５】測定回路の電気的な分離を行うこの装置が
電圧測定に用いられる場合には、抵抗２３を変流器１と
２の１次回路の１次巻線２６と直列に接続する。この場
合には、１次巻線は電流測定の場合よりも大きい巻回数
を有する。更に、電流発生器８の出力端からとり出され
る信号がインバータ２４と較正抵抗２５を介して増幅器
１０の入力端９に加えられる。これら抵抗の値は、２次
巻線５に加えられる電流発生器８の電圧変動により１次
巻線２６に生じる電流の効果が補償回路２４、２５によ
り与えられる逆極性の電流により補償されるように計算
される。これにより、増幅器１０の出力端１１において
測定信号に加えられる変流器１の磁化による１次電流の
波動の影響を除くことが出来る。
電圧測定に用いられる場合には、抵抗２３を変流器１と
２の１次回路の１次巻線２６と直列に接続する。この場
合には、１次巻線は電流測定の場合よりも大きい巻回数
を有する。更に、電流発生器８の出力端からとり出され
る信号がインバータ２４と較正抵抗２５を介して増幅器
１０の入力端９に加えられる。これら抵抗の値は、２次
巻線５に加えられる電流発生器８の電圧変動により１次
巻線２６に生じる電流の効果が補償回路２４、２５によ
り与えられる逆極性の電流により補償されるように計算
される。これにより、増幅器１０の出力端１１において
測定信号に加えられる変流器１の磁化による１次電流の
波動の影響を除くことが出来る。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、電流測定装置における
磁化電流成分と測定されるべき電流とが完全に分離され
ると共に他の測定に有害な因子を除去することが出来
る。
磁化電流成分と測定されるべき電流とが完全に分離され
ると共に他の測定に有害な因子を除去することが出来
る。
【図１】本発明による電流測定装置の回路図。
１，２ 変流器 ３，４ 鉄心 ５，６ ２次巻線 ８ 電流発生器 １０，１４ 増幅器 １６ コンデンサ １７，２２，２３，２７ 抵抗 ２０ 制御装置 ２１ 低域フィルタ ２５ 較正抵抗 ２６ １次巻線 ２８ 抵抗回路
Claims (4)
- 【請求項１】夫々鉄心およびこの鉄心に巻装された１次
および２次巻線を有する第１および第２変流器であっ
て、上記第１および第２変流器の１次巻線はそれぞれ測
定されるべき電流を流すように接続され、２次巻線は同
一巻回数を有すると共に互いに直列に接続されて上記測
定されるべき電流により誘導される電流が同一方向に流
れるように構成された第１および第２変流器と、上記第
１変流器の２次巻線に接続される出力端を有しその２次
巻線に対応する鉄心を交互に逆方向に飽和させるように
駆動することの出来る磁化電流成分を含む電流を供給す
る電流発生器と、上記磁化電流成分により上記電流発生
器を制御する制御装置と、上記第２変流器の２次巻線を
流れる電流を測定するための測定手段と、上記直列接続
された２次巻線の共通接続点における磁化電流成分によ
る電位変動を補償するための補償手段と、バイアス手段
であって上記第２変流器の２次巻線を流れる電流により
誘導される電流によって生じる電圧降下を補償すると共
に上記測定手段、上記補償手段および上記バイアス手段
に含まれる増幅器のオフセット電圧を補償するように上
記共通接続点をバイアスするためのバイアス手段とを備
えた電流測定装置。 - 【請求項２】前記接続点が、演算増幅器の負の第１入力
端に接続され、この演算増幅器の正の第２入力にバイア
ス電位が加えられ、この演算増幅器の出力端は前記磁化
電流成分を測定するためのコンデンサおよび測定抵抗の
直列接続体を介して上記増幅器の上記第１入力端に接続
され、上記共通接続点の電位を上記磁化電流成分の変動
に対しほぼ一定に維持すると共に、上記測定抵抗の両端
の電圧を前記制御装置に加えるための手段を更に備えて
いる請求項１記載の電流測定装置。 - 【請求項３】前記第２変流器の２次巻線を流れる電流に
逆比例する信号および前記演算増幅器の出力信号から前
記バイアス電位を発生し、上記第２変流器の２次巻線を
流れる電流により生じる電圧降下および前記オフセット
電圧により生じる電圧降下を自動的に補償するための回
路を含む請求項２記載の電流測定装置。 - 【請求項４】前記１次巻線は主回路において抵抗と直列
に接続され、前記補償手段は前記第１変流器の２次巻線
を流れる磁化電流成分からの誘導により前記１次巻線に
生じる電流を補償するための補償信号を前記電流発生器
の出力端からとり出すための手段を含む補償回路を備え
ている請求項１記載の電流測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH481/91-1 | 1991-02-15 | ||
| CH481/91A CH684216A5 (fr) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Dispositif de mesure de courants. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196650A JPH05196650A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3099987B2 true JP3099987B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=4187991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04028474A Expired - Fee Related JP3099987B2 (ja) | 1991-02-15 | 1992-02-14 | 電流測定装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5345169A (ja) |
| EP (1) | EP0499589B1 (ja) |
| JP (1) | JP3099987B2 (ja) |
| CN (1) | CN1030107C (ja) |
| CH (1) | CH684216A5 (ja) |
| DE (1) | DE69207223T2 (ja) |
| RU (1) | RU2114439C1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2704652B1 (fr) * | 1993-04-30 | 1995-06-23 | Zellweger Sauter En Sa | Capteur de courant pour courants alternatifs. |
| JPH08273952A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Ikuro Moriwaki | 平面電流検出器 |
| DK176607B1 (da) * | 2003-11-27 | 2008-11-10 | Danfysik As | Detektorkredslöb til brug ved strömmåling |
| EP1807707B1 (en) * | 2004-11-05 | 2010-09-22 | Liaisons Electroniques-Mècaniques LEM S.A. | Detector circuit for measuring current |
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