JP6450044B1

JP6450044B1 - サージ電流検出センサ

Info

Publication number: JP6450044B1
Application number: JP2018090632A
Authority: JP
Inventors: 弘次稲崎; 毅人阿部; 征紀廣岡
Original assignee: Otowa Electric Co Ltd
Current assignee: Otowa Electric Co Ltd
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: JP2019196963A

Abstract

【課題】シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現する。
【解決手段】サージ電流検出センサは、環状の導電体１０と、導電体１０の内側を通るコア２１、およびコア２１に巻き付けられた巻線２２を有するコイル体２０と、巻線２２を流れる電流を検知する検知回路３０とを備えている。このサージ電流検出センサは、導電体１０を、サージ電流の発生を検出する検出対象１に、近接させて用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、落雷等に起因したサージ電流を検出する技術に関する。

現在、落雷等に起因した過大なサージ電流の検出には、ＣＴ（Current Transformation）やコイルが使用されている。非特許文献１には、ＣＴを用いたサージ検出器が開示されている。

サージ検出器、音羽電機工業株式会社、[online]、［平成３０年４月１０日検索］、インターネット<URL:https://www.otowadenki.co.jp/products_list08/#c03>

ところが、ＣＴを用いた構成の場合、検出対象の電線をＣＴ内に通す必要があるため、取り付け性が悪い。また、取り付け性を改善した分割型のＣＴを用いた構成があるが、構造が複雑であり、サイズも大きい。加えて、ＣＴの検出対象は主として電線であり、鋼材等の構造部材に対しては使用が困難な構造である。また、検出対象の電線にコイルを近づける構成の場合には、外部ノイズに弱いという問題がある。

本発明は、前記のような問題に鑑み、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現するものである。

本発明の一態様では、サージ電流検出センサは、環状の導電体と、前記導電体の内側空間を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、当該検出対象に近接させて用いるものである。ここで、本発明における検出対象は、電線、または、鉄骨等の鋼材（構造部材、建築部材等）を含む。

この態様によると、検出対象にサージ電流が流れたとき、検出対象の周りにサージ電流に応じた磁界が生じ、この磁界の発生によって、導電体に起電力が生じ、電流が流れる。導電体に電流が流れると、コイル体のコアに磁界が生じるため、巻線に電流が流れる。検知回路によって、巻線に流れる電流を検知することによって、検出対象に流れるサージ電流を検知することができる。また、導電体を、検出対象を貫通させないで、当該検出対象に近接させて用いるため、ＣＴを用いた構成では使用困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。

そして、前記コイル体は、例えば、トロイダルコイルである。

本発明によると、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等についても使用可能であり、かつ、外部ノイズに強いサージ電流検出センサを実現することができる。

第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成センサ部およびその周辺の詳細構成（ａ），（ｂ）はコイル体の他の構成例第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図１に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部２を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、環状金属１０と、トロイダルコイル２０と、検知回路３０とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、トロイダルコイル２０および検知回路３０の周りには、シールド４０を設けてもよい。環状金属１０からなるセンサ部２は、電線１の周囲における磁界を検出する。そして、トロイダルコイル２０および検知回路３０が、センサ部２において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。

図２はセンサ部２およびその周辺の構成の詳細を示す図である。図２では、シールド４０を外した状態としている。トロイダルコイル２０は、コア２１と、コアに巻き付けられた巻線２２とを備える。コア２１は、環状金属１０の内側空間を通っている。環状金属１０は、例えば銅によって形成される。なお、環状金属１０は、例えばＵ字金具と接着部材との組み合わせのように、複数の部材を組み合わせて形成し、磁気的閉回路を構成させてもよい。

検知回路３０は、巻線２２を流れる電流を検知する。検知回路３０は、電流−電圧変換回路３１と、レベル分け回路３２と、マイコン３３とを備える。電流−電圧変換回路３１は、抵抗Ｒ１と、ダイオード整流回路Ｄ１と、容量Ｃ１とを備えており、巻線２２を流れる電流を電圧に変換する。レベル分け回路３２は、電流−電圧変換回路３１から出力された電圧のレベルを判定し、「大」「中」「小」の３段階に分けて、サージ電流の発生を知らせるトリガをマイコン３３に出力する。例えば、「大」は１ｋＡ以上、「中」は５００Ａ以上、「小」は１００Ａ以上とする。マイコン３３は、通常はスリープ状態であり、レベル分け回路３２からトリガを受けたとき、動作する。マイコン３３は、例えば、発生したサージ電流のレベルをモニタ（図示せず）に表示させる。

ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、環状金属１０に起電力が生じ、電流が流れる。環状金属１０に電流が流れると、トロイダルコイル２０のコア２１には周方向に磁界が生じるため、巻線２２に電流が流れる。すなわち、検知回路３０によって巻線２２に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。

本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部２（環状金属１０）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。また、センサ部２が電線１に近接していないときは検出感度が大幅に低下するが、シールド４０を付加しているので、外部ノイズの影響を受けにくい構造になっている。なお、検出感度の面から、環状金属１０の中心軸の方向は、電線１と直交する位置関係が好ましい。

なお、環状金属１０は、金属以外の導電体によって構成してもかまわない。

また、本実施形態では、コイル体として、トロイダルコイル２０を用いるものとしたが、他のコイル体を用いてもかまわない。また、コイル体のコアは、環状でなくてもかまわない。例えば図３（ａ）の例では、コイル体のコア２１Ａは切れ目が入っており、略環状に形成されている。また、コイル体の巻線は、コア全体に巻いていなくてもかまわない。例えば図３（ｂ）の例では、コイル体の巻線２２Ａは、コア２１の半周程度だけ巻かれている。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態に係るサージ電流検出センサの構成を示す。図４に示すサージ電流検出センサは、検出対象の電線１に、センサ部３を近接させて用いるものであり、電線１に流れる、例えば落雷等に起因するサージ電流を検出することができる。電線１は、サージ電流の発生を検知する検出対象の一例である。サージ電流検出センサは、磁気ヘッド２５と、検知回路３５とを備えている。また、外来ノイズの影響を回避するために、磁気ヘッド２５および検知回路３５の周りには、シールド４５を設けてもよい。

磁気ヘッド２５は、例えばフェライトからなる環状のコア２６を備える。コア２６の一部には、狭いギャップ１５が形成されている。コア２６におけるギャップ１５が形成された部分が、センサ部３となる。また、コア２６の他端（コイル部）には、巻線２７が巻き付けられている。検知回路３５は、巻線２７を流れる電流を検知する。検知回路３５の構成は、例えば、第１実施形態で示した検知回路３０と同様である。そして、磁気ヘッド２５のコイル部および検知回路３５が、センサ部３において検出された磁界から、電線１におけるサージ電流の発生を検出する検出部となる。

ここで、検出対象の電線１にサージ電流が流れたとする。このとき、電線１の周りにはサージ電流に応じた磁界が生じる。この磁界の発生によって、磁気ヘッド２５の巻線２７に電流が流れる。すなわち、検知回路３５によって巻線２７に流れる電流を検知することによって、電線１に流れるサージ電流を検知することができる。

本実施形態に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象の電線を中に通す必要がなく、センサ部３（ギャップ１５が形成された部分）を検出対象の電線１に近接させるだけで、サージ電流の検出が可能である。そして、省スペースでシンプルな構造になっている。

なお、上述した各実施形態では、サージ電流の発生を検出する検出対象の一例として、電線を例にとって説明を行った。ただし、本発明が適用可能な検出対象は、電線に限られるものではない。例えば、鉄塔のアングル等の構造部材や建築部材を、本発明に係るサージ電流検出センサの検出対象とすることも可能である。本発明に係るサージ電流検出センサは、ＣＴのように検出対象を貫通させる必要がないので、ＣＴを用いた構成では検出困難であった構造部材等に対しても、簡易に、サージ電流を検出することができる。

本発明では、シンプルな構造であって、取り付け性が良く、電線のみならず構造部材等に対しても測定可能であり、かつ、小形で外部ノイズに強いサージ検出器を提供することができる。

１電線（検出対象）
２センサ部
３センサ部
１０環状金属（環状の導電体）
１５ギャップ
２０トロイダルコイル（コイル体）
２１，２１Ａコア
２２，２２Ａ巻線
２５磁気ヘッド
２６コア
２７巻線
３０検知回路
３５検知回路

Claims

環状の導電体と、
前記導電体の内側空間を通るコアと、前記コアに巻き付けられた巻線とを有するコイル体と、
前記巻線を流れる電流を検知する検知回路とを備え、
前記導電体を、サージ電流の発生を検出する検出対象を貫通させないで、当該検出対象に、近接させて用いる
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。
請求項１記載のサージ電流検出センサにおいて、
前記コイル体は、トロイダルコイルである
ことを特徴とするサージ電流検出センサ。