JPH03205566A - 電流強さ変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも一つの空隙を有する磁気回路を備
え前記空隙には磁場検出器が設けられた電流強さ変戊器
を右し、前記磁気回路は測定すべき電流用導体と磁気的
に糺み合わせうるように配置され、かつ少なくとも一つ
の測定巻線と磁気的に組み合わされる、可変電流を測定
する電流強さ変戊器に関する。

〔従来の技術〕

この型の装置はたとえばヨーロッパ特許出ｉｊｉ第０　
　１９４　　２２５号に記載されている。

このような公知の装置は、一方では測定すべき電流によ
って、他方では測定巻線を通される測定電流によって発
生する磁場の補償理論に従って作用する。

〔発明か解決しようとする課題〕

たとえばパルス電流または強い非対称波形の周期的電流
のまたは交番電流回路網のスイッチオン電流の測定のよ
うなある種の用途において、通常の電流変成器は飽和し
、したがって、使用できない。さらにまた、比較的簡単
、安価かつコンパクトな装置によって、強い高周波振動
分が重畳された直流または低周波交流の側定を考慮しう
ろことが望まれる。

本発明はこの要求を解決する装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明による装置は、一方では、磁気回路の
空隙における磁場の関数である第１４１リ定信号（ＵＳ
）を、他方では、前記測定巻線における電流の数である
第２測定信号（ＵＲ）を允生ずるように配置された電気
測定回路を有する。

磁場検出器はホール効果装置とするのか好ましく、測定
回路は、第１測定信号として、空隙における磁場に調節
可能に比例する第１測定電圧（ＵＳ）を発生するように
配置され、第２　ａｌｌ定信号は前記測定巻線に直列に
接続された測定抵抗器の端子に現れる電圧（ＵＲ）であ
る。

測定回路は前記第１および第２測定電圧を加算するよう
に配置するのが好ましい。

測定回路は測定すべき電流用の前記導体に流れる正弦波
基準電流が、測定巻線がしゃ断されたとき、空隙のない
理想的電流強さ食成器によって前記測定抵抗器の端子に
発生するであろう理論的電圧に等しい測定電圧を発生す
るように配置されかつ調節されるのがさらに好ましい。

好ましい丈施例において、ホール効果装置は入力電力供
給端子および出力電力端子によって付勢電流発生器に接
続され、ホール効果装置の前記出力電力端子は二つの入
力端子を有する膚算増幅器の出力端子に接続されるのか
好ましく、前記端子の一方は接地のような測定用基準電
位に接続され、これらの入力の他方はホール効果装置の
測定端子の一方に接続される。この場合、ホール効果装
置の一方の測定端子は基準電位に保持され、ホール効果
装置によって得られた測定電圧は前記基準電位に対して
他方のρり定端子に現れる。

本発明装置は調節可能なゲイン増幅器を備え、その一方
の入力はホール効果装置によって発生されたｆｌｊ＋定
電圧が加えられその一方の出力は前記測定抵抗器の一方
の端子に接続され、この抵抗器の他方の端子は測定回路
の出力端子を形成する。測定抵抗器はまた、測定信号を
発生する、ホール効果装置の出力端子にも接続すること
ができ、ホール効果装置は電力供給端子を通しーで可調
節付勢電流を供給する電流発生器から付勢される。

本発明装置は二つ以上の空隙を備えることができ、空隙
はそれぞれ磁場検出器を有し、各検出器は対応する空隙
における磁場の関数である信号を発生し、測定回路はこ
れらの検出器によって発生された信号および測定巻線に
おける電流の関数である第２ｉｆｌｌｊ定信号の加算を
実施するように配置されている。

本発明装置は、ホール効果装置によって発生された測定
電圧の少なくとも一つの閾値以上の上昇を検出するよう
に配置された安全回路を備え、そのような上昇が起こっ
たとき故障信号を発生するのがさらに好ましい。

本発明の他の特徴、利点および特色は添付図面に示され
た例示的実施例に関する下記の説明から明らかになるで
あろう。

〔実施例〕

第１図の線図において、測定すべき主電流！，は導体１
を流れ、導体１は空隙３を有する磁気回路２によって横
方向に囲まれている。この磁気回路は、たとえば、透磁
率のよい材料または変或器のコアと同様の積層構造を形
成する積層金属板から作られた環状コアの型式とするこ
とかできる。

測定巻線４はこの磁気回路上に設けられ、かつスイッチ
６によって略示された接続装置を通して測定抵抗Ｒに接
続されている。ホール電池５は、空隙３に現れる磁場の
作用をうけるように、この空隙３内に置かれている。ホ
ール電池５はその接続を第１図の線図て別に示されてい
る。付勢電流ｌは、たとえば、第１図に示すように第１
電力供給端子７に接続されたトランジスタＴ１抵抗器ｒ
１、ｒ２およびツエナダイオードＺを含む回路よりなる
電流発生器を通して電池５に供給される。第２電力供給
端子８の電位は第１図に示すように演算ｊ曽幅器１１に
よって連続的に制御され、増幅器１１の第１入力（一）
に接続されたホール電池の第１　ｉｔＦｌ定端子９はこ
の増幅器の第２入力（＋）に加えられた電位に維持され
、この電位は第１図の例の接地のような基準電位を形或
する。したがって、ホール電池の第２測定端子１０には
、空隙３に生ずる磁場Ｈに比例する接地に対する測定電
圧か現れる。

出力端子１０は演算増幅器１３の第１入力端子１２に接
続され、その第２入力端子１４は接地とこの演算増幅器
１３の出力端子１５との間に接続された分圧器の中間点
に接続されている。分圧器ほこの場合固定抵抗器ｒ３お
よび可変抵抗器ｒを有し、可変抵抗器ｒは出力端子１５
に現れる測定電圧Ｕ８のレベルを制御しこの電圧と磁場
Ｈとの間の比例定数を調節することができる。

測定すべき電流ＩＰがたとえば直流成分および可変戊分
を含むとき、直′ａ戊分は巻線４に逆起電力を誘起する
。この巻線は抵抗″ｒｒＲに接続され、対応するアンペ
ア回数Ａ　Ｔ　ｓ、主アンペア回数ＡＴ　　　すなわち
この場合，および磁場Ｈの間にＰゝ は、Ｌを空隙の幅とするとき、ＡＴＰ−Ｈ−Ｌ＋ＡＴ　
　の関数が成り立つ。電圧Ｕ５は主電流ｌ，Ｓ の或分Ｈ−Ｌの大きさを示し、その戊分は磁気回路の磁
化を示し、すなわち実際空隙中の磁束を示す。その訳は
回路の鉄部分のきわめて高い透磁率のため、回路の残り
の部分に循環する磁束に対して必要な起磁力を無視しつ
るからである。抵抗器Ｒの端子における電圧ＵＲに関し
て、主電流の戊分の測定は磁束の突化から生ずる二次ア
ンペア回数によって補償される。

電圧Ｕ　に対して電圧Ｕ，を較正するため、直Ｒ 流または正弦波電流とすることができる、基準主電流が
使用される。止弦波電流によって較正するため、巻線４
はスイッチ６を開くことによってしゃ断され、電流測定
は空隙における磁場のＭ＋定のみによってなされる。電
圧Ｕ８は抵抗器ｒにより増札器１３のゲインを設定する
ことによって調節され、Ｕ８の振躯は空隙のない理想的
な電流強さは変成器によって発生されるてあろう電圧Ｕ
Ｒの振幅の理論値に等しく、すなわちこの場合、Ｎ８を
巻線４の巻数とすると、Ｕ　　−Ｒ−１，／Ｎ８Ｓ となる。電圧ＵＲおよびＵ８を加算すると直ＡＩ）．３
２分を含む全電流強さの値を得ることができる。第１図
の線図において、全測定電圧は端子Ｍに現れ、抵抗器Ｒ
は端子１５とＭとの間に接続されている。

本発明の（図示しない）一実施例によれば、測定抵抗Ｒ
はｌｆｉ接ホール電池にすなわちその端子１０に接続さ
れ、この電通は、ホール電池の出力電圧を調節しうるよ
うにする調節可能な付勢電流を発生する、電流発生器か
ら電力が供給される。

また抵抗器Ｒの一端子を接地して電圧ＵＲをホール電池
の出力電圧に加えることも可能であり、出力電圧は公知
の方法に従って演算増！Ｉｉ器の入力”に接続された適
当な抵抗器により、増娼されたりまたは増幅されなかっ
たりすることかできる。しかしながら、抵抗器Ｒを測定
電圧ＵＳに直列に接続すると、演算増幅器の振幅および
帯域幅の制限により測定信号ＵＲにひずみを牛しない利
点か得られる。

本発明装置は、パルス電流または大振幅の短絡回路電流
の正確な測定、または比較的小さい連続成分を有する大
きい主電流の場合、さらに交番電流回路網のスイッチオ
ン電充のような、短い期間の間直流或分を有する交番主
電流測定の場合に、特に有利である。

第１図の線図はさらに符号１６を付した安全回路装置を
示し、安全回路はホール電池によって得られたＭ１定電
圧の、一極または他極の方向における、閾値以上の上昇
を検出するように構成されている。このため、端子１５
は二つのコンパレータ１７、１８の各入力“一”および
“＋”に接続され、これらのコンバレー夕の反対符号の
対応する入力は二つのツエナダイオードの直列接続の端
子に接続され、その共通の接続点は抵抗器を通してそれ
ぞれ回路の正負の電圧供給端子に接続されている。これ
らのツエナダイオードと並列に電位差計１９か接続され
、そのスライダは抵抗器ｒ４を通して濱算増幅器１１の
入力２０に接続され、抵抵抗の抵抗器「５かこの入力と
接地との間に接続されている。この電位差計は主電流の
ないときＵ８のオフセット電圧を相殺擦ることができ、
前記オフセット電圧は電池５のまた堆幅器１１、１３の
オフセット電圧の加算によって得られる。

コレクタが開いたトランジスタよりなる、コンバレータ
１７、１８の出力端子は一緒にかつ抵抗器を通して電圧
供給源の正端子に接続されている。

各コンパレー夕は、加えられる測定電圧かこの電圧の極
性の方向の対応するツエナダイオードの電圧によって限
定される閾値を超えるとき導通するように、接続されて
いる。そして負の誤差｛エ号白のような出力信号が図示
の回路に現れ、また、たとえば、磁気回路の飽和または
ホール電池の範囲内にもはや直線的でない作用を生する
。

用途によっては、開かれた回路に主抵抗器を挿入しうる
ような回路を得るように、磁器回路を二つの分路に分け
ることかＨ利である。この場合、磁器回路はたとえば、
それぞれホールｚｈを備えた二つの空気間隙を有し、こ
れらの電池の別々に調節しうる厠定電圧か測定回路に加
えられる。測定巻線は磁器回路の二つの分路に設けるこ
とかでき、クリップ・おん（ｃｈｉｐ−ｏｎ　）型電流
計のように蝶着することができる。

空隙および対応するホール電池の数は二つに限定される
ものでなく、測定すべき電流かきわめて大きい場合は二
つ以上とするのが好ましい。

いくつかの電泊を備えた装置の場合、異なった電池電圧
の加算は、例えば、第１電泊の端子１ｏを後の電池の電
力供給回路の入力に、すなわち端子２０に対応する端子
に接続する。そして各電池の出力端子１０のような出力
に現れる電圧は後の電通の基＄電位を形成し、すべての
電進の測定電圧は最後の電池の出力に現れる。

一方、測定電圧が比較的小さい場合、直流或分の１１１
定精度を高めるため数回の巻線から作られた主導体を使
用するのか好ましい。

〔発明の効果〕

本発明は、一方では、前記磁気回路の空隙における磁場
の関数である第１測定信号を、他方では、前記測定巻線
における電流の関数である第２測定信号を発生するよう
に配置された電気測定回路を有することにより、比較的
簡ｆＪｉ、安価かつコンパクトな装置によって、別々に
測定可能であるかまたは測定すべき電流の直流或分を測
定し、パルス電流または強い非対称波形の周期的電流の
または交番電流回路網のスイッチオン電流を測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は測定回路を備えた本発明による電流変成器装置を
示す図である。 １・・・導体、２・・・磁気回路、３・・・空隙、４・
・・測定巻線、５・・・ホール電池、６・・・スイッチ
、７・・・第１電力供給端子、８・・・第２電力供給端
子、９・・・第１測定端子、１０・・・第２測定端子、
１　１　−．．演算増幅器、１２・・・第１入力端子、
１３・・・演算堆幅器、１４・・・第２入力端子、１５
・・・出力端子、１６・・・安全回路装置、１７、１８
・・・コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一つの空隙を有する磁気回路を備え前記
   空隙には磁場検出器が設けられた電流強さ変成器を有し
   、前記磁気回路は測定すべき電流用導体と磁気的に組み
   合わせうるように配置され、かつ少なくとも一つの測定
   巻線と磁気的に組み合わされる、可変電流を測定する電
   流強さ変成器において、一方では、前記磁気回路の空隙
   における磁場の関数である第１測定信号（Ｕ＿Ｓ）を、
   他方では、前記測定巻線における電流の関数である第２
   測定信号（Ｕ＿Ｒ）を発生するように配置された電気測
   定回路を有することを特徴とする電流強さ変成器。 ２、磁場検出装置はホール効果装置であり、測定回路は
   第１測定信号として空隙における磁場に調節可能に比例
   する第１測定信号（Ｕ＿Ｓ）を発生するように配置され
   たこと、および前記第２測定信号は前記測定巻線と直列
   に接続された測定抵抗の端子に現れる電圧（Ｕ＿Ｒ）で
   あることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３、測定回路は前記第１および第２測定電圧を加算する
   ように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の装
   置。 ４、測定回路は前記測定すべき電流用導体を通す正弦波
   基準電流が測定巻線のしゃ断状態において、空隙のない
   理想的電流強さによつて抵抗器の端子に発生するであろ
   う理論的電圧に等しい測定電圧を発生するように配置さ
   れかつ調節されることを特徴とする請求項３に記載の装
   置。 ５、ホール効果装置の前記電力供給端子は第１および第
   ２入力を有する演算増幅器の出力端子に接続され、前記
   第１入力は接地のような測定用基準電位に接続され、前
   記第２入力はホール効果装置の第１測定端子に接続され
   、そこで前記第１測定端子は基準電位に維持されホール
   効果装置によって発生した測定電圧が前記第２測定端子
   に前記基準電位に対して現れることを特徴とするホール
   効果装置は入力電力供給端子および出力電力供給端子を
   電流発生器を付勢するため接続され、かつ第１および第
   ２測定装置を有する磁場検出装置がホール効果装置であ
   る請求項１に記載の、または請求項２ないし４のいずれ
   か一項に記載の装置。 ６、可調節ゲイン増幅器を有し、その一方の入力にホー
   ル効果装置によって発生した出力信号を加えられ、その
   一方の出力は測定装置の一方の端子に接続され、この抵
   抗器の他方の端子は測定回路の出力端子を形成する請求
   項３または４、３および５、４および５のいずれか一項
   に記載の装置。 ７、測定抵抗がホール効果装置の出力端子に接続され、
   前記ホール効果装置は調節可能な付勢電流を供給する電
   流発生器の電力供給端子を通して付勢されることを特徴
   とする請求項３または４に記載の、または３および５ま
   たは４および５のいずれか一項に記載の装置。 ８、磁気回路はそれぞれ磁場検出器を備えた二つ以上の
   空隙を有し、各検出器は対応する空隙における磁場の関
   数である信号を発生し、測定回路はこれらの検出器によ
   って供給される信号のまた測定巻線における電流の関数
   である第２の測定信号を加算するように配置された請求
   項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。 ９、ホール効果装置によって発生した測定電圧が少なく
   とも一つの閾値以上の上昇を検出しまた前記上昇が起こ
   るとき誤信号を発生するように配置された安全回路を有
   する請求項２ないし８のいずれか一項に記載の装置。