JPH0712976U - 電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で且つ他相誘導の影響を受けずに電流測
定を行えるようにした電流測定装置を提供する。 【構成】 被測定電流路１ａに流れる被測定電流により
生じる磁界と他の電流路１ｂに流れる電流により生じる
磁界との合成磁界を検出する２つの磁界センサ２_R ，２
_RSを配置し、被測定電流のみにより生じる磁界センサ２
_R ，２_RSの検出する磁界の強さの比と、他の電流のみに
より生じる磁界センサ２_R ，２_RSの検出する磁界の強さ
の比と、被測定電流および他の電流の通電状態で磁界セ
ンサ２_R ，２_RSの検出する合成磁界の強さとから被測定
電流により生じる磁界センサ２_R または２_RSの位置にお
ける磁界の強さを算出し、これを基に被測定電流を算出
する。 【効果】 ギャップ付きコアを用いることなく、またシ
ールド手段を用いることなく、被測定電流路以外の他の
電流路に流れる電流により生じる磁界の影響を受けず
に、被測定電流の測定が可能となり、小型で絶縁性に優
れた電流測定装置が構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、磁気光学効果を利用した磁界センサを用いて電流路に流れる電流 を測定する電流測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、磁気光学効果（光ファラデー効果）を利用した磁界センサ（いわゆ る光ＣＴ）を用いて、電流路を流れる電流の測定が行われている。このような磁 気光学効果を利用した光ＣＴでは、被測定電流路に流れる電流以外に、他の電流 路に流れる電流により生じる磁界など、周囲の磁界の影響を強く受けるため、周 囲の磁界を遮断するとともに被測定電流路に流れる被測定電流により生じる磁界 のみを検出するように工夫されている。

【０００３】 例えば図１４に示す例では、被測定電流路１の周囲にギャップ付きのコア３を 配置し、そのコア３のギャップ部に磁界センサ２を設け、さらにコア３の周囲に 銅のシールド部材４を設けたり、図１５に示すように、コア３の周囲に鉄のシー ルド部材５ａを設けるか、被測定電流路１ａと他相の電流路１ｂとの間に鉄板状 のシールド部材５ｂを配置することによって、センサ周囲の磁界をシールドする 方法や、図１６に示すように、被測定電流路１ａと他の電流路１ｂに対して、ギ ャップ部に磁界センサ２を設けたコア３の相対的な位置関係を変化させて、他相 誘導が最小となるように調整する、といった方法が採られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、一般にＣＴを用いて電流測定を行う場合、過電流定数を定格電流の ２０倍に見込んで設計されるが、上述の従来の電流測定装置においては、コア３ を磁気飽和させないためには非常に大型のコアを用いなければならず、そのため に光ＣＴ自体が大型化し、例えばＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）やキュービクルな ど、導体間の距離が例えば１０ｃｍ程度の短い箇所には光ＣＴが取り付けられな い、といった問題が生じる。このようなコアによる磁気飽和を解消するためにギ ャップ数を増やすことも可能であるが、ギャップ数が増えるほど他相誘導の影響 を強く受けることになる。また、図１５に示したように鉄板などにより磁気シー ルドを行う方法では、シールド部材の磁気飽和がやはり問題となる。さらに、図 １６に示したように磁界センサの位置を調整する方法では、調整作業に手間が掛 かる欠点がある。

【０００５】 この考案の目的は、上述の各種課題を解消して、小型で且つ他相誘導の影響を 受けずに電流測定を行えるようにした電流測定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案の請求項１に係る電流測定装置は、被測定電流路に流れる被測定電流 により生じる磁界と、前記被測定電流路に並行な他の電流路に流れる他の電流に より生じる磁界との合成磁界をそれぞれ検出し、且つ前記被測定電流路または前 記他の電流路からの距離が異なる複数箇所に配置した複数の磁界センサと、 前記各磁界センサから前記被測定電流路までの距離と、該磁界センサの磁界検 出方向と前記被測定電流により生じる磁界方向との成す角度と、前記各磁界セン サから前記他の電流路までの距離と、該磁界センサの磁界検出方向と前記他の電 流により生じる磁界方向との成す角度と、前記被測定電流および前記他の電流の すべての通電状態で前記複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁界の強さとか ら、前記複数の磁界センサのうちの一つの磁界センサの配置位置における、前記 被測定電流により生じる磁界の強さを算出する電流測定用磁界算出手段と、 前記電流測定用磁界算出手段の算出した前記一つの磁界センサの配置位置にお ける磁界の強さと、当該磁界センサと前記被測定電流路間の距離とから、前記被 測定電流を算出する被測定電流算出手段とを備えてなる。

【０００７】 この考案の請求項２に係る電流測定装置は、被測定電流路と、これに平行な単 一または複数の他の電流路とを含む平面内で、前記被測定電流路に流れる被測定 電流により生じる磁界と、前記他の電流路に流れる他の電流により生じる磁界と の合成磁界をそれぞれ検出し、且つ前記被測定電流により生じる磁界の強さと前 記他の電流により生じる磁界の強さとの比が異なる複数箇所に配置した複数の磁 界センサと、 前記被測定電流路または前記他の電流路のうち各一つの電流路のみの通電状態 で前記複数の磁界センサの検出する磁界の強さの比と、前記被測定電流および前 記他の電流のすべての通電状態で前記複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁 界の強さとから、前記複数の磁界センサのうちの一つの磁界センサの配置位置に おける、前記被測定電流により生じる磁界の強さを算出する電流測定用磁界算出 手段と、 前記電流測定用磁界算出手段の算出した前記一つの磁界センサの配置位置にお ける磁界の強さと、当該磁界センサと前記被測定電流路間の距離とから、前記被 測定電流を算出する被測定電流算出手段とを備えてなる。

【０００８】

【作用】

この考案の請求項１に係る電流測定装置では、被測定電流路と他の電流路が並 行に配置されていて、複数の磁界センサがそれぞれ前記被測定電流路に流れる被 測定電流により生じる磁界と、前記他の電流路に流れる他の電流により生じる磁 界との合成磁界を検出し、且つ前記被測定電流路または前記他の電流路からの距 離が異なる複数箇所に配置されている。電流測定用磁界算出手段は、前記各磁界 センサから前記被測定電流路までの距離と、該磁界センサの磁界検出方向と前記 被測定電流により生じる磁界方向との成す角度と、各磁界センサから前記他の電 流路までの距離と、該磁界センサの磁界検出方向と前記他の電流により生じる磁 界方向との成す角度と、前記被測定電流および前記他の電流のすべての通電状態 で前記複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁界の強さとから、前記複数の磁 界センサのうちの一つの磁界センサの配置位置における、前記被測定電流により 生じる磁界の強さを算出する。被測定電流算出手段は、前記電流測定用磁界算出 手段の算出した前記一つの磁界センサの配置位置における磁界の強さと、当該磁 界センサと前記被測定電流路間の距離とから、前記被測定電流の値を算出する。

【０００９】 ここで図６を基に前記電流測定用磁界算出手段と被測定電流算出手段の作用を 説明する。図６においてＲ相は被測定電流路、Ｓ相は他の電流路である。Φ_A ， Φ_A ’は被測定電流により生じる磁界、Φ_B ，Φ_B ’は他の電流により生じる磁 界である。２_R ，２_RSはそれぞれ磁界センサであり、２_R は矢印Φ_R 方向の磁界 を検出し、２_RSは矢印Φ_RS方向の磁界を検出する。被測定電流路Ｒ相と他の電流 路Ｓ相にそれぞれ電流が流れているとき、各磁界センサと各電流路間の距離が同 図に示す通りであれば、

【００１０】

【数１】 Φ_A ＝Ｉ_A ／２πＬ１

【００１１】

【数２】 Φ_A ’＝Ｉ_A ／２πＬ２ ＝Ｋ_A Φ_A

【００１２】

【数３】 Φ_B ＝Ｉ_B ／２π（Ｌ３−Ｌ２）

【００１３】

【数４】 Φ_B ’＝Ｉ_B ／２π（Ｌ１＋Ｌ３） ＝Ｋ_B Φ_B

【００１４】

【数５】 Φ_R ＝−Φ_A ＋Φ_B ’ ＝−Φ_A ＋Ｋ_B Φ_B

【００１５】

【数６】 Φ_RS＝Φ_A ’＋Φ_B ＝ Ｋ_A Φ_A ＋Φ_B が成立する。但し、〔数１〕〜〔数４〕の電流に対する磁界の比例係数は、電流 路が直線状に無限長存在する場合である。現実には電流路の直線部が有限長であ るため、前記電流に対する磁界の比例係数は必ずしも１／｛２π＊（磁界センサ と電流路間の距離）｝にはならないが、一定の比例係数を用いることができる。

【００１６】 また、〔数６〕より、

【００１７】

【数７】 Ｋ_B Φ_RS＝Ｋ_A Ｋ_B Φ_A ＋Ｋ_B Φ_B 〔数７〕より〔数５〕を引いて

【００１８】

【数８】 Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ＝Φ_A （１＋Ｋ_A Ｋ_B ） 従って、

【００１９】

【数９】 Φ_A ＝（Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） の関係が求められる。また〔数２〕と〔数９〕より、

【００２０】

【数１０】 Φ_A ’＝Ｋ_A （Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） の関係が求められる。

【００２１】 また、〔数５〕より、

【００２２】

【数１１】 Ｋ_A Φ_R ＝−Ｋ_A Φ_A ＋Ｋ_A Ｋ_B Φ_B 〔数６〕に〔数１１〕を加えて

【００２３】

【数１２】 Ｋ_A Φ_R ＋Φ_RS＝Φ_B （１＋Ｋ_A Ｋ_B ） 従って、

【００２４】

【数１３】 Φ_B ＝（Ｋ_A Φ_R ＋Φ_RS）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） の関係が求められる。また〔数４〕と〔数１３〕より、

【００２５】

【数１４】 Φ_B ’＝Ｋ_B （Ｋ_A Φ_R ＋Φ_RS）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） の関係が求められる。

【００２６】 前記電流測定用磁界算出手段は、前記比例係数Ｋ_A ，Ｋ_B と、被測定電流およ び他の電流の通電状態で第１・第２の磁界センサの検出する磁界の強さΦ_R ，Φ_RS とから、上記〔数９〕または〔数１０〕によって第１または第２の磁界センサ の配置位置における磁界の強さΦ_A またはΦ_A ’を算出する。

【００２７】 また、〔数１〕，〔数２〕より、

【００２８】

【数１５】 Ｉ_A ＝２πＬ１Φ_A

【００２９】

【数１６】 Ｉ_A ＝２πＬ２Φ_A ’ が成立する。前記被測定電流算出手段は、〔数１５〕または〔数１６〕によって 被測定電流を求める。但し、前述したように電流路の形状および長さによっては 、電流に対する磁界の比例係数が必ずしも１／｛２π＊（磁界センサと電流路間 の距離）｝で近似できない場合は、実測により求めた比例係数を用いればよい。

【００３０】 この考案の請求項２に係る電流測定装置では、被測定電流路と他の電流路が並 行に配置されていて、これらの電流路を含む平面内で、複数の磁界センサがそれ ぞれ被測定電流路に流れる被測定電流により生じる磁界と、他の電流路に流れる 他の電流により生じる磁界との合成磁界を検出し、被測定電流により生じる磁界 の強さと前記他の電流により生じる磁界の強さとの比が異なる複数箇所にそれぞ れ磁界センサが配置されている。電流測定用磁界算出手段は、前記被測定電流路 または前記他の電流路のうち各一つの電流路のみの通電状態で前記複数の磁界セ ンサの検出する磁界の強さの比と、前記被測定電流および前記他の電流のすべて の通電状態で前記複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁界の強さとから、前 記複数の磁界センサのうちの一つの磁界センサの配置位置における、前記被測定 電流により生じる磁界の強さを算出する。被測定電流算出手段は、前記電流測定 用磁界算出手段の算出した前記一つの磁界センサの配置位置における磁界の強さ と、当該磁界センサと前記被測定電流路間の距離とから、前記被測定電流を算出 する。

【００３１】 即ち、前記電流測定用磁界算出手段は、図６においてＳ相に流れる電流が０で あって、Ｒ相に被測定電流のみが通電されている状態で、磁界センサ２_R が検出 する磁界Φ_A と磁界センサΦ_RSが検出する磁界Φ_A ’との比から前記比例係数Ｋ_A を求め、またＳ相にのみ電流が通電されていて、Ｒ相に被測定電流が通電され ていない状態で、磁界センサ２_R が検出する磁界Φ_B ’と磁界センサ２_RSが検出 する磁界Φ_B との比から前記比例係数Ｋ_B を求め、〔数９〕または〔数１０〕に よって電流測定用磁界を求める。また、前記被測定電流算出手段は、〔数１５〕 または〔数１６〕によって被測定電流を求める。

【００３２】 尚、上述の例は被測定電流路に比較的近接する他の電流路が単一の場合につい て示したが、被測定電流路に比較的近接する他の電流路が複数あっても、同様に して被測定電流を求めることができる。

【００３３】 以上のようにして、従来のようなギャップ付きコアおよびシールド手段を設け ることなく、被測定電流路とは別の電流路に流れる他の電流により生じる磁界の 影響を計算上打ち消して、目的とする被測定電流のみを求めることができる。

【００３４】

【実施例】 この考案の実施例である電流測定装置の磁界センサの配置例を部分斜視図とし て図１に示す。図１において１ａは被測定電流が流れる被測定電流路、１ｂはこ れに比較的近接して平行に配置された他の電流路である。また２_R ，２_RSは被測 定電流路１ａおよび他の電流路１ｂに流れる電流により生じる磁界をそれぞれ検 出する磁界センサである。この例は図６に示した配置例と同じである。

【００３５】 図２は図１に示した磁界センサの構成およびそれを用いたセンサ回路の例を示 す図である。図２において１０はＬＥＤ１１を駆動して光ファイバ１２へ光を送 信する光送信回路、１３は光ファイバ１２を接続する光コネクタである。磁界セ ンサ２は偏光子１４、光ファラデー素子１５、検光子１６およびミラー１７から なり、入力側の光コネクタ１３から入る光を磁界の強さに応じて強度変換した光 を出力側の光コネクタ１８から出力する。光受信回路２１は光ファイバ１９を介 してｐｉｎフォトダイオード２０が受光した光の強度に応じたアナログ信号を出 力する。

【００３６】 次に、電流測定装置全体の構成をブロック図として図３に示す。図３において ３１，３２はそれぞれ図２に示した光送信回路１０および光受信回路２１からな る光電変換回路であり、磁界センサ２_R ，２_RSに対し送受光を行うとともに磁界 の強さに応じたアナログ電圧信号を発生する。マルチプレクサ３３は光電変換回 路３１，３２のうち何れか一方の出力を選択する。サンプルホールド回路３４は マルチプレクサ３３により選択された入力信号をサンプルホールドし、ＡＤコン バータ３５はホールドされた電圧信号を対応するディジタルデータに変換する。

【００３７】 Ｉ／Ｏポート３６はマルチプレクサ３３、サンプルホールド回路３４およびＡＤ コンバータ３５に対しそれぞれ制御信号を出力するとともにＡＤコンバータ３５ の変換したディジタルデータを入力する。ＣＰＵ３７はこのＩ／Ｏポート３６を 介して磁界センサ２_R ，２_RSの検出する磁界の強さを読み取る。ＲＯＭ３８には ＣＰＵ３７の実行すべきプログラムを予め書き込んでいる。ＲＡＭ３９はそのプ ログラムの実行に際して、磁界センサ２_R ，２_RSの検出した磁界の強さを一時記 憶し、また被測定電流の算出のためのワーキングエリアとして用いる。通信イン タフェース４０はホスト装置との間で通信制御を行う。ＣＰＵ３７はこの通信イ ンタフェース４０を介して電流測定の要求を受け、測定データなどをホスト装置 へ返す。

【００３８】 次に、図３に示したＣＰＵ３７の処理手順をフローチャートとして図４および 図５に示す。

【００３９】 図４は実際に電流測定を行う前の前処理として、２つの磁界センサによる誘導 磁界の比を求める誘導比測定モードにおける処理手順である。まず、被測定電流 路とは別の他の電流路（図１または図６に示した例では、電流路１ｂ）をバイパ スさせて、２つの磁界センサ２_R ，２_RSに図６に示したΦ_B ，Φ_B ’で示す磁界 が及ばないようにした状態で、磁界センサ２_R を用いて、被測定電流により生じ る磁界Φ_A を検出する（ｎ１→ｎ２）。同様に磁界センサ２_RSを用いて被測定電 流による磁界Φ_A ’を検出する（ｎ３）。そして、Ｋ_A ＝Φ_A ’／Φ_A として、 比例係数を算出する（ｎ４）。次に、逆に被測定電流路１ａをバイパスさせて、 ２つの磁界センサ２_R ，２_RSに対し前記Φ_A ，Φ_A ’の磁界が影響を及ぼさない ようにした状態で、磁界センサ２_R を用いて、他の電流により生じる磁界Φ_B ’ を検出する（ｎ５→ｎ６）。同様に磁界センサ２_RSを用いて他の電流により生じ る磁界Φ_B を検出する（ｎ７）。そしてＫ_B ＝Φ_B ’／Φ_B として、比例係数を 求める（ｎ８）。

【００４０】 図５は図４に示した処理を行った後の、測定モードにおける処理手順であり、 まず磁界センサ２_R により、図６に示した被測定電流と他の電流により生じる合 成磁界Φ_R を検出する（ｎ１１）。同様に磁界センサ２_RSによりΦ_RSを検出する （ｎ１２）。そして、ステップｎ１１，ｎ１２で求めたΦ_R ，Φ_RSとすでに求め た比例係数Ｋ_A ，Ｋ_B とによって、〔数９〕の演算を行うことによって磁界セン サ２_R の配置位置における被測定電流による磁界Φ_A を算出する（ｎ１３）。尚 、被測定電流と他の電流との位相が異なる場合には、〔数９〕の演算の際、Φ_R ，Φ_RSはそれぞれベクトルとして扱う。その後、被測定電流路１ａと磁界センサ ２_R との距離Ｌ１と磁界センサ２_R の配置位置における磁界Φ_A とによって、被 測定電流路１ａを流れる被測定電流Ｉ_A を算出する。すなわち電流に対する磁界 の比例係数を１／２πＬ１とすれば、Ｉ_A ＝２πＬ１Φ_A として求める。

【００４１】 次に、実際の測定方法とその結果を示す。 図７は測定時における電流路に対する磁界センサの配置を示す図である。図７ において、２_R ，２_RSはＲ相電流路１ａに近接配置した磁界センサであり、この 例では２つの磁界センサ２_R ，２_RSをＲ相電流路１ａを挟む等距離位置に配置し ている。従って、〔数９〕および〔数１０〕において比例係数Ｋ_A は１である。

【００４２】 先ず、Ｒ相に電流を流さずに、Ｓ相に電流を流して誘導量を測定した。これを 表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】 また、Ｓ相に電流を流さずに、Ｒ相に電流を流して２つの磁界センサの出力を 測定した。これを表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】 表１に示したＳ相電流と磁界センサ２_R の出力との関係をグラフとして図８に 示す。また、表２に示したＲ相電流と磁界センサ２_R ，２_RSの出力との関係をグ ラフとして図９に示す。

【００４７】 続いてＲ相、Ｓ相共に電流を流した場合の磁界センサの出力を測定した。その 結果を表３〜表５に示す。

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】 例えば、表４中の※印のデータを〔数９〕に代入すると、

【００５２】

【数１７】 Φ_A ＝（Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） ＝（0.164 * 510.6 + 388.5)/(1 + 0.164) ＝ 405.7 また、〔数１４〕に代入すると、

【００５３】

【数１８】 Φ_B ’＝Ｋ_B （Ｋ_A Φ_R ＋Φ_RS）／（１＋Ｋ_A Ｋ_B ） ＝ 0.164 * (-388.5 + 510.6)/(1 + 0.164) ＝ 17.2 となる。〔数１７〕および〔数１８〕の数値を図９および図８から読み取ると、 Ｒ相電流＝１００〔Ａ〕、Ｓ相電流＝１００〔Ａ〕が導き出せる。

【００５４】 尚、前述した例では、比例係数Ｋ_A ＝Φ_A ’／Φ_A および比例係数Ｋ_B ＝Φ_B ’／Φ_B を図４に示す手順で測定によって求めたが、被測定電流路と他の電流路 と各磁界センサとの位置関係および距離関係が予め分かっている場合には、計算 によって前記比例係数Ｋ_A ，Ｋ_B を求め、図５に示した手順により直接磁界セン サ２_R の配置位置における被測定電流による磁界Φ_A を算出し、被測定電流路１ ａを流れる被測定電流Ｉ_A を算出する。

【００５５】 また、前述した例では、２つの磁界センサの一方２_RSを被測定電流路１ａと他 の電流路１ｂとの間に配置し、他方の磁界センサ２_R を被測定電流路１ａを挟ん で磁界センサ２_RSの反対側に配置したが、例えば図１０に示すように２つの磁界 センサ２_RS，２_R の何れをも被測定電流路１ａと他の電流路１ｂとの間に配置し てもよい。この場合には、

【００５６】

【数１９】 Φ_A ＝（Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ）／（Ｋ_A Ｋ_B −１）

【００５７】

【数２０】 Φ_A ’＝Ｋ_A （Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ）／（Ｋ_A Ｋ_B −１） として求められる。

【００５８】 また、上述の例では、被測定電流路１ａ以外の他の電流路として単一の電流路 １ｂのみを示したが、例えば三相交流の場合には、もう１つの他の電流路に流れ る電流により生じる磁界の影響を受ける。しかし通常は隣接する電流路に流れる 電流により生じる磁界に比較して小さいため、前記磁界の影響は問題とはならな い。もちろん、被測定電流路以外の複数の他の電流路から生じる磁界の成分をそ れぞれ計算上打ち消すためには、電流路の数に応じた磁界センサを設ければよい 。例えば三相交流の場合、図１１に示すように３つの磁界センサ２_R ，２_RS，２_ST を配置して、各磁界センサの検出する磁界の強さからＲ，Ｓ，Ｔの各相の電流 を算出すればよい。

【００５９】 以下、図１１を基に被測定電流の算出方法について述べる。図１１において、 Ｒ相は被測定電流路、Ｓ相，Ｔ相は他の電流路である。２_R ，２_RS，２_STはそれ ぞれ磁界センサであり、２_R は矢印Φ_R 方向の磁界を検出し、２_RSは矢印Φ_RS方 向の磁界を検出し、２_STは矢印Φ_ST方向の磁界を検出する。被測定電流路Ｒ相と 他の電流路Ｓ相，Ｔ相にそれぞれ電流が流れているとき、磁界センサ２_R ，２_RS ,2_STの検出する磁界は次式で与えられる。

【００６０】

【数２１】 Φ_R ＝−Φ_A ＋Φ_B ’＋Φ_C ”

【００６１】

【数２２】 Φ_RS＝Φ_A ＋Φ_B ＋Φ_C ’

【００６２】

【数２３】 Φ_ST＝Φ_A ’−Φ_B ＋Φ_C ここでＳ相，Ｔ相に流れる電流が０であって、Ｒ相に被測定電流のみが通電さ れている場合の磁界センサ２_RSが検出する磁界Φ_A と磁界センサΦ_STが検出する 磁界Φ_A ’との比が１：Ｋ_A であって、またＳ相にのみ電流が通電されていて、 Ｒ相，Ｔ相に電流が通電されていない状態で、磁界センサ２_RSが検出する磁界Φ_B と磁界センサ２_R が検出する磁界Φ_B ’との比が１：Ｋ_B であって、さらにＴ 相にのみ電流が通電されていて、Ｒ相，Ｓ相に電流が通電されていない状態で、 磁界センサ２_STが検出する磁界Φ_C と磁界センサ２_RSが検出する磁界Φ_C ’との 比が１：Ｋ_C1で、磁界Φ_C と磁界センサ２_R が検出する磁界Φ_C ”との比が１： Ｋ_C2であれば次式の関係が成り立つ。

【００６３】

【数２４】 Φ_A ’＝Ｋ_A Φ_A

【００６４】

【数２５】 Φ_B ’＝Ｋ_B Φ_B

【００６５】

【数２６】 Φ_C ’＝Ｋ_C1Φ_Ｃ

【００６６】

【数２７】 Φ_Ｃ ”＝Ｋ_C2Φ_C 〔数２１〕に〔数２５〕，〔数２７〕を代入し、〔数２２〕に〔数２６〕を
代 入し、〔数２３〕に〔数２４〕を代入すれば、

【００６７】

【数２８】 Φ_R ＝−Φ_A ＋Ｋ_B Φ_B ＋Ｋ_C2Φ_C

【００６８】

【数２９】 Φ_RS＝Φ_A ＋Φ_B ＋Ｋ_C1Φ_C

【００６９】

【数３０】 Φ_ST＝Ｋ_A Φ_A −Φ_B ＋Φ_C となる。また 〔数２８〕，〔数３０〕より、

【００７０】

【数３１】 Ｋ_B Φ_RS−Φ_R ＝Φ_A （Ｋ_B ＋１）＋Φ_C （Ｋ_B Ｋ_C1−Ｋ_C2） となる。また〔数２９〕，〔数３０〕より

【００７１】

【数３２】 Φ_RS＋Φ_ST＝Φ_A （１＋Ｋ_A ）＋Φ_C （Ｋ_C1＋１） 従って、

【００７２】

【数３３】 Φ_C ＝｛Φ_RS＋Φ_ST−Φ_A （１＋Ｋ_A ）｝／（Ｋ_C1＋１） が求められる。以降は〔数３１〕のΦ_C に〔数３３〕を代入することにより、Φ_A を求めることができ、これを基にＲ相に流れる被測定電流を算出することがで きる。Ｓ相，Ｔ相に流れる電流についても同様である。

【００７３】 尚、上述の例では電流路を水平配置した例であったが、これを図１２に示すよ うに（正）三角形に配置した場合には次のようにして電流測定を行えばよい。図 １２において２Ｒ１，２Ｒ２，２Ｓ１，２Ｓ２はそれぞれ磁界センサであり、磁 界センサ２Ｒ１，２Ｒ２はＴ相の磁界と直交するように配置し、磁界センサ２Ｓ １，２Ｓ２はＲ相の磁界と直交するように配置する。これにより、磁界センサ２ Ｒ１，２Ｒ２はＴ相の影響を受けることなく、該磁界センサ２Ｒ１，２Ｒ２の配 置位置におけるＲ相の磁界とＳ相の磁界をそれぞれ検出することができ、また磁 界センサ２Ｓ１，２Ｓ２はＲ相の影響を受けることなく、該磁界センサ２Ｓ１， ２Ｓ２の配置位置におけるＳ相の磁界とＴ相の磁界をそれぞれ検出することがで きる。その結果、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相の各電流路に流れる電流値をそれぞれ求める ことができる。但し、この場合、磁界センサ２Ｒ１，２Ｒ２の磁界検出角度とＳ 相の磁界方向との成す角度は一致せず、また磁界センサ２Ｓ１，２Ｓ２の磁界検 出角度とＴ相の磁界方向との成す角度は一致しないため、これらの角度差を考慮 する必要がある。例えば、図１３に示すように磁界センサ２Ｒ１の磁界検出角度 と磁界Φ_S ’との成す角度をθ１、磁界センサ２Ｒ２の磁界検出角度と磁界Φ_S との成す角度をθ２とすれば、磁界センサ２Ｒ１はΦ_R とΦ_S ’cos θ１の合成 磁界を検出し、磁界センサ２Ｒ２はΦ_R とΦ_S cos θ２の合成磁界を検出するも のとして計算すればよい。尚、磁界センサの位置は電流路の両側である必要はな く、例えば図１２中２Ｓ１’に示すように、自相（Ｓ相）電流路から比較的離れ た位置であってもよく、他相（Ｒ相）電流による磁界の影響を受けない向きに配 置すればよい。

【００７４】

【考案の効果】

この考案によれば、ギャップ付きコアを用いることなく、またシールド手段を 用いることなく、被測定電流路以外の他の電流路に流れる電流により生じる磁界 の影響を受けずに、被測定電流の測定が可能であり、小型で絶縁性に優れた電流 測定装置が構成される。特に請求項１に係る電流測定装置によれば、各磁界セン サから被測定電流路までの距離と、該磁界センサの磁界検出方向と被測定電流に より生じる磁界方向との成す角度と、各磁界センサから他の電流路までの距離と 、該磁界センサの磁界検出方向と他の電流により生じる磁界方向との成す角度と 、被測定電流および他の電流のすべての通電状態で複数の磁界センサの検出する それぞれの磁界の強さとから、複数の磁界センサのうちの一つの磁界センサの配 置位置における、被測定電流により生じる磁界の強さを算出するため、複数の電 流路のうち、一つの電流路のみの通電状態で複数の磁界センサの検出する磁界の 強さの比を測定によって求める必要がない。また、請求項２に係る電流測定装置 によれば、被測定電流路または他の電流路のうち各一つの電流路のみの通電状態 で複数の磁界センサの検出する磁界の強さの比と、被測定電流および他の電流の すべての通電状態で複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁界の強さとから、 複数の磁界センサのうちの一つの磁界センサの配置位置における、被測定電流に より生じる磁界の強さを算出するため、被測定電流路と他の電流路と各磁界セン サとの位置関係および距離関係が予め分かっていない場合でも、電流測定を行う ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例である電流測定装置における
磁界センサの配置例を示す図である。

【図２】図１に示す磁界センサの構成およびそれを用い
たセンサ回路の例を示す図である。

【図３】この考案の実施例である電流測定装置の構成を
示すブロック図である。

【図４】図３に示すＣＰＵの処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】図３に示すＣＰＵの処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図６】電流路と磁界センサの配置および磁界センサの
検出する磁界の強さとの関係を示す図である。

【図７】測定時における電流路に対する磁界センサの配
置を示す図である。

【図８】他相電流のみの通電時における、他相電流と磁
界センサの出力との関係を示す図である。

【図９】自相電流のみの通電時における、自相電流と磁
界センサの出力との関係を示す図である。

【図１０】電流路と磁界センサの配置および磁界センサ
の検出する磁界の強さとの関係を示す図である。

【図１１】三相交流の各相の電流を測定する場合の磁界
センサの配置例を示す図である。

【図１２】三相交流の各相の電流を測定する場合の磁界
センサの他の配置例を示す図である。

【図１３】図１２の要部拡大図である。

【図１４】従来の電流測定装置における磁界センサの配
置例を示す図である。

【図１５】従来の電流測定装置における磁界センサの配
置例を示す図である。

【図１６】従来の電流測定装置における磁界センサの配
置例を示す図である。

【符号の説明】

２_R ，２_RS，２_ST−磁界センサ １ａ−被測定電流路 １ｂ−他の電流路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定電流路に流れる被測定電流により
   生じる磁界と、前記被測定電流路に並行な他の電流路に
   流れる他の電流により生じる磁界との合成磁界をそれぞ
   れ検出し、且つ前記被測定電流路または前記他の電流路
   からの距離が異なる複数箇所に配置した複数の磁界セン
   サと、 前記各磁界センサから前記被測定電流路までの距離と、
   該磁界センサの磁界検出方向と前記被測定電流により生
   じる磁界方向との成す角度と、前記各磁界センサから前
   記他の電流路までの距離と、該磁界センサの磁界検出方
   向と前記他の電流により生じる磁界方向との成す角度
   と、前記被測定電流および前記他の電流のすべての通電
   状態で前記複数の磁界センサの検出するそれぞれの磁界
   の強さとから、前記複数の磁界センサのうちの一つの磁
   界センサの配置位置における、前記被測定電流により生
   じる磁界の強さを算出する電流測定用磁界算出手段と、 前記電流測定用磁界算出手段の算出した前記一つの磁界
   センサの配置位置における磁界の強さと、当該磁界セン
   サと前記被測定電流路間の距離とから、前記被測定電流
   を算出する被測定電流算出手段とを備えてなる電流測定
   装置。
2. 【請求項２】 被測定電流路と、これに平行な単一また
   は複数の他の電流路とを含む平面内で、前記被測定電流
   路に流れる被測定電流により生じる磁界と、前記他の電
   流路に流れる他の電流により生じる磁界との合成磁界を
   それぞれ検出し、且つ前記被測定電流により生じる磁界
   の強さと前記他の電流により生じる磁界の強さとの比が
   異なる複数箇所に配置した複数の磁界センサと、 前記被測定電流路または前記他の電流路のうち各一つの
   電流路のみの通電状態で前記複数の磁界センサの検出す
   る磁界の強さの比と、前記被測定電流および前記他の電
   流のすべての通電状態で前記複数の磁界センサの検出す
   るそれぞれの磁界の強さとから、前記複数の磁界センサ
   のうちの一つの磁界センサの配置位置における、前記被
   測定電流により生じる磁界の強さを算出する電流測定用
   磁界算出手段と、 前記電流測定用磁界算出手段の算出した前記一つの磁界
   センサの配置位置における磁界の強さと、当該磁界セン
   サと前記被測定電流路間の距離とから、前記被測定電流
   を算出する被測定電流算出手段とを備えてなる電流測定
   装置。