JPH0798337A

JPH0798337A - 電流検出器

Info

Publication number: JPH0798337A
Application number: JP5242721A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miyashita; 收宮下; Toshiya Onuki; 俊哉大貫; Etsuhisa Ootsuji; 悦尚大辻; Katsumi Takahashi; 克己高橋
Original assignee: URAWA KOGYO KK
Current assignee: URAWA KOGYO KK
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】検出すべき電流を絶縁しながら検出可能と
し、しかも検出器の低価格と小型軽量化を同時に達成す
る。【構成】変圧器５の１次巻線５ａと並列接続されるシ
ャント用の抵抗器３を配設し、これら並列接続部分に主
回路２の測定すべき電流ｉ（ｔ）を流す。主回路２側と
電気的な絶縁が達成される２次巻線５ｂに検出すべき電
流の信号が現れるが、抵抗器３は１次巻線５ａよりも十
分にインピーダンスが小さくされていることから、抵抗
器３での電力損失は小さく且つ１次巻線５ａに流れる電
流は小さくて済み、変圧器５自体も小型軽量化でき、検
出器への給電も不要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電流被検出回路（以下、
主回路という。）を流れる交流電流の電流値を測定する
ための電流検出器に関し、特に主回路との絶縁がなさ
れ、給電が不要で且つ高価な部品を要せずに構成できる
電流検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電流検出器は、主回路を流れる電流を測
定する装置であって、その電流の波形と相似な電圧或い
は電流の信号に変換する、いわば波形変換器である。従
来、主な電流検出器としては、シャント抵抗を利用する
もの、変圧器を用いるもの、ホール素子の如き磁電変換
素子を利用するものなどが知られる。

【０００３】このうち、シャント抵抗を利用するもの
は、主回路の一部に比較的に低抵抗の抵抗器を配設し、
その抵抗器を流れる電流によって生ずる両端子間の電位
差を検出するものである。変圧器を用いる検出器は、主
回路の被検出部に、変圧器を配設し、その２次巻線側の
出力によって、該検出部を流れる電流を測定するもので
ある。また、磁電変換素子を利用するものでは、主回路
の電流の被検出部が磁電変換素子を貫通するように配設
され、その磁電変換素子の端子に、被検出部の周囲の磁
束の変化に起因して該磁電変換素子に発生する電流を検
出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の電流検出器は、それぞれ次のような技術的な課題があ
る。まず、シャント抵抗を設ける検出器は、簡単な構造
となり、且つ配設するにあたって比較的低廉な費用で済
ますことができ、さらに使い易いと言う利点がある。し
かしながら、主回路と検出信号を得るための信号線を電
気的に絶縁するためには、高価な絶縁増幅器などをさら
に追加する必要があり、結局、その費用がかさむことに
なる。次に、変圧器を用いた検出器は、特に、交流回路
で広く使用されているが、主回路の電流が直接変圧器の
巻線を流れることから、その電流が大きな電流値を有す
る場合等では、変圧器自体を大型化する必要が生ずる。
その結果、製品に高価な変圧器を導入しなければならな
くなり、その製品の小型化にも支障をきたす。また、磁
電変換素子を利用する検出器では、主回路と検出器間の
絶縁が可能であり、交流のみならず直流にも適用でき
る。さらに、その周波数特性も良好なことから、広く使
用されている。しかしながら、磁電変換素子を用いた検
出器の集積回路を駆動するために、給電が不可欠で所要
の駆動電源が必要となってしまう。

【０００５】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、交流電流波形を絶縁しながら検出可能であり、且つ
検出器自体への給電が不要とされ、しかも高価な回路部
品を必要とせずに構成できる電流検出器の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、本発明の電流検出器は、１次巻線と２次
巻線を有する変圧器と、該１次巻線の端子間に配され該
１次巻線よりもそのインピーダンスの小さな抵抗器と有
しており、前記１次巻線の両端子に接続される主回路を
流れる交流電流の電流値を前記２次巻線の端子間の該交
流電流に対応した信号波形の電圧から測定する。

【０００７】また、さらに本発明は、上述の構成に加え
て、前記２次巻線の端子間に配され該２次巻線の端子間
に発生する交流電圧の位相を所定分ずらす位相調整素子
を有する構成とすることができる。前記位相調整素子を
例えば抵抗器で構成した時は、その抵抗値は、例えば検
出した電流波形が、被検出電流の波形と時間のずれのな
い同期する波形となるように設定することができる。

【０００８】

【作用】本発明の電流検出器によれば、主回路の被検出
電流は、並列接続された抵抗器と変圧器の１次巻線のう
ち、インピーダンスの小さい抵抗器側を多く流れ、１次
巻線側には少量の電流しか流れない。従って、たとえ主
回路が大電流を扱う場合であっても、１次巻線に流れる
電流は小さなものにすることができ、変圧器自体を小型
にすることができる。また、抵抗器は低抵抗であるの
で、当該抵抗器での電力損失は小さい。

【０００９】変圧器では、１次巻線と２次巻線との巻き
数に応じて、２次巻線側に発生する交流電圧の調整が可
能であり、もちろん、１次巻線と２次巻線の間は磁場に
よる結合関係であるために、検出部と主回路間は絶縁を
保つことができる。

【００１０】変圧器の２次巻線に位相調整素子を配設し
たものでは、出力電圧である交流電圧の位相をずらすこ
とができ、その結果、変圧器を介することで生じた位相
差を解消して、信号波形の測定に好適となる。

【００１１】

【実施例】次に添付図面を参照しながら本発明による電
流検出器の実施例を詳細に説明する。

【００１２】本実施例の電流検出器１は、図１に示すよ
うに、主回路２の配線の一部に配設されるものであっ
て、シャント用の抵抗器３と、１次巻線５ａと２次巻線
５ｂを有する変圧器５と、位相調整素子である第２の抵
抗器６とを主たる構成要素とする。

【００１３】先ず、抵抗器３は、変圧器５の１次巻線５
ａに対して十分に小さいインピーダンスを有し、主回路
２の配線のノード４ａ及びノード４ｂの間に接続され
る。これらノード４ａ，４ｂには、変圧器５の１次巻線
５ａの両端子が接続し、この１次巻線５ａと抵抗器３と
は並列接続の関係となる。変圧器５は１次巻線５ａに、
それを流れる交流電流によって磁場を発生させ、その磁
場によって２次巻線５ｂに電流を誘起する通常の変圧器
であり、１次巻線５ａと２次巻線５ｂの間は電気的に絶
縁される。変圧器５の２次巻線５ｂは、出力端子７ａ，
７ｂの間に接続され、検出時には交流電圧が出力端子７
ａ，７ｂに現れる。これら出力端子７ａ，７ｂの間に
は、出力電圧の位相を調整するための第２の抵抗器６が
接続され、この第２の抵抗器６と２次巻線５ｂの接続は
並列とされる。

【００１４】主回路２を流れる交流電流を検出する際、
その電流ｉ（ｔ）はノード４ａに至り、そこで抵抗器３
と変圧器５の１次巻線５ａのインピーダンスの比に応じ
て分流する。抵抗器３のインピーダンスが１次巻線５ａ
に比べて十分小さいために、電流ｉ（ｔ）の大部分は抵
抗器３を流れ、残りの部分が変圧器５の１次巻線５ａを
流れる。１次巻線５ａを流れる交流電流は、変圧器５内
で、電気的な絶縁を維持しながら、２次巻線５ｂに電圧
を誘起する。これが出力端子７ａ，７ｂに現れて、主回
路２の交流電流を検出することができる。

【００１５】この検出器１では、抵抗器３の抵抗値は小
さく設定されることから、抵抗器３による主回路２の電
力損失は小さく抑えることができ、検出誤差を小さくで
きる。同時に、１次巻線５ａに分流される電流も小さく
なるため、たとえ主回路２が大きな電流を取り扱う場合
であっても、変圧器５は小さな容量用のもので十分であ
り、変圧器５を小型にできる。２次巻線５ｂに誘起され
る電圧は、変圧器５の巻線数の比を変えることで、種々
の電圧に設定できる。

【００１６】また、本実施例の電流検出器１では、出力
端子７ａ，７ｂに現れた出力電圧Ｖ（ｔ）は、第２の抵
抗器６によってその位相が調整される。この第２の抵抗
器６は、主回路２の電流ｉ（ｔ）の大きさや周波数や、
変圧器５の変圧比、などに応じて設定される抵抗値を有
し、その抵抗値によって元の電流ｉ（ｔ）と同じ位相を
持った出力電圧Ｖ（ｔ）が取り出される。第２の抵抗器
６は可変抵抗器であっても良く、位相調整素子として
は、調整すべき信号の性質に応じて、容量、巻線や他の
抵抗及びこれらの組み合わせなど種々の構成を取ること
ができる。出力電圧Ｖ（ｔ）は、主回路２の電流ｉ
（ｔ）の周波数およびそれに含まれる高調波成分に関し
ても、その位相の変動を小さくでき、このため電流波形
が歪んで高調波を有する場合であっても、実用上適用可
能である。

【００１７】図２は、従来のシャント抵抗を用いた検出
電流（図中、上側）と、本発明の電流検出器により得ら
れた検出電流（図中、下側）の各波形を比較したもので
ある。これら交流電流の各波形からも明らかなように、
同じ主回路２に接続して検出を行った結果、同等な検出
結果が得られることがわかる。すなわち、本発明の電流
検出器では、シャント抵抗を用いた従来の検出器のよう
に絶縁を図るために高価な絶縁増幅器を使用せずとも、
同等の検出結果が得られることになり、検出器全体とし
ての価格を低く抑えることが可能となる。さらに、絶縁
が、シャント抵抗を用いた従来の電流検出器に比べて容
易なため、複数の主回路の電流の検出にも適用できる。

【００１８】なお、本発明の電流検出器は、上述の実施
例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲での種々の
変形例や応用が可能である。

【００１９】

【発明の効果】このように本発明の電流検出器によれ
ば、主回路との絶縁を維持しながら、電流の検出が可能
であり、高価な絶縁増幅器は不要なため、検出器全体の
価格を低く抑えることができる。また、電流検出器の抵
抗器のインピーダンスが小さいため、電力損失を小さく
でき、同時に、変圧器を小型且つ軽量にすることができ
る。このことは、主回路として大電流を用いる回路に対
しても容易に検出可能であることになる。さらに、本発
明の電流検出器は、磁電変換素子を使用しないため、集
積回路への給電の必要がなく、極めてその取扱いが容易
であり、また、磁電変換素子を使用しなくとも歪波を含
む交流信号の波形検出がなされることから、この点につ
いても検出器の価格を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電流検出器の一実施例を示す回路
図である。

【図２】従来のシャント抵抗を用いた検出器と本発明の
電流検出器によってそれぞれ検出される電流波形を示す
波形図である。

【符号の説明】

１…電流検出器２…主回路３…抵抗器４ａ，４ｂ…ノード５…変圧器５ａ…１次巻線５ｂ…２次巻線６…第２の抵抗器７ａ，７ｂ…出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次巻線と２次巻線を有する変圧器と、
該１次巻線の端子間に配され該１次巻線よりもそのイン
ピーダンスの小さな抵抗器とからなり、前記１次巻線の
両端子に接続される主回路を流れる交流電流の電流値を
前記２次巻線の端子間の電圧から測定することを特徴と
する電流検出器。
【請求項２】１次巻線と２次巻線を有する変圧器と、
該１次巻線の端子間に配され該１次巻線よりもそのイン
ピーダンスの小さな抵抗器と、前記２次巻線の端子間に
配され該２次巻線の端子間に発生する交流電圧の位相を
所定分ずらす位相調整素子とからなり、前記１次巻線の
両端子に接続される主回路を流れる交流電流の電流値を
前記２次巻線の端子間の前記交流電圧から測定すること
を特徴とする電流検出器。
【請求項３】前記位相調整素子は、位相調整用抵抗器
からなることを特徴とする請求項２記載の電流検出器。