JPH1054848A - 電流補償形電流センサ - Google Patents
電流補償形電流センサInfo
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- JPH1054848A JPH1054848A JP9122871A JP12287197A JPH1054848A JP H1054848 A JPH1054848 A JP H1054848A JP 9122871 A JP9122871 A JP 9122871A JP 12287197 A JP12287197 A JP 12287197A JP H1054848 A JPH1054848 A JP H1054848A
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- H01F27/42—Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
- 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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- 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
- G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
- G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に感度が高く、しかもヒステリシス及び温
度の影響を受けない、補償原理に基づく電流センサを提
供する。 【解決手段】 異なった周波数の大電流をヒステリシス
及び温度に依存せずに測定するための本発明による電流
補償形電流センサは、傾斜の緩やかなヒステリシスルー
プを持つ軟磁性磁心５を有し、それゆえ測定すべき一次
電流の速い変化を可能にする。
度の影響を受けない、補償原理に基づく電流センサを提
供する。 【解決手段】 異なった周波数の大電流をヒステリシス
及び温度に依存せずに測定するための本発明による電流
補償形電流センサは、傾斜の緩やかなヒステリシスルー
プを持つ軟磁性磁心５を有し、それゆえ測定すべき一次
電流の速い変化を可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定すべき電流が
流れる一次巻線の他に少なくとも１つの二次巻線を巻回
された軟磁性磁心と、一次巻線によって磁心内に発生さ
れた磁束を決定する評価回路とを備え、二次巻線には磁
心を交互に少なくとも１つの方向に飽和させる交流電流
が供給される電流補償形電流センサに関する。
流れる一次巻線の他に少なくとも１つの二次巻線を巻回
された軟磁性磁心と、一次巻線によって磁心内に発生さ
れた磁束を決定する評価回路とを備え、二次巻線には磁
心を交互に少なくとも１つの方向に飽和させる交流電流
が供給される電流補償形電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２
９９４８号公報には、軟磁性磁心が一次巻線及び二次巻
線を備えた電流センサが記載されている。二次巻線に直
列に、軟磁性磁心を交互に正又は負の飽和に制御する磁
化電流を二次巻線を通して供給する補助電源が接続され
ている。軟磁性磁心はほぼ方形状の磁化特性を有し、そ
れゆえ２つの飽和状態間で磁化が反転している間それぞ
れ一定の電流が流れる。というのは、磁化特性がほぼ垂
直に変化するために誘導性抵抗は無限の値に向かって行
くからである。この電流は、正又は負の半波において平
均値とは、磁化特性のヒステリシスによって与えられる
値がそれぞれ異なっている。異なった極性を持つ２つの
連続する半波において磁化反転中に流れる一定電流の平
均値を形成することによって、ヒステリシスループにお
けるヒステリシスの影響が補償され、それゆえ磁心の磁
化反転時間中に二次巻線内に流れる電流を測定すること
は一次巻線内の測定すべき電流に直接比例する電流を測
定することを表す。
９９４８号公報には、軟磁性磁心が一次巻線及び二次巻
線を備えた電流センサが記載されている。二次巻線に直
列に、軟磁性磁心を交互に正又は負の飽和に制御する磁
化電流を二次巻線を通して供給する補助電源が接続され
ている。軟磁性磁心はほぼ方形状の磁化特性を有し、そ
れゆえ２つの飽和状態間で磁化が反転している間それぞ
れ一定の電流が流れる。というのは、磁化特性がほぼ垂
直に変化するために誘導性抵抗は無限の値に向かって行
くからである。この電流は、正又は負の半波において平
均値とは、磁化特性のヒステリシスによって与えられる
値がそれぞれ異なっている。異なった極性を持つ２つの
連続する半波において磁化反転中に流れる一定電流の平
均値を形成することによって、ヒステリシスループにお
けるヒステリシスの影響が補償され、それゆえ磁心の磁
化反転時間中に二次巻線内に流れる電流を測定すること
は一次巻線内の測定すべき電流に直接比例する電流を測
定することを表す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
感度が高く、しかもヒステリシス及び温度の影響を受け
ない、補償原理に基づく電流センサを提供することにあ
る。
感度が高く、しかもヒステリシス及び温度の影響を受け
ない、補償原理に基づく電流センサを提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、磁心が傾斜の緩やかな磁化曲線を持つ材料から構成
され、二次巻線を通って流れる交流はほぼのこぎり波状
の交流電圧によって発生され、評価回路では二次巻線を
通る正及び負の電流ピークが互いに比較されて増幅器に
供給され、この増幅器の出力には二次巻線と同じ磁心に
設けられた巻線を介して補償電流を流すことによって解
決される。
ば、磁心が傾斜の緩やかな磁化曲線を持つ材料から構成
され、二次巻線を通って流れる交流はほぼのこぎり波状
の交流電圧によって発生され、評価回路では二次巻線を
通る正及び負の電流ピークが互いに比較されて増幅器に
供給され、この増幅器の出力には二次巻線と同じ磁心に
設けられた巻線を介して補償電流を流すことによって解
決される。
【０００５】本発明の有利な実施態様は請求項２以降に
記載されている。
記載されている。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。
【０００７】図１には、直列コンデンサ２及び二次巻線
３を介して評価回路４に接続された方形波電圧発生器１
が示されている。二次巻線３は軟磁性磁心５に巻回され
ており、この磁心５にはさらに補償巻線６及び一次巻線
７が設けられている。評価回路４は、二次巻線３を通っ
て流れる正又は負の電流ピークを検出して、後置接続さ
れた増幅器８の入力にこの正及び負の電流ピークの平均
値に相当する電圧を供給するように構成されている。
３を介して評価回路４に接続された方形波電圧発生器１
が示されている。二次巻線３は軟磁性磁心５に巻回され
ており、この磁心５にはさらに補償巻線６及び一次巻線
７が設けられている。評価回路４は、二次巻線３を通っ
て流れる正又は負の電流ピークを検出して、後置接続さ
れた増幅器８の入力にこの正及び負の電流ピークの平均
値に相当する電圧を供給するように構成されている。
【０００８】軟磁性磁心５は本発明によれば傾斜の緩や
かな磁化特性、すなわち磁束密度が広い範囲に亘ってほ
ぼ直線状に磁界の強さと共に増大する磁化特性を有して
いる。このような磁化特性は軟磁性材料の場合特に横方
向磁界内で焼戻すことによって作ることができる。
かな磁化特性、すなわち磁束密度が広い範囲に亘ってほ
ぼ直線状に磁界の強さと共に増大する磁化特性を有して
いる。このような磁化特性は軟磁性材料の場合特に横方
向磁界内で焼戻すことによって作ることができる。
【０００９】方形波電圧発生器１は直列コンデンサ２を
介してのこぎり波状電圧を二次巻線３に供給し、このの
こぎり波状電圧は二次巻線３に比較的高い周波数の交流
電流を発生させる。本発明によれば、回路は二次巻線の
この交流電流が軟磁性磁心５を交互に正又は負の飽和に
もたらすのに充分な大きさとなるように選定されてい
る。
介してのこぎり波状電圧を二次巻線３に供給し、このの
こぎり波状電圧は二次巻線３に比較的高い周波数の交流
電流を発生させる。本発明によれば、回路は二次巻線の
この交流電流が軟磁性磁心５を交互に正又は負の飽和に
もたらすのに充分な大きさとなるように選定されてい
る。
【００１０】磁心５上の他の巻線を通って電流が流れな
い場合、二次巻線３を通る正ならびに負の電流ピークは
同じ大きさになる。
い場合、二次巻線３を通る正ならびに負の電流ピークは
同じ大きさになる。
【００１１】しかしながら、軟磁性磁心５の一次巻線７
内に測定すべき電流が流れると、この軟磁性磁心５は磁
気バイアスを与えられ、その結果二次巻線３内に例えば
正方向に生じた交流電流は磁心を負方向の場合より迅速
に飽和させる。一次巻線７内の電流の反転によって磁気
バイアスが反転すると、二次巻線３内の正の電流は磁心
５を遅く飽和させ、負の電流は磁心５を早く飽和させ
る。これによって、両半波において二次巻線３には異な
った大きさの電流ピークが生じる。
内に測定すべき電流が流れると、この軟磁性磁心５は磁
気バイアスを与えられ、その結果二次巻線３内に例えば
正方向に生じた交流電流は磁心を負方向の場合より迅速
に飽和させる。一次巻線７内の電流の反転によって磁気
バイアスが反転すると、二次巻線３内の正の電流は磁心
５を遅く飽和させ、負の電流は磁心５を早く飽和させ
る。これによって、両半波において二次巻線３には異な
った大きさの電流ピークが生じる。
【００１２】評価回路４は図示されている逆並列接続さ
れたダイオードによって正ならびに負のピーク電流の値
を検出し、これから平均値を形成する。この平均値は磁
心５の磁気バイアスにほぼ比例し、従って一次巻線７内
の測定すべき電流に比例する。評価回路４の出力は増幅
器８に接続されており、この増幅器８の出力は電流を、
同様に軟磁性磁心５に設けられた補償巻線６を流れるよ
うにさせる。さらに、補償巻線６に直列に抵抗９が接続
されており、この抵抗９はその第２の端子がアース１０
に接続されている。この抵抗９には、補償巻線６内の電
流、従って軟磁性磁心５の一次巻線７内の電流に比例す
る電圧降下が現れる。評価回路４は後置接続された増幅
器８によって、正及び負の電流ピークの平均値が零に等
しくなるように補償電流をその都度制御し、それにより
磁心５には磁気バイアスが現れなくなるので、抵抗９の
電圧降下は補償巻線６内の電流、従って軟磁性磁心５の
一次巻線７内の電流に比例することになる。
れたダイオードによって正ならびに負のピーク電流の値
を検出し、これから平均値を形成する。この平均値は磁
心５の磁気バイアスにほぼ比例し、従って一次巻線７内
の測定すべき電流に比例する。評価回路４の出力は増幅
器８に接続されており、この増幅器８の出力は電流を、
同様に軟磁性磁心５に設けられた補償巻線６を流れるよ
うにさせる。さらに、補償巻線６に直列に抵抗９が接続
されており、この抵抗９はその第２の端子がアース１０
に接続されている。この抵抗９には、補償巻線６内の電
流、従って軟磁性磁心５の一次巻線７内の電流に比例す
る電圧降下が現れる。評価回路４は後置接続された増幅
器８によって、正及び負の電流ピークの平均値が零に等
しくなるように補償電流をその都度制御し、それにより
磁心５には磁気バイアスが現れなくなるので、抵抗９の
電圧降下は補償巻線６内の電流、従って軟磁性磁心５の
一次巻線７内の電流に比例することになる。
【００１３】この電流センサは、磁心５の飽和が一次電
流によって行われるのではないので、大電流も極めて良
好に測定できるという利点を有している。さらに、磁心
は傾斜の緩やかな磁化特性を有し、それゆえ一次電流が
突然変化しても（補償電流がまだ整合しない場合）直ち
に飽和しないので、比較的迅速に電流変化を検出するこ
とができる。評価回路４は平均値電圧の増大に基づいて
補償電流を迅速に追従させる。
流によって行われるのではないので、大電流も極めて良
好に測定できるという利点を有している。さらに、磁心
は傾斜の緩やかな磁化特性を有し、それゆえ一次電流が
突然変化しても（補償電流がまだ整合しない場合）直ち
に飽和しないので、比較的迅速に電流変化を検出するこ
とができる。評価回路４は平均値電圧の増大に基づいて
補償電流を迅速に追従させる。
【００１４】それによって、抵抗９には一次巻線７内の
測定すべき一次電流に比例する電圧が現れ、この電圧は
アース１０に対する極性が一次巻線７内の電流の方向に
依存している。ディジタル表示又は制御装置での評価に
特に適する基準電圧を持ちたい場合、アースに対して１
つの極性（プラス又はマイナス）のみを有する電圧を持
つことが望ましい。このために、増幅器８の代わりに、
２つの増幅器１１、１２から形成されたブリッジ増幅器
装置１３を設け、その出力１４、１５を補償巻線６の端
子に接続することが可能である（図２参照）。これによ
って、抵抗１６には、補助増幅器１７によって増幅され
て一次巻線７内の測定すべき電流の方向とは無関係にそ
れぞれアース１０に対して正又は負の値のみを有する電
圧が生じる。
測定すべき一次電流に比例する電圧が現れ、この電圧は
アース１０に対する極性が一次巻線７内の電流の方向に
依存している。ディジタル表示又は制御装置での評価に
特に適する基準電圧を持ちたい場合、アースに対して１
つの極性（プラス又はマイナス）のみを有する電圧を持
つことが望ましい。このために、増幅器８の代わりに、
２つの増幅器１１、１２から形成されたブリッジ増幅器
装置１３を設け、その出力１４、１５を補償巻線６の端
子に接続することが可能である（図２参照）。これによ
って、抵抗１６には、補助増幅器１７によって増幅され
て一次巻線７内の測定すべき電流の方向とは無関係にそ
れぞれアース１０に対して正又は負の値のみを有する電
圧が生じる。
【００１５】図３には、補償巻線６を持たない装置が示
されている。この装置は図１に示された装置にほぼ似て
いるが、増幅器８の出力が低域通過フィルタ、例えば低
域通過フィルタとして作用するインダクタンス１８を介
して、方形波電圧発生器へ導かれる二次巻線３の端子に
接続されている点で相違している。補償電流は同様に二
次巻線３を通り、そこから低域通過フィルタ、例えばイ
ンダクタンス及び容量から構成された低域通過フィルタ
及び抵抗９を介してアース１０へ流れる。評価回路４に
低周波の補償電流を与えないようにするために、高域通
過フィルタ、例えばその評価回路４と低域通過フィルタ
１９との間に別のコンデンサ２０が接続されている。
されている。この装置は図１に示された装置にほぼ似て
いるが、増幅器８の出力が低域通過フィルタ、例えば低
域通過フィルタとして作用するインダクタンス１８を介
して、方形波電圧発生器へ導かれる二次巻線３の端子に
接続されている点で相違している。補償電流は同様に二
次巻線３を通り、そこから低域通過フィルタ、例えばイ
ンダクタンス及び容量から構成された低域通過フィルタ
及び抵抗９を介してアース１０へ流れる。評価回路４に
低周波の補償電流を与えないようにするために、高域通
過フィルタ、例えばその評価回路４と低域通過フィルタ
１９との間に別のコンデンサ２０が接続されている。
【図１】本発明による電流センサのブロック回路図。
【図２】アースに対して正の基準電圧のみ又は負の基準
電圧のみを発生するための、図１に示された回路の変形
例を示すブロック回路図。
電圧のみを発生するための、図１に示された回路の変形
例を示すブロック回路図。
【図３】磁心に対して２つの巻線を有する本発明による
電流センサの１つの実施例を示すブロック回路図。
電流センサの１つの実施例を示すブロック回路図。
１ 方形波電圧発生器 ２ 直列コンデンサ ３ 二次巻線 ４ 評価回路 ５ 磁心 ６ 補償巻線 ７ 一次巻線 ８ 増幅器 ９ 抵抗 １０ アース １１、１２ 増幅器 １３ ブリッジ増幅器装置 １４、１５ 出力 １６ 抵抗 １７ 増幅器 １８ インダクタンス １９ 低域通過フィルタ ２０ コンデンサ
Claims (4)
- 【請求項１】 測定すべき電流が流れる一次巻線（７）
の他に少なくとも１つの二次巻線（３）を巻回された軟
磁性磁心（５）と、一次巻線（７）によって磁心（５）
内に発生された磁束を決定する評価回路（４）とを備
え、二次巻線（３）には磁心を交互に少なくとも１つの
方向に飽和させる交流電流が供給される電流センサにお
いて、磁心（５）は傾斜の緩やかな磁化曲線を持つ材料
から構成され、二次巻線（３）を通って流れる交流電流
はほぼのこぎり波状の交流電圧によって発生され、評価
回路（４）では二次巻線（３）を通る正及び負の電流ピ
ークが互いに比較されて増幅器（８）に供給され、この
増幅器の出力は二次巻線（３）と同じ磁心に設けられた
巻線（６）を介して補償電流を流すことを特徴とする電
流センサ。 - 【請求項２】 磁心（５）は一次巻線（７）及び二次巻
線（３）の他に補償巻線（６）を有することを特徴とす
る請求項１記載の電流センサ。 - 【請求項３】 補償電流は低域通過フィルタ（１９）を
介して二次巻線（３）に供給され、一方二次巻線（３）
に供給された交流電流は高域通過フィルタ（２、２０）
を介して二次巻線（３）に与えられることを特徴とする
請求項１記載の電流センサ。 - 【請求項４】 ディジタル評価手段を持つ制御装置又は
表示装置に整合させるために、評価装置（４）の後にブ
リッジ増幅器装置（１３）が接続され、このブリッジ増
幅器装置（１３）は、極性が一次巻線（７）内の測定す
べき一次電流の方向に依存する評価装置（４）の出力電
圧から、アースに対して正又は負の値のみを有する基準
電圧を発生することを特徴とする請求項１乃至３の１つ
に記載の電流センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19618114A DE19618114A1 (de) | 1996-05-06 | 1996-05-06 | Stromkompensierter Stromsensor |
| DE19618114.3 | 1996-05-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054848A true JPH1054848A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=7793457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9122871A Pending JPH1054848A (ja) | 1996-05-06 | 1997-04-28 | 電流補償形電流センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6078172A (ja) |
| EP (1) | EP0806674B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1054848A (ja) |
| DE (2) | DE19618114A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008107119A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Tdk Corp | 電流センサ |
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| DE19844726B4 (de) * | 1998-09-29 | 2010-06-17 | Vacuumschmelze Gmbh | Stromsensor nach dem Kompensationsprinzip |
| DE19919602A1 (de) | 1999-04-29 | 2000-11-30 | Vacuumschmelze Gmbh | Stromsensor nach dem Kompensationsprinzip |
| SE525698C2 (sv) * | 2003-06-27 | 2005-04-05 | Forskarpatent I Syd Ab | Transformator med skydd mot likströmsmagnetisering förorsakad av nollföljdsström |
| DE102008051561B4 (de) * | 2008-10-14 | 2013-06-20 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Herstellen einer Stromerfassungseinrichtung |
| CN101923134B (zh) * | 2010-03-22 | 2013-01-09 | 许继集团有限公司 | 数字式漏电流检测电路及其检测方法 |
| US9121885B2 (en) * | 2010-08-16 | 2015-09-01 | Infineon Technologies Ag | Sensor package and method of manufacturing thereof |
| FR2982674B1 (fr) * | 2011-11-10 | 2015-01-16 | Renault Sas | Procede et systeme de mesure de courant electrique |
| WO2015070345A1 (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-21 | The University Of Manitoba | Simultaneous measurement technique for line current, geomagnetically induced currents (gic) and transient currents in power systems |
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| NL8702471A (nl) * | 1987-10-15 | 1989-05-01 | Holec Syst & Componenten | Schakeling voor het detecteren van een asymmetrie in de magnetiseringsstroom van een magnetische modulator. |
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1996
- 1996-05-06 DE DE19618114A patent/DE19618114A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-04-21 DE DE59702588T patent/DE59702588D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-21 EP EP97106546A patent/EP0806674B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-28 JP JP9122871A patent/JPH1054848A/ja active Pending
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008107119A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Tdk Corp | 電流センサ |
Also Published As
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