JPH11326394A - アイソレーション測定装置 - Google Patents

アイソレーション測定装置

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JPH11326394A
JPH11326394A JP10132934A JP13293498A JPH11326394A JP H11326394 A JPH11326394 A JP H11326394A JP 10132934 A JP10132934 A JP 10132934A JP 13293498 A JP13293498 A JP 13293498A JP H11326394 A JPH11326394 A JP H11326394A
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JP
Japan
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resistor
shield
measurement
reference potential
measured
Prior art date
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Application number
JP10132934A
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English (en)
Inventor
Katsuhisa Kato
勝久 加藤
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Tektronix Japan Ltd
Original Assignee
Sony Tektronix Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性及び信頼性を格段に向上させたアイソ
レーション測定装置を提供すること。 【解決手段】 基準電位源に接続されていない被測定シ
ステム10と基準電位源に接続された測定システム22
との間を接続するアイソレーション測定装置であって、
一端が上記被測定システムの第1測定点Aに第1抵抗器
30を介して接続され、他端が上記被測定システムの第
2測定点Bに第2抵抗器32を介して接続された第3抵
抗器38と、第1及び第2抵抗器30及び32の周囲に
それぞれ同軸状に設けられた第1及び第2シールド導体
34及び36と、第3抵抗器38の一端に入力端が接続
された第1緩衝増幅器40と、上記第3抵抗器の他端に
入力端が接続された第2緩衝増幅器42と、上記第1及
び第2緩衝増幅器のいずれか一方の出力端と、上記第1
及び第2シールド導体との間に接続された第4抵抗器4
4と、第1及び第2緩衝増幅器の出力端にそれぞれ第1
及び第2入力端が接続された絶縁差動増幅器46とを具
え、この絶縁差動増幅器の出力端は上記基準電位源に接
続された測定システム22に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基準電位源に接続
されていない、いわゆるフローティングされた被測定シ
ステムと基準電位源に接続された測定システムとの間を
接続するアイソレーション測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる接地されていないフローティン
グ被測定システムの電圧や電流を、接地された測定シス
テムにより測定するには、一般にアイソレータと呼ばれ
る絶縁装置が使用されることが多い。図3は、従来のア
イソレータを用いた測定システムの構成を簡略に示すブ
ロック図である。いわゆる接地端のごとき基準電位源に
接続されていない、フローティング被測定システム10
は、1次側信号ライン12及びフローティング・コモン
・ライン14を介してアイソレータ16に接続されてい
る。アイソレータ16は、絶縁トランスや光結合等の絶
縁手段を含んでいる。このアイソレータ16は、2次側
信号ライン及びグランド・ライン20を介して接地され
た測定システム22に接続されている。測定システム2
2は、例えばオシロスコープ、電圧計、電流計などの周
知の測定器である。このように、アイソレータ16を用
いることにより、観測者は安全に測定システム22を使
用してフローティング被測定システム10の測定点の電
圧波形などを観測することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成の場
合、フローティング・コモン・ライン14は、フローテ
ィング被測定システム10のフローティング電源の適当
な端子に接続されるのが一般的である。例えば、電気自
動車の如きフローティング・システムにおいて、フロー
ティングされたバッテリの出力をインバータ回路に接続
して、交流出力を発生させ、モーターを駆動するような
構成がある。このようなシステムのインバータ回路の相
電圧を測定する場合、バッテリの一方の出力端子をフロ
ーティング・コモンとして使用するのが普通である。こ
の場合、接地システムのグランド・レベルに対して、イ
ンバータ出力電位及びフローティング・コモンの電位は
時間と共に大きく変動し、出力ラインには大電流が流れ
る上に、ノイズの発生も極めて大きい。このような状況
で安全に正確な測定を接地された測定システムを用いて
行うには、フローティング・システムの信号ライン及び
フローティング・コモンが接地された測定システムと完
全に絶縁されることが極めて重要である。万一、フロー
ティング信号ラインやフローティング・コモンが接地測
定システムと短絡したりすると、瞬間的に大電流が接地
測定システムに流れ、接地測定システムを破壊するのみ
ならず、フローティング・システムをも破壊する危険性
がある。このような事故を防止するために従来よりアイ
ソレータが用いられてきたが、作業者の不注意や誤操作
などにより短絡事故が発生した場合には大きな損害や人
身災害の発生の虞があった。例えば、被測定システムの
被測定点とアイソレータとの間を従来の測定プローブで
接続する場合、第1の被測定点にプローブ先端を接続
し、第2の被測定点にシールドラインを接続する。この
場合、測定プローブの露出したシールドラインにはフロ
ーティングされた第2の被測定点が直結されているの
で、作業者が誤ってシールドラインに触れると感電事故
が発生する危険性が極めて高い。また、このシールドラ
インが接地システムのグランド・レベルに接触(短絡)
すると、深刻な短絡事故が発生することになる。
【0004】したがって、本発明の目的は、安全性及び
信頼性を格段に向上させたアイソレーション測定装置を
提供することである。
【0005】
【課題を解決する為の手段】本発明は、基準電位源に接
続されていない被測定システムと基準電位源に接続され
た測定システムとの間を接続するアイソレーション測定
装置であって、一端が上記被測定システムの第1測定点
に第1抵抗器を介して接続され、他端が上記被測定シス
テムの第2測定点に第2抵抗器を介して接続された第3
抵抗器と、第1及び第2抵抗器の周囲にそれぞれ同軸状
に設けられた第1及び第2シールド導体と、第3抵抗器
の一端に入力端が接続された第1緩衝増幅器と、上記第
3抵抗器の他端に入力端が接続された第2緩衝増幅器
と、上記第1及び第2緩衝増幅器のいずれか一方の出力
端と、上記第1及び第2シールド導体との間に接続され
た第4抵抗器と、第1及び第2緩衝増幅器の出力端にそ
れぞれ第1及び第2入力端が接続された絶縁差動増幅器
とを具え、この絶縁差動増幅器の出力端は上記基準電位
源に接続された測定システムに接続されることを特徴と
する。
【0006】これにより、フローティング・システムに
直接接続されていない安全なフローティング・コモンが
得られるので、万一、同軸ケーブルのシールド導体が接
地システムと短絡するようなことがあっても従来のよう
な瞬間的な大電流による破壊が発生せず、人身災害も防
止できる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を説
明するためのブロック図である。本発明のアイソレーシ
ョン測定装置は、フローティングされた被測定システム
10の被測定点A及びBの間の電位差を測定する。これ
ら被測定点A及びBは、それぞれ第1及び第2抵抗器3
0及び32を介して緩衝増幅器40及び42の入力端に
接続されている。第1抵抗器30の周囲には同軸構造の
シールド導体34が設けられ、このシールド導体34
は、緩衝増幅器40の入力端付近まで、信号路を同軸状
にシールドしている。ただし、このシールド導体34
は、フローティングされた被測定システム10には全く
接続されていないことに留意されたい。同様に、第2抵
抗器32の周囲には同軸構造のシールド導体36が設け
られ、このシールド導体36は、緩衝増幅器42の入力
端付近まで信号路を同軸状にシールドしている。緩衝増
幅器40及び42の入力端間には、第3抵抗器38が接
続されている。第1及び第2抵抗器30及び32の抵抗
値は互いに等しく、かつ第3抵抗器38の抵抗値に比較
して格段に大きく設定する。例えば、第1及び第2抵抗
器30及び32の抵抗値を1.485MΩとすると、第
3抵抗器38の抵抗値を例えば30KΩとすれば、第3
抵抗器38の両端間電圧は、被測定点A及びB間の電位
差の100分の1に分圧される。もちろん、これらの抵
抗値は所望により変更しても良い。これにより、第3抵
抗器38の両端間電圧を被測定システム10の被測定点
A及びB間の電位差に比較して格段に低減できる。な
お、第1及び第2抵抗器30及び32と、緩衝増幅器4
0及び42との間をそれぞれ同軸ケーブルを使用して接
続しても良い。
【0008】緩衝増幅器40の出力端は、第4抵抗器4
4を介してシールド導体34及び36に接続されてい
る。低インピーダンスの緩衝増幅器の出力端に第4抵抗
器44を介してシールド導体34及び36を接続したの
で、シールド導体34及び36の電位が安定しかつ等し
くなり、これをコモン電位として使用している。このシ
ールド導体34及び36は、フローティングされた被測
定システム10には接続されていないので、従来に比較
して格段に安全性が高い。したがって、接地システムと
の短絡事故が万一発生しても従来と比較して感電事故や
破損事故などの危険性を格段に低くすることができる。
また、シールド導体34及び36は、信号路に対するシ
ールド効果を有するので、フローティングされた被測定
システム10から信号路に混入する種々のノイズを低減
することができる。なお、第4抵抗器44の抵抗値Rs
は、シールド導体34及び36のインダクタンスLと、
シールド導体34及び36と信号導体との間の分布静電
容量Cとの間に以下の数式1の関係を満たすように選択
するのが望ましい。なお、記号「**」は累乗を表す演
算子である。
【数1】Rs ≧ (4L/C)**(1/2) この関係を満たすことにより、発振の発生を有効に防止
することができる。本実施の形態の実施例では、この第
4抵抗器44の抵抗値Rsは、例えば100Ωである。
【0009】緩衝増幅器40及び42の出力端は、それ
ぞれ絶縁差動増幅器46の1対の入力端に接続されてい
る。この絶縁差動増幅器46の出力端は、接地系の測定
システム22の信号入力端に接続されている。絶縁増幅
器46のグランド端子は、接地系の測定システム22の
グランド端子と接続されている。
【0010】上述のような構成により、本発明のアイソ
レーション測定装置は、フローティングされた被測定シ
ステムの被測定点A及びB間の電位差を従来より安全か
つ正確に測定することが可能になる。
【0011】国際電気標準会議(IEC:International
Electrotechnical Commission)の安全規格では、被測
定電圧が直流又は100Hzまでの正弦波交流の場合、
人体のインピーダンスの代表値を2000Ωとしてい
る。また、人体の安全許容電圧を42ボルトとし、被測
定電圧値をVabボルトとすると、第1及び第2抵抗器の
抵抗値Rを数式2の関係に設定すれば安全規格を満たす
ことになる。
【数2】R > 2000*Vab/42 [Ω] 例えば、Vab=2000ボルトの場合、R>95.2K
Ωを満たせば良いことになる。
【0012】図2は、図1の第1抵抗器30の部分の構
造の一実施例を示す部分断面図である。例えば1.48
5MΩの第1抵抗器30の周囲は、樹脂製の絶縁体50
で囲まれ、この絶縁体50の周囲を更にシールド導体3
4で同軸状に囲んでいる。第1抵抗器30の一端は、同
軸ケーブル52の中心導体に接続され、シールド導体3
4は、同軸ケーブル52のシールド導体に接続されてい
る。第1抵抗器30の他端は、導体のコネクタ54に接
続されており、このコネクタ54は、フローティングさ
れた被測定システムの測定点Aに設けたソケット(図示
せず)に挿入される。コネクタ54の周囲は、安全のた
めに樹脂製の絶縁ガード56で囲まれている。更に、シ
ールド導体34の周囲も樹脂製の絶縁体58で囲まれて
いる。このような構造にすることにより、シールド導体
34は、フローティングされた被測定システム10と完
全に絶縁されると共に、信号路となる第1抵抗器30を
効果的にシールドすることができる。図2において、第
1抵抗器30の場合で説明したが、第2抵抗器32の場
合も全く同様である。
【0013】以上、本発明の好適実施例を説明したが、
本発明は、上述の実施例のみに限定されるものではな
く、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変形及
び修正を加え得ることは当業者には明らかである。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、電位が安定であり、か
つ安全なフローティング・コモンが得られると共に、フ
ローティングされた被測定システムからの信号路を効果
的にシールドできるので、安全性と信頼性が格段に向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示すブロック図で
ある。
【図2】図1の第1抵抗器の部分の構造の一例を示す部
分断面図である。
【図3】従来のフローティング測定装置の構成の一例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
10 被測定システム(フローティング系) 22 測定システム(接地系) 30 第1抵抗器 32 第2抵抗器 34 シールド導体 36 シールド導体 38 第3抵抗器 40 第1緩衝増幅器 42 第2緩衝増幅器 44 第4抵抗器 46 絶縁差動増幅器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準電位源に接続されていない被測定シ
    ステムと基準電位源に接続された測定システムとの間を
    接続するアイソレーション測定装置であって、 一端が上記被測定システムの第1測定点に第1抵抗器を
    介して接続され、他端が上記被測定システムの第2測定
    点に第2抵抗器を介して接続された第3抵抗器と、 上記第1及び第2抵抗器の周囲にそれぞれ同軸状に設け
    られた第1及び第2シールド導体と、 上記第3抵抗器の一端に入力端が接続された第1緩衝増
    幅器と、 上記第3抵抗器の他端に入力端が接続された第2緩衝増
    幅器と、 上記第1及び第2緩衝増幅器のいずれか一方の出力端
    と、上記第1及び第2シールド導体との間に接続された
    第4抵抗器と、 上記第1及び第2緩衝増幅器の出力端にそれぞれ第1及
    び第2入力端が接続された絶縁差動増幅器とを具え、 該絶縁差動増幅器の出力端は上記基準電位源に接続され
    た測定システムに接続されることを特徴とするアイソレ
    ーション測定装置。
  2. 【請求項2】 上記第1抵抗器と上記第3抵抗器との間
    を接続する第1同軸ケーブルと、 上記第2抵抗器と上記第3抵抗器との間を接続する第2
    同軸ケーブルとを具え、 上記第1及び第2同軸ケーブルのシールド導体と上記第
    1及び第2シールド導体とが接続されたことを特徴とす
    る請求項1記載のアイソレーション測定装置。
  3. 【請求項3】 基準電位源に接続されていない被測定シ
    ステムと基準電位源に接続された測定システムとの間を
    接続するアイソレーション測定装置であって、 上記被測定システムの第1測定点に第1抵抗器を介して
    中心導体の一端が接続される第1同軸ケーブルと、 上記被測定システムの第2測定点に第2抵抗器を介して
    中心導体の一端が接続される第2同軸ケーブルと、 上記第1同軸ケーブルの上記中心導体の他端に入力端が
    接続された第1緩衝増幅器と、 上記第2同軸ケーブルの上記中心導体の他端に入力端が
    接続された第2緩衝増幅器と、 上記第1及び第2緩衝増幅器の入力端間に接続された第
    3抵抗器と、 上記第1及び第2緩衝増幅器のいずれか一方の出力端と
    上記第1及び第2同軸ケーブルのシールド導体との間に
    接続された第4抵抗器と、 上記第1及び第2緩衝増幅器の出力端にそれぞれ第1及
    び第2入力端が接続された絶縁差動増幅器とを具え、 該絶縁差動増幅器の出力端は上記基準電位源に接続され
    た測定システムに接続されることを特徴とするアイソレ
    ーション測定装置。
  4. 【請求項4】 上記第1及び第2抵抗器の周囲に、それ
    ぞれ上記第1及び第2同軸ケーブルのシールド導体に接
    続された同軸状の第1及び第2シールド導体を具えるこ
    とを特徴とする請求項3記載のアイソレーション測定装
    置。
  5. 【請求項5】 上記第4抵抗器の抵抗値Rsは、上記第
    1及び第2同軸ケーブルにおける上記シールド導体のイ
    ンダクタンスLと、上記シールド導体及び上記中心導体
    間の分布静電容量Cとの間に Rs ≧ (4L/C)**(1/2) の関係を満たすことを特徴とする請求項3乃至4記載の
    アイソレーション測定装置。
  6. 【請求項6】 上記第1及び第2抵抗器の抵抗値は、上
    記第1及び第2被測定点間の電位差をVabボルトとする
    と、 2000*Vab/42 [Ω] よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至5記載のア
    イソレーション測定装置。
JP10132934A 1998-05-15 1998-05-15 アイソレーション測定装置 Pending JPH11326394A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009538580A (ja) * 2006-05-24 2009-11-05 テクトロニクス・インコーポレイテッド 信号取込みプローブにて利用可能なモード選択増幅器回路
JP2018066689A (ja) * 2016-10-21 2018-04-26 横河電機株式会社 絶縁測定フローティング側システム
CN108872644A (zh) * 2017-05-10 2018-11-23 特克特朗尼克公司 有屏蔽件的探头末端接口

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