JPS5842948Y2 - 直流電流変成器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は直流電流変成器に関し、特に高圧回路及び大電
流回路の電流を検出または測定するのに好適な直流電流
変成器に関するものである。

従来直流電流の検出や測定発行なうための変成器として
は１分流器や飽和鉄心形の直流変成器が用いられてきた
が１分流器や飽和鉄心形の直流変成器は消費電力が太き
いため大電流回路においては温度上昇が大きくなる欠点
があり、高圧回路においては絶縁が面倒で高価になる等
の欠点があった。

本考案の目的は歪量を電気的に検出する歪量検出素子を
応用することにより上記従来の欠点を解消した直流電流
変成器な提供することにある。

以下図示の実施例により本考案を詳細に説明すると、第
１図におり・て１，１′は被検出電流■が流れる線路、
２及び３は線路１，１′間に挿入された並列導体である
。

図示の例では、並列導体２及び３が互いに等しい長さを
有し、線路１，１′にそれぞれ接続された支持導体１ａ
、１ａ′に両端が接続されて互いに平行に保持されてい
る。

これらの並列導体は本考案の変成器の一次回路を構成す
るもので、線路１を流れろ被検出電流■は並列導体２及
び３に分流した後合流して線路１′に流入する。

４は歪量を検出する歪検出素子で、この歪検出素子は並
列導体２，３間に作用する電磁力により歪（この場合は
圧縮歪）を受けるように絶縁棒５及び６な介して並列導
体２及び３にそれぞれ結合されている。

歪検出素子４は歪量な電気信号に変換し得るものであれ
ばよく１例えば歪量に応じて抵抗値が変化する抵抗線歪
ゲージ、ゲージ率の大きな半導体歪ゲージ、圧電現象や
磁気ひずみ現象を利用した歪量−電気量変換素子、或い
は感圧ダイオードのような感圧半導体素子を用いること
ができろ。

第２図は第１図と同等部分の変形例な示したもので、こ
の場合は線路１１の途中の支持導体１１ａ。

１１ｂが突設され、これらの支持導体間に位置する線路
導体部分が一方の並列導体１２を構成している。

支持導体１１ａ、１１ｂには他方の並列導体１３が接続
されて並列導体１２と平行に保持され、並列導体１２．
１３により一次回路が構成されている。

歪検出素子１４は絶縁棒１５を介して並列導体１３に結
合されるとともに絶縁棒１６を介して固定位置に結合さ
れ、並列導体１２．１３間に作用する電磁力により歪検
出素子１４が引張歪を受けるようになっている。

第１図及び第２図いずれの場合にも、歪検出素子は被検
出電流ＩＫ相応した歪を受けるため、歪検出素子が検出
した歪量から被検出電流を算出することができる。

今第１図の構成を採るものとし。並列導体の長さなｌ１
間隔をｄ、並列導体２及び３または１２及び１３に分流
する電流をそれぞれＩ１及びＩ２．透磁率をμとし、ｌ
＞＞ｄとすると、２本の並列導体間に作用する力Ｆは下
記の（１）式で与えられる。

今、媒体が空気であるとすると、μ＝４πＸｌ０−７（
Ｈ／ｍ）であるから。

ここで■ ＝■２＝■／２とすると、第１図の圧網形の
構成を採った場合には歪検出素子４に導体２及び３から
２ＸＦの圧縮力が作用するため、歪検出素子４の歪量Ｓ
は。

で与えられる。

ここでに１は歪に対する係数で。物質のヤング率及び断
面積により決定される（ｎ）式においてｄ及びｌは定数
であるから、に２＝に１（Ａ／ｄ ）ＸＩ Ｏ−７とお
くと。

Ｓ−に２■２ ・・・・・・・・・（
■）′となる。

尚第２図に示す引張形の構成を採った場合は歪検出素子
１４が受ける歪量が力Ｆによるものである点な除き上記
と同様であり、この場合の歪量Ｓも（■）７式と全く同
じ形で表現することがテキる。

したがって歪検出素子４または１４が検出した歪量Ｓを
開平する機能を有する二次回路を設けることにより被検
出電流■に比例した電気信号（電流）を得ることができ
る。

第３図は歪検出素子４または１４として抵抗線歪ゲージ
または半導体歪ゲージを用いた場合の二次回路の構成例
な示したもので、同図において２１は歪検出素子４また
は１４と同一温度係数の温度補正抵抗、２２及び２３は
抵抗である。

歪検出素子４または１４と抵抗２１乃至２３とによりブ
リッジ回路が構成され、このブリッジ回路の電源端子間
には電源Ｅが接続されている。

ブリッジ回路の出力は直流増幅器２４な介して平方根要
素２５に入力され、この平方根要素の出力電流ｉが負荷
２６（例えば電流計）に供給、されて（・る。

平方根要素２５は入力の平方根に相当する出力な発生す
る要素で、このような要素は電子回路により容易に実現
することができる。

第３図の二次回路において、歪検出素子４または１４が
歪を受けていないときのこの検出素子の抵抗値でブリッ
ジ回路をバランスさせておくものとし、歪検出素子とし
てリニアーな特性な有しでいろものな用いれば、歪検出
素子４または１４が歪を受けてその抵抗値が変化したと
きにブリッジ回路に歪量Ｓに比例した出力が得られ、平
方根要素２５の出力電流ｉは。

１−ｋＩｙ ・・・・・・・・・（■旧となる。

ここでに３は二次回路の各部の特性により定まる二次回
路係数である。

（ｍ）式に（ＩＩ）式を代入すると。

１−ｋＪ１■ ・・・・・・・・・（ＩＶ）ここでに
３Ｊ不二に４とおくと。

ｉ＝に４■ ・・・・・・・・・（■）′と
なる。

即ち、二次回路の出力端には被検出電流Ｉに変成比に４
な乗じた出力型＃Ｌｊが得られる。

上記のように、歪検出素子なブリッジ回路に組み込むと
、温度変化や機械的外力の影響を補償することが容易で
あるので、測定の精度を高めることができろ。

上記の実施例では並列導体を２本だけ設けたが。

３本以上の並列導体を設けることもできる。

また二次回路は平方根要素を含むものであればよく。

歪検出素子の特性に応じて適宜の構成のものを用いるこ
とができる。

更に、上記の説明では歪検出素子が絶縁棒を介して並列
導体に結合されるようにしたが、歪検出素子は一次回路
に対して絶縁された状態で並列導体間に作用する電磁力
により歪を生ずるように設けられればよく、絶縁体の形
状、材質、及び結合構造は任意である。

また２個以上の歪検出素子な用いて各検出素子の出力を
電気的に合成するようにしてもよい。

以上のように１本考案によれば、被検出電流によって生
ずる電磁力により歪検出素子に歪な与えてこの歪量から
被検出電流を算出するようにしたので、一次回路の消費
電力な殆んど零にして温度上昇を防止でき、したがって
大電流な検出する直流電流変成器な容易に得ることがで
きる。

また一次回路と二次回路が絶縁されているので、一次。

二次間の誘導や混触を防止でき、適当な遮蔽を施すだけ
で一次側のサージが二次側に影響な与えるのな防ぐこと
ができる。

更に、二次回路が平方根要素な含んでいるので、被検出
電流に比例した電気信号を得ることができ、計器や継電
器等の被検出電流に比例した電気信号を必要とする機器
に広範囲に応用することができる。

更にまた。歪検出素子がブリッジ回路に組み込まれてい
るので、温度変化や機械的外力の影響を容易に補償する
ことができ、測定の精度な高めることができるなどとい
った種々の実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本考案の異なる実施例の要
部を示す説明図、第３図は本考案で用いろ電気回路の一
例を概略的に示した回路構成図である。 １．１′・・・・・・線路、２，３・・・・・・並列導
体、４・・・・・・歪検出素子、５，６・・・・・・絶
縁棒、１１・・・・・・線路。 １２．１３・・・・・・並列導体、１４・・・・・・歪
検出素子。 １５．１６・・・・・・絶縁棒、２１・・・・・・温度
補償抵抗。 ２２．２３・・・・・・抵抗、２４・・・・・・直流増
幅器、２５・・・・・・平方根要素、■・・・・・・被
検出電流、Ｆ・・・・・・電磁力、ｉ・・・・・・出力
電流。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被検出直流電流な分流させる複数の並列導体を有する一
   次回路と、前記複数の並列導体間に作用する電磁力によ
   り機械的歪を受けるように前記−次回路に絶縁体を介し
   て結合された歪検出素子と。 前記歪検出素子が検出した歪量を前記被検出電流に比例
   した電気信号に変換する二次回路とを備えて成り、前記
   二次回路は、前記歪検出素子が組込まれたブリッジ回路
   と、前記ブリッジ回路の出力電圧を増幅する直流増幅器
   と、前記直流増幅器の出力を入力として該入力の平方根
   に相当する出力を発生する平方根要素とを具備したこと
   を特徴とする直流電流変成器。