JPS5852570A - 変流器装置 - Google Patents

変流器装置

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JPS5852570A
JPS5852570A JP56149597A JP14959781A JPS5852570A JP S5852570 A JPS5852570 A JP S5852570A JP 56149597 A JP56149597 A JP 56149597A JP 14959781 A JP14959781 A JP 14959781A JP S5852570 A JPS5852570 A JP S5852570A
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JP
Japan
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coil
current
operational amplifier
impedance element
impedance
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Pending
Application number
JP56149597A
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English (en)
Inventor
Toru Uenishi
徹 上西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5852570A publication Critical patent/JPS5852570A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183Adaptations 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
    • G01R15/185Adaptations 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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誤差特性を改善した変流器装置に関するもので
ある。
この種の変流器装置は、従来第1図および第2図に示し
た構成が発明されている。
第1図において、CTは変流器本体であり、1は1次電
流の供給される一次巻線、2は2次巻線であり、3はこ
れら1次、2次巻線を巻装する鉄心である。4は演算増
幅器であり、反転入力端子(−と表示しである)を2次
巻線2の一方の端子に接続すると共に、この反転入力端
子と出力端子との間にインピーダンス素子5を接続する
ことにより電流入力を電圧出力に変換する電流/電圧変
換器を構成している。前記演算増幅器4の非反転入力端
子(+と表示しである)は前記2次巻線2の他端子に接
続されると共に、零ボルト電位に接続され、かつ零ボル
ト電位と出力端子との間に負担6を接続している。
第1図に示した変流器装置の作用を次に述べる。
演算増幅器4の極めて高い利得と、インピーダンス素子
5による負帰還作用により演算増幅器40反転入力端子
←)と非反転入力端子汁)は、はぼ同電位になる。この
結果二次コイルは仮想的に短絡状態になるため、鉄心3
の磁束密度は、非常に低くなり、誤差の原因である励磁
電流が小さくなる。
したがって、二次コイル2には、誤差が小さい二次電流
が流れる。この二次電流は、演算増幅器4とインピーダ
ンス素子5から構成された電流/電圧変換器によって、
電圧に変換され、演算増幅器4の出力端子から負担6へ
、電圧の形態で必要な電力が供給される。このように第
1図に示しだ構成による変流器装置の誤差改良のポイン
トは、インピーダンス素子5と共に負帰還増幅器を構成
する演算増幅器4の反転入力端と非反転入力端子との間
に二次コイル2を接続し、仮想的に二次コイル2を短絡
状態にして、鉄心3の磁束密度を下げ励磁電流を減少さ
せたことにある。
第2図に示しだ構成において、1は一次コイル、2は二
次コイル、3は鉄心、4は演算増幅器、6は負担、7は
演算増幅器4の零ボルト電位、8はサーチコイルである
。−次コイルl、二次コイル2、およびサーチコイル8
は鉄心3に巻回されている。サーチコイル8は演算増幅
器4の反転入力端子と非反転入力端子の間に接続され、
かつ、非反転入力端子は零ボルト電位7に接続されてい
る。
演算増幅器4の出力端子は、二次コイル2の一端に接続
され、二次コイル2の他端と演算増幅器4の零ボルト電
位との間に負担6が接続されている。
演算増幅器4の出力端子と反転入力端子にそれぞれ接続
されている二次コイル2とサーチコイル8の端子は、減
極性の関係に々るよう、二次コイル2およびサーチコイ
ル8が巻回されている。
第2図に示した構成による変流器装置の作用は次の通り
である。−次コイル1を流れる交流正弦波−次電流によ
って鉄心3に生じた磁束の大きさを、サーチコイル8に
より常圧として検出する。
この電圧を演算増幅器4で増幅し、その出力電流は、−
次電、流による磁束を打消す方向に、二次コイル2を流
れ、さらに、9担6に流れ込む。ここで、演算増幅器4
の利得は極めて高いので、変流器装置の動作はサーチコ
イル8の電圧が零、すなわち、鉄心3内の磁束が零の状
態で平衝する。つまり、−次電流による起磁力と二次電
流による起磁力が等しい、所謂等アンペアターンの法則
がほぼ完全に成立することになり、高精度の変流器装置
を実現することができる。
以上、述べたように、第1図および第2図に示した構成
の変流器装置は、極めて高い精度を実現できる点で優れ
ているが、いずれも負担6への電力供給はそのすべてを
演算増幅器4が担なわなければならない。したがって、
出力容量の大きな演算増幅器が必要と々る。
たとえば「電気学会電気規格調査会標準規格JEC−1
90−1977計器用変成器(保護継電器用月においで
、[変流器の定格二次負担は、5VA。
10VA、15VA、25VA、40VA、60VA、
100VAを標準とする。]と規定さね、ている。これ
らの大出力容量を有する演算増幅器は、エネルギー損失
が大きく回路構成、放熱の点から大形と々す、またコス
ト高となることは避けられない。すなわち第1図および
第2図に示しだ構成の変流器装置は全体と1〜で省エネ
ルギー指向に反し大形でコスト高という欠点があった。
本発明は、上記欠点に鑑みなされたもので、小形で安価
な誤差特性を改善した省エネルギー形高精度の変流器装
置を提供することを目的としたものである。
以下、第3図を参照して本発明の一実施例について説明
する。第3図は本発明による変流器装置の構成例を示す
ものである。
第3図において、1は一次コイル、2は二次コイル、3
は鉄心そして4は演算増幅器であり、それぞれ第1図、
第2図に示したものに対応する。
二次コイル20両端子間に負担6を接続する。す−チコ
イル8の一方の端子t1を零電位7に接続すルト共ニ、
任意の大きさの第1のインピーダンス素子5aを介し、
て前記演算増幅器4の反転入力端f!F)に接続する。
この演算増幅器4は前記反転入力端子と出力端子間に帰
還用として第2のインピーダンス素子5bを接続してい
る。これら、第1及び第2のインピーダンス素子5a、
5bの太きさは等しく選定しである。一方、二次コイル
8の他端子t2を前記演算増幅器4の非反転入力端子(
利に接続し、この端子(+)と演算増幅器4の出力端子
間に第3のインピーダンス9を接続する。こノ第3のイ
ンピーダンス素子9はサーチコイル8の励磁インピーダ
ンスに等しく選定しである。
とのように構成された変流器装置の一次コイル1に一次
電流を流すと、二次コイル2に電圧が誘起され、負担6
に二次電流が流れる。この二次電圧を誘起させるために
、励磁電流が必要であり、これが変流器の誤差の原因で
あることは前に述べた。
さて、励磁電流すなわち、−次電流による起磁力と二次
電流による起磁力の差によって鉄心3に巻回されたサー
チコイル8に誘起する電圧は、演算増幅器4の零ポル)
i位7と非反転入力端子(−1−)との間に印加される
。零ボルト電位7を基準に非反転入力端子(+)の電位
を仮にEボルトとしよう。
演算増幅器4の極めて高い利得と、第3のインピーダン
ス素子5bによる負帰還の作用により、反転入力端子(
−)の電位もEボルトになる。したがって、第1のイン
ピーダンス素子5aのインピーダンスをZAとすると、
第1のインピーダンス素子5aには、反転入力端子(−
)との接続点から、零ボルト電位接続点の方向に■A−
E/ZAなる電流が流れている。演算増幅器4の反転入
力端子(−)の入力インピーダンスは非常に高いため、
同じ電流が、第2のインピーダンス素子5bにも流れる
ことになる。その方向は、演算増幅器4の出力端子と第
2インピーダンス素子5bとの接続点から、反転入力端
子(刊との接続点の方向である。そして、第2のインピ
ーダンス素子5bのインピーダンスは第1のインピーダ
ンス素子5aの値と同じ2人であるから、演算増幅器4
の出力端子の電位は、反転入力端子←)の電位よりEボ
ルトだけ高く、2Eボルトとなる。演算増幅器4の非反
転入力端子(+)の電位は前に述べたようにEボルトで
あるから、第3のインピーダンス素子9には、サーチコ
イル8に誘起する電圧と同じEボルトが印加されること
になる。第3のインピーダンス素子のインピーダンスは
、サーチコイル8の励磁インピーダンスに等しくなるよ
う構成されているから、第3のインピーダンス素子を流
れている電流は、鉄心3を励磁するための励磁電流のサ
ーチコイル8への換算値に等しく力る。
この電流は、演算増幅器4の出力端子との接続点から、
非反転入力端子汁)との接続点への方向に流れている。
演算増幅器4の非反転入力端子(ト)の入力インピーダ
ンスは非常に高いので、第3のインピーダンス素子9を
流れる電流は増・減することなくそのままサーチコイル
8に流れ込むことになる。その電流方向は一次電流起磁
力と同じ方向であり、二次電流は、励磁電流分だけ増加
する。
その結果、二次電流の誤差1d著しく減少し、高精度の
変流器装置を得ることができる。さらに負担6への電力
供給は、上述の説明かられかるように、その大部分が一
次電流からによるもので、演算増幅器4け、僅かに励磁
電流分のみである。したがって、演算増幅器4の出力容
量は、出力電圧が励磁電圧の2倍の2Eボルトであるこ
とから、負担6の負担値(VA)の誤差改善前比誤差パ
ーセントの2倍あれば充分である。例えば、負担25V
Aで、誤差改善前の比誤差が3チの場合、演算増幅器4
の出力容量は あれば良い。したがって、演算増幅器4は回路構成が簡
単で発熱も少ないので、全体として小形で安価な誤差特
性を改善した高精度の変流器装置を提供することができ
る。
第4図は本発明の他の実施例を示す構成図であふ。第4
図において。第3図と同一部分には同一の符号を付して
その説明を省略し異なる部分について述べる。9aは鉄
心3と同じ特性・寸法を有する鉄心、9bは鉄心9aに
巻回されたコイルであって、巻回数はサーチコイル8と
同じである。
第3のインピーダンス素子9として、上述のように構成
したインピーダンスを用いることにより励磁インピーダ
ンスの非直線性に起因する電流特性や、負担持性もが改
善され、より精度の高い変流器装置が得られることは、
これ壕での説明から容易に推察できるところである。ま
た、本実施例においても、演算増幅器4の出力容量が小
さくても良いという長所がいささか損なわれないことは
明らかである。
以上述べた様にこのように本発明によれば、小形で安価
な発熱の少ない(したがって損失の少ない省エネルギー
形の)高精度の変流器装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ従来の変流器装置を示す構
成図、第3図は本発明の変流器装置の一実施例を示す構
成図、第4図は本発明の変流器装置の他の実施例を示す
構成図である。 1・・・・・ −次コイル  2・・・・二次コイル3
.9a・・・・ 鉄 心  4・・・・演算増幅器5.
5a、51〕、9・・・・ インピーダンス素子6・・
・・ 負担 7・・・・演算増幅器の零ボルト電位 8・・・・ サーチコイル 9b・・・・コイル(73
17)  代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1
名)第1図 第2図 第3図 第4図 2 ブ /  e今l〜zsb

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−次電流の流れる一次コイルに、二次コイルおコ
    イルへ間に負担を接続し、前記サーチコイルの一端を零
    電位に接続すると共に、任意の大きさの第1のインピー
    ダンス素子を通して演算増幅器の反転入力端子を接続し
    、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間を前
    記第1のインピーダンス素子と同じ大きさのインピーダ
    ンスを有する第2のインピーダンス素子を接続し。 前記サーチコイルの他端を前記演算増幅器の非反転入力
    端子に接続すると共に、このサーチコイルの励磁インピ
    ーダンスに等しい第3のインピーダンス素子を通じて前
    記演算増幅器の出力端子に接続したことを特徴とする変
    流器装置。
  2. (2)−次コイル、二次コイルおよびサーチコイルを鉄
    心に巻装して電磁的に結合したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の変流器装置。
  3. (3)第3のインピーダンス素子は、−次コイル、二次
    コイルおよびサーチコイルを巻装した鉄心と同じ特性、
    寸法金有した鉄心に前記サーチコイルと同じ巻回数のコ
    イルを巻回して構成されたことを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の変流器装置。
JP56149597A 1981-09-24 1981-09-24 変流器装置 Pending JPS5852570A (ja)

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