JPS5961784A - 瞬時電流計 - Google Patents

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】 この発明Ｖ′ｉ喝圧および電流の測定装置、特）こ瞬時
電流計）こ関する。

１Ｍ時電流計は、例えば蛇騙加工騰誠の゛心気的帰遠駆
勧）こおけるような高速応答自由り市υ陣ノステムｉこ
おいてｕ流帰還信号全発生するため５こ用いることがで
きる。

従来の瞬時電流計は十分な１ｇ　ｌＪｔ　ｔｌｌがなく
、複雑でかさばるものである。

公知の瞬時電流計（例えばＵＳＳＲ発明者証ｍ１９４１
６２（！ムＨＵＦＦ９／（３０お照）は、インピーダン
ス結合した二進−気増幅器、空気コア変Ｆ！ｉ、器の周
１１１１１て設けられた電流微分発生器、およびｌ（Ｃ
フィルターからなる０ここで、磁気増幅器の制？１１１
巷紛は測定亀訛回路）こ押入され、°α流変収器の一次
巻線ｉこ直夕ｊｌｌこ縁続される。変成器の二次巻線お
よび：薦出気増幅にオの出力はＲＣフィルター１こ接続
され、その出力がｆｆｌｉ時電流計の出力となる。

ＲＣフィルター１１　＠　＃　！　ｍ針の出力のリップ
ルの振幅を減少させるためのものである口この１七Ｃフ
ィルターでよって生じる遅１１＃、け空気コア電流変成
器の二次巻締から敗り出された信号）こよって抽出され
る。したがって、電匝計の出力信号は振幅および位相の
歪を伴なわずに測定される正η７．　ｌこ対応する。し
かし、測定される電流が＠、敞＄こ変化すると、窒気間
隙変成詣の多コイル二次巻病に過ｍ圧が発生し、枠線の
絶縁全破壊する。したがって、ある）早死の信頼１生を
保征する場合は、速い直流の変化？この瞬時電流計ｔこ
よってけ演１１定することができない。

また、−次！紐が１１′ｌＩｊ定回路゛・こ挿入され二
次巻線が直列）こ接続された２個のスイッチの制−人力
１こ［）Ｌ気的１こ（妾枕された電流変成器からなり、
そのスイッチの中央タンソが配流変成ｄＪの二人出力＠
−紛の一方のリード線１こ１ル気的）こ接セにされ、曲
刃のリード線は抵抗全弁して電源スイッチの中央タッグ
ｔこ接続されて七の信号が瞬時電流（直１こ対髪６する
瞬時電流計が公知である（列えば、Ｕ　Ｓ　Ｓ　ｉｔ発
明番柾随７υ６７８７　Ｃｔ、　ＧＯＩＲｔ９１００参
照）。

上述の瞬時−流計は、また、空気間隙直流変成器のまわ
り１こ設けられた電流微分測定ユニットを有し、その−
次巻′＃Ｍは延匠変成器の一次巻１１１ｔこ直ダＩＪ　
ｉこ挿入され、その二次巻線および抵抗けＲＣフィルタ
ー１こ結合されている。スイッチはトランジスターの周
囲１こ設けられている。

前述の瞬時電流計において、トランジスタースイッチが
動作するとき１こ飽和する。飽和電流が見積もられたト
ランジスタースイッチの動作電流？大幅ｉこ超過する場
合、出方信号のリップルが増加し、スイッチ１こおける
余分な嶌カ損失？生じ、結果として電流ｉｔｔ動作の１
ぎ頼［を低下さぜる。

瞬時電流計のトランジスタースイッチの動作周波数Ｖｉ
低い。音曲、大きな時定数のＲＣフィルターが出力ｔｇ
号のリンプルを小さくするため１こ用いられるが、これ
は電流計をかさばったもの）こするロフイルター）こよ
って生じた遅延は空気間隙直流変成器の二次巻線がら得
られる１６号；こよりて匍正されるが、この変成器はま
た、装置を大型化させる。さら）こ、測定時）こ高速）
こ変化する電流け゛Ｉ４ｆ流変成詣の二次巻線１こ過電
圧を発生する原因となり巻−の絶縁を破壊することがあ
る。瞬時電流計の１ａ幀ヒは侵らｋない。

この発明の目的は信１ｉＪｊ註が高く、出力信号の高い
質を保ちなから装置がかさばらない瞬時電流計を提供す
ることをである。

これらの目的は、測定される直流がＩｔＩｌ過する一次
＠線、および２個の直列ｉこ接続されたスイッチの制御
人力１こ１に気的１こ接読された二次制菌巻線ケ有する
電流変成器からなる瞬時電流計１こお・いて達成され、
２個の直列＄こ接読されたスイッチの共曲タップは電流
変成器の二次出力巻線の一方のり−ド壱ｉこ…：気的）
こ接続され、曲刃のリード線はスイッチのｗ＝ｍの中央
タップ）ご両端の電圧が測定される屯がＬの瞬時匝１こ
対し６する抵抗を介して接続される。この発明１こよｌ
’Ｌば、チョークが便用され、その一方のリード＃ｊは
スイッチの共曲タップ１こｌ１Ｉｉ＋映され、曲刃のリ
ード線は屯鑞変成器の二次出力巻線の一方のリード線（
こ接続される。そして人力が電流変成器の二仄制呻巷線
のリード線１こ接続され出力がスイッチの制−入力１こ
接続されたスイッチ制御信号発生器が絢えられている。

自走チョーク）こよって発生する遅延を補償するため１
こスイッチ制呻ＩＪ号発生器を微分ユニットおよびスレ
ッショルド要素の直列接続された２つの要素からｃＲ成
することは有益である口醒流変成器の一次巻線がチョー
クの磁心を収り囲むようにすることが推奨される。

電流変成器の二次出力巻線がチョークの磁心ケ嘔囲むよ
う１こすることは都合の良いことである。

この提案された瞬時電流計は電流変成器の出力巻極回路
１こチョークを凹円すること１こより高い１１１企有す
る。チョークはスイッチを通じて流ｔする交書電流を変
成器の磁化電流のレベルｔこＩｔ！＋１限する。低電圧
回路におけるチョークはその中の義檀圧全防止する。チ
ョークはそのような法部で反相され、サイズは大きくな
いので、尚い！１！：皆周波数で動作する低電流回路１
こおいてスイッチ制御１呂号発生蕗と共）こチョークを
使用すること）こより電流計のサイズを小型化するロチ
ヨークｔこよって発生する遅延は微分ユニットおよびス
レッショルド要素からなるスイッチ制御ｉｌｌ信号発生
器−こよって補償される。

チョークの付属巻線は電流測定回路１こ挿入され普１舟
、これ１寸変成器の一次巻線である。これはスイッチｆ
通じて流れる交情ｍ流をチョークのＣ侠化電流−こまで
減少する。この場合のスイッチ制両信号発生器はスケー
リング回路である。

この蹴流帥のサイズはチョークの主巻線として゛「Ｅ流
変嘘、器の二次出力巻線を用い、それがチョークおよび
ｋｌ（姫灰ξ戊詣の両心を収り吐むよう゛・こすること
）こよりさらｉこもりと減少する。

この発明は晧付の図面を、ｉ照して例）こよってより詳
細１こ記述される。

瞬時に流δトは測定される醒流回路に挿入される一次巻
線２を何する電流に暇器１（ｌ刀ｌ）からなる。二次制
御谷線３のリード線はスイッチ制御１日号発生器４の人
カシこ結合される。発生器４の出方は直列シこ接続され
た２個のスイッチ７および８のｔ［ＩＵ呻入カ５　ｈｐ
よび６）こ接続されている。

スイッチ７は電流を一方向ｉこの与導びくスイッチング
要素５（、およびダイオードｌＯからなる。スイッチ８
け、一方向ｊ生のスイッチング要素１．１．およびダイ
オード１２からなる。スイッチ７および８からなる回路
のリード畳は中央タップ１４を有する直流？Ｋ　ｉｆ東
１３１こ接続されている。

スイッチ７および８の中央タップ１５はチョーク１７を
介し−Ｃｔｌｉ、光変成器ｌの二次出力巻線＋６の一方
のリードＮ　ｊと接続キれている。二次出力舎１−１６
の四方ス）リード線は抵抗１８ケ介して電源１３の中央
タップ１４１こ接続されている０ 抵抗ｉｓ＋こ並列１こ、その°酸比が測定される瞬時屯
流呟ｉこ対応する電圧計１９が設けられる。

スイッチ制菌１ば号発生器４は直列ｉこ接続された微分
ユニット２０およびスレッショルド要素２１からなりス
レッショルド要素２１の出力が発生器４の出力となる。

瞬時電流１の池の具体列）こおいて、電流変成器ｌの一
次巻線２（１！１２）けチョーク１７の磁心２２を取り
囲与、チョーク１７の付加的巻線（口２１こおける部分
２３）として作用する。

電流回路１こおける補償すべき遅延が無い場合、スイッ
チ制御信号発生器４はスケーリング回路とすることがで
きる。

チョーク１７の主巻線（図２１こおける部分２４）け電
流変成器ｌの二次出力巻線１６であり、それはチョーク
１７および電流変成′＃ｒｌの磁心（図３）および２５
全それぞれ取り囲む。

この瞬時電流計は次のように作動する。

測定される電流１１が゛畦流変成藷ｌの巻線２　（図１
）を曲って鑞れる。電流変成器ｌお上びチョーク１７と
共）こスイッチ７および８は、二次電流１２）こよって
スイッチ７および８が切り換えられる（整流される）マ
ルチバイブレータからフィードバックし、二次電流１２
の回路はチョーク１７、二次出力巻線１６、電流変成器
ｌの二仄制−巻＠３、お、よびスイッチ１ｔｉｌｌ　仰
憧号発生し４を介して閉戎される〇 マルチバイブレータの動作周波数はチョーク１７のイン
ダクタンス、差動ユニット２０の時定数、およびこの例
の罎会、シュミット回路を用いたスレッショルド要素２
１のヒステリシスルーズに応じて十分ｔこ旨くするべき
である。電流の変化が１Ｊ〜１５０Ｈ３以内の１会、ス
イッチ７および８の切り換え（整流）周波敬は数ｌυＫ
　Ｈｚ　、　ＩＭＩえば５　Ｕ　Ｋ　１：１ｚの範囲内
１こ選ばれる０屯流に電器ｌの磁心の磁化ｋｔマルチノ
くイブレータ−の動作１こより定状的）こ反転し、電流
測定回路から二人出力巻１ｉ１１６へ流れる直ηＬまた
け交流電流１１を形成することができる。測定電流１１
は電流変成器ｌの等しいアンペア回数の一次巻線２およ
び二次出力巻＠１６１こより二次電流ｉ２１こに換され
る。

二次電流１２は、両端の電圧降下が測定電流１１）こ対
（６する抵抗ｒ８？ａして流れる。抵抗１８の両端の電
圧降下は！１源１３の電圧に比較して低くなるようｔこ
するべきである。

定電流ｉ１（図１の矢印で示される）が電流ＫＦｌｉ、
器ｌの一次巻線２を通って流れるとすれば二次電流１２
は矢印１２の方向に流れる。丸し、スイッチ７が開くと
、電流ｔ２：＝　Ｊ（ｔｌ　、ここでＫけ比例定数全油
す、が電源１３の正ｒＭ圧１こ起因してチョーク１７、
二次出力巻線１６および抵抗１８を介してスイッチング
要素９を通って流れる。この電圧は同時ｉこ電流変成器
ｌの磁心２５を正の誘４１直ｉこ反転する。ある時点で
磁心２５け飽和し１１流１２が生じる。

チョーク１７ｔｊ：電流１２の変化の割合い全１ｂ１］
限する。電流変成＠ｌが飽和し始めると、チョーク１７
訃よび巻線１６の直圧はチョーク１７の電圧が大さく、
巻線１６および巻線３の直圧が小さくなるよう分配され
る。巻線３Ｉこおいて電圧が減少すると微分ユニット２
０の出力）こ正弦的１こ変化する電圧が発生する。この
電圧が零にまで４移すると、スレッショルド要素２１は
スイッチング要素９ケ閉じるだめの信号全発生する。

スイッチング要素９が閉じると電流１２１ｄスイツチ８
のダイオード１２ｆＡって流れる。この時点で゛電流変
成器１の巻＠１６ｔこは負の電圧が加わり、磁心２５１
−１負の誘６値；こ向けて逆の磁化を開始する。

ある時点で、電流変成”ａ’ａ　ｌ　Ｏ５ｊｉ心２５け
負の訪導領域で飽１０し始める。チョーク１７の両端の
電圧が増大を開始する。巻線３の両端の電圧は低下する
。微分ユニッ）２１Ｊおよびスレッショルド安水２１１
こよって制御Ｉ１１信号が発生し、要素９を開く。この
動作が繰り返される口電流変成器ｌけ次の３つの要因を
ｄ当１こ選択することにより飽和することなく動作する
。これらの要因はチョーク１７の、インダクタンス、微
分ユニット２００時定鶴、およびスレッショルド要素２
１のヒステリシスループの幅である。

これは抵抗１８を流れる電流１２のリップルを除去する
ため）と行なわれる。

チョーク１７と一体化された屯流変成醪ｌをｊＬ備する
瞬時電流針は次のように動作する。

スイッチ７　（図２）および８は電流変成器ｌおよびチ
ョーク１７と共に、電流変成りＩの両心２５の磁化を定
常的１こ反転し、測定回路から流れる電流１１を二次回
路の電流ｉ２１こ変換するマルチバイブレータ−ｔｍ成
する。チョーク１７の磁心２２は空気間隙を有さないが
、異なる磁気材料が用いられているので電流に電器ｌの
磁心２５よりも大きな誘専飽和値を有している。

ｒ５Ｕ２において矢印で示されているよう１こ電流１１
および１２が流れており、要素９が開いているものとす
る。電源１３の正の電圧はチョーク１７およびに６器ｌ
の磁心２２および２５の磁化を正の綿導方向へ反転する
。ある時点で、電流変成器の磁心２５け飽和する。チョ
ーク１７の磁心２２は、その飽和ｖｊ尋匝が゛電流変成
器ｌのそれよりも大きいため飽和呟）こ達しない。結果
として、電流変成器ｌが飽和したとき、１■ηｔｉ２１
ｄ増大ぜず′ｄＬｆｉｉ１１こ対応する。巻線３の両端
の電圧は零まで低下し、符号が反転して肖び上昇する。

スケーリング回路として形成された発生器４の出力電圧
はそれ）こよって変化し要婚９を閉じる。電源１３から
負の車圧が巻線１６）こ加えられ、チョーク１７および
電流変成器１の磁心ヒＬそれらの磁化ケ負の誘導方向へ
反転する。

ある時点で電流変成器ｌの磁心２５は飽和し、巻１ｉ１
３の両端の電圧計よび発生器４の出力がその符号を夏化
し、スイッチ７が再び開く。チョーク１７の磁心２２け
不飽和状態のため、奄充変成器ｌの負の誘導飽和は電流
の変化をもたらさない。

このよう）こ、電流計は抵抗１８）こ信号を生じ、これ
が測定される電流の関数であり、変成器の両心２５の飽
和）こ起因するリップルを宮んでいない。

この発明は、測定電流回路）こおける複雑で信頼しの無
い空気間隙電流変成器および太き人時定数を有するＲＣ
フィルターを用いず）こリンプルの少ない出力が得られ
るので瞬時電流計ケより簡単１こ設計することを可能）
こする。

【図面の簡単な説明】

図　ｉＶｉこの発明）こ従う瞬時電流計の模式図、）吏
２はこの発明）こ従う付加的巻線分有するチョークを具
備する瞬時電流計の第２ル体例の模式図、１刃３けこの
発明１こ従う両心上のチョークの巻線および変成器の巻
線の配置を説明する模式図である。 ｌ：電流変吠器　２：）Ｗ流度電器の一次巻線３；屯流
変成器の二次制−巻線　４：スイッチｌｌ＋ｌＪ鐸１ｄ
号発生器　５：スイッチ７の制量入力６：スイッチ８の
匍］鐸入力　７．８：スイッチ　９ニ一方向註スイツチ
ング９Ｊ素　ＩＵ：ダイオード　１１ニ一方向註スイツ
チング賛素■２：ダイオード　１３：中央タッグｅｍえ
た電源　１４　：　電源の中央タッグ　１５：スイッチ
の共ｄタップ　１６：電流Ｊ＆電器の二次出力巻線　１
７：チョーク　１８：抵抗　１９：屯）ｆｌｔ１２ｕ　
：　イｆｉｆ＋ユニット　２１：スレッショルド要素　
２２：チョークの磁心　２３：チョークの付加的巻線　
２４：チョークの主＠線２５：蹴流変成器の融心 第１頁の続き ０発　明　者　ヴイクトル・コンスタンテイノヴイツチ
・グハボフ ソビエト連邦ノボシビルスク・ ウーリツツア・ミラ５クワルチ ーラ８ ０発　明　者　アナトリイ・セメノヴイツチ・ジリン ソビエト連邦モスクワ・アレヤ ・ゼムチュゴヴオイ１クワルチ ーラ１４１ ０発　明　者　エフゲニイ・セラフイモヴイツチ・イワ
ノフ ソブエト連邦つ−リツツア・ス ネジチャ４クワルチーラ６ ０発　明　者　アレクサンドル・アレクサンドロヴイツ
チ・カネブ ソビエト連邦ノボシビルスク・ ウーリツツア・ネミロヴイチャ ーダンチェノコ２８／１クワルチ ーラ４６ ０発　明　者　ワレリイ・セメノヴイツチ・リラチ ソビエト連邦ノボシビルスク・ ウーリツツア・ゾルゲ４５クワル チーラ３８ ０発　明　者　アレクサンドル・ヴエニアミノヴイツチ
・フエルドマン ソビエト連邦ノボシビルスク・ ウーリッツア・ゲオデジチェス 力ヤ１クワルチーラ５２ ［相］発　明　者　アリム・イワノヴイツチ・チャバノ
フ ソビエト連邦ノボシビルスク・ ウーリツツア・ウリツコゴ１２ク ワルチーラ７３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　測定電流がθ［される−次轡線（２ンおよび直列
   ）こ陸続された２ＩＩＩＩＩＩのスイッチ（７，８１の
   制御人力（５，６）！こ電気的１こ接続された二次巻線
   （３）　？ｉ−有する電流変成器（１）を具備し、スイ
   ッチ（７，８）の共通タップ（１５）が電がＬ変Ｕｊｔ
   器（１）の二次出力巻ｍ　（１６）の一方のリード線ｉ
   こ電気的（こ接続され、ＩＩＩＪのリード線が瞬時電流
   ）こ対応するシ圧降下を生じる抵抗（１８）を介してス
   イッチ電源（１３）の中央タッグ（１４Ｈこ接続されて
   いる瞬時電流計１こ訃いて、一方のリード線がスイッチ
   （７，８）の共通タップ（１５）ｌこ頒暁され曲刃のリ
   ード線が電流変成器（Ｌ）の二人出力巻線（１６）の一
   方のり一ド緑ｔこ徽続されたチョーク（１７）　、訃よ
   び人力が電流変成器（りの二人制御巻線（３）シこ接続
   されその出力がスイッチ（７，８）の制御人力（５，６
   ）＄こ接続されたスイッチ制量信号発生器（４）オ備え
   ている仁とをｉｉ敵とする瞬時電流計 ２、　スイッチ制（財）１吉号発生器（４）け自走型チ
   ョークシとよって生じる遅延を袖（Ｘするためｉこ、直
   列＋こ接続されたユニット二微分ユニット　しυ）およ
   びスレッショルド要素＋２１１を江姉していることを特
   徴とする％４＋請求の範囲第１項記戦の瞬時電流計 ３、　屯υｉ（変成器（ｉ）の−次傷線（２）μチョー
   ク（１７）の磁心（２２）を嘔り凹んでいることを％Ｃ
   Ｐｉ、とする特ｒｆｇ＃求の範囲第ｉｉ）＋記載のＩｉ
   ｉ’１時亀ＤｉＬ計・ｌ、　　電流変成器（１）の二久
   出力巷線（ｔ　６）けチョーク（１７）の両心ｃ２２）
   を収り囲んでいることを特徴とする特杵縛永の範囲第３
   項記載のｌ＋：、ｉ時屯流　ｄト