JPS6321867B2

JPS6321867B2 -

Info

Publication number: JPS6321867B2
Application number: JP55042917A
Authority: JP
Inventors: Aauin Uorufu Joachimu; Furanshisu Rotsuku Fuiritsupu
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1979-04-05
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1988-05-09
Also published as: JPS55135754A; US4240059A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、電力量測定メータの電流検知トラ
ンスジユーサと共に用いられる分流器に関するも
のである。特に、この発明は、電流担持部材の断
面積の比に関係なく、測定されるべき電流
（current to be Sampled）の一定の所定割合を
生じる分流器に関するものである。

導体中を流れる電流を測定することが必要とな
る場合は無数にある。そのような場合の一つは、
キロワツト、キロワツト時、ボルト・アンペア時
等の電力量の測定である。

電力を利用する顧客の場所における典型的な電
力量測定においては、線電流が典型的な場合0.5
アンペアから200アンペアまで、すなわち約１対
400の電流変化比で変化する。このように大幅に
変化する電流入力から低いレベルの出力信号を発
生するために要求される電流測定変成器は、かな
り大きな寸法および価格の構造配置が要請され
る。このことは、変流器において１次アンペア・
ターンと２次アンペア・ターンが等しくなければ
ならないという事実に起因する。１次巻線の最大
電流レベルが200アンペアに達し得るので、直線
的な低レベル出力信号を発生するためには２次巻
線の寸法は相当大きくなる。この問題の一つの解
決法は変流器の代りに電流検知トランスジユーサ
を用いることである。

電流検知トランスジユーサの一つの例は、特願
昭54−86535号（特開昭55−12497号公報）に開示
されている。この電流検知トランスジユーサは、
検知されるべき電流に比例した一定割合の電流を
導電せしめる分岐路を有する導電性分流器を含ん
でいる。この分岐路は、２つの２次巻線を有する
補償変成器の１回巻きの１次巻線として用いられ
る。増幅回路が、２次巻線の一方への電流入力を
２次巻線の他方の出力に応じて制御し、分岐路電
流に基因する変成器鉄心中の磁束が実質上補償さ
れるようになつている。２次巻線電流は分岐路中
を流れる電流の目安である。分岐路を流れる電流
は検知されるべき電流の一定割合となつているの
で、２次巻線電流は検知されるべき電流の目安で
ある。

上述したことより明らかなように、分流器と共
に動作せしめられる電流検知トランスジユーサ
は、通常の変流器より実質上小型であり、また低
価格でもある。電流検知トランスジユーサと共に
用いられ得る典型的な分流器は、米国特許第
2915707号に開示されており、それは周囲の電磁
場に不感の分流器を開示している。開口と断面積
の小さな導電性分路をもつた導体が設けられてい
る。導電性分路中を流れる電流は導電性分路の断
面積と他の導電路の断面積との比となると云うこ
とが特有の特徴である。

上例からわかるように、典型的な分流器は、測
定される電流に所望されるのと同じ割合の断面積
の比或いは長さの逆数をもつ２つ以上の電流路を
設けることによつて所定の割合の電流が発生され
るという原理を用いている。例えば、分岐路の電
流が主電流路の電流の1/40であるべきとすると、
分岐路の断面積または長さの逆数は主電流路の断
面積または長さの逆数1/40でなければならない。
しかしながら、大電流から極めて小さな電流が分
けられるべき場合、或は分流器全体の物理的寸法
が極めて小さくあるべき場合には問題が生ずる。
これらの場合において、断面積の比或は長さの逆
数を適当に選ぶと、分路すなわち分岐路は非常に
小さくなりもはや構造的に堅牢ではなくなる。加
えて、小さな分岐路は自己加熱をうけやすく熱的
なこう配を生ぜしめて分路器の比例性をくづして
しまうおそれがある。

この発明は、測定されるべき電流の一定の割合
を生じる新規な改良された分流器である。第１主
電流路と第２主電流路は電気的に並列でありかつ
対向する端子部間に接続される。第１主電流路上
の第１の点と第２主電流路上にあつて第１の点と
同じ電位を有する第２の点との間にのびる分路に
は電流が流れない。この点は、分路の零位置とし
て規定される。分路が零位置を規定する点からわ
ずかに偏位した点の間にのびていると、第１の点
と第２の点との間の小さな電位差が、分路電流を
流れさせる。この電流は、分路の比較的大きな断
面積および／又は主電流路に比べて短かい長さと
は無関係である。分けられる電流は分路の断面積
がある値に決まれば零位置からの偏位の度合を変
化せしめることによつて分けられる電流の各種の
値をとることができる点で、主電流路の断面積の
比とは無関係である。この無関係さは、分路の構
造的堅牢性を維持しつゝ分流器の全体的寸法を小
さくさせる。また、この発明は、熱的特性を改善
し、そして入力電流の広い範囲にわたつて分けら
れる電流の比例性を維持することができる。

第１図は、この発明に従つて構成された分流器
８を示している。この分流器８は、絶縁層１４に
より分離された第１分流器１０および第２分流器
１２より成つている。従つて、この分流器８は２
本の活線（hot wire）を有する３線式の装置に
用いるのに適している。しかし、第１図の分流器
８は測定されるべき電流を流す活線の数をいくら
にでも増減できるものであることに注目すべきで
ある。

以下、分流器８につき詳述する。第１分流器１
０は対向する端子部１９において導体１６および
１７に直列接続されている。半円状の第１主電流
路２６が対向する端子部１９の間にのびている。
半円状の第２主電流路２８が矢張り対向する端子
部１９間にのびている。第１主電流路２６および
第２主電流路２８は電気的に並列であり、かつ両
者は一つの円形導電路を形成している。第１主電
流路２６および第２主電流路２８は0.361cm²
（0.056平方インチ）の等しい断面積および5.029
cm（1.98）の等しい長さを有している。第１分路
３０が、第１主電流路２６上の第１の固定された
所定点と第２主電流路２８上の第２の固定された
所定点との間にのびている。これらの第１所定点
および第２所定点は、それらの間に小さな電位差
が生ずるように選ばれている。この小さな電位差
は、両主電流路の断面積或は長さの逆数が相対的
に等しいにもかゝわらず、測定されるべき電流の
極くわづかの部分を分路に電流として流させる。
この第１分路３０は0.181cm²（0.028平方インチ）
の断面積を有しており、これは他の電流路の断面
積と匹敵するものであつて、構造的な堅牢性を維
持するとともに熱的こう配を最少にしている。

動作について説明すると、測定されるべき電流
Ｉ１は導体１６から第１分流器１０を通つて導体
１７へと流れる。第１主電流路２６は第２主電流
路２８と電気的に並列になつているので、第１主
電流路２６上のすべての点のそれぞれに対して、
第２主電流路２８上にあつて等しい電位にある点
が見出される。これらの点の組、すなわち、第１
主電流路２６上の１点と第２主電流路２８上の１
点の組はそれぞれ第１分路３０の零位置を規定し
ている。すなわち、もし第１分路３０が正確に等
電位の点を結べば、そこには電流が流れないとい
うことである。

この発明において、第１主電流路２６は第２主
電流路２８と対称をなしているので、第１分路３
０を第１主電流路から第２主電流路へと水平に渡
すと、それは第１分路３０の零位置を規定する。
正確に等電位の点が結合されるので第１分路３０
には電流が流れない。第１分路３０をこの水平零
位置から変位させると第１分路３０はわづかに電
位の異なる点どうしを接続することになるという
事実に着目したことがこの発明の重要な特徴であ
る。この電位のわづかな差異が第１分路３０に電
流Ｉ３を生ぜしめる。第１分路３０を流れる電流
Ｉ３は、第１分路が接続する点の電位差に主とし
て依存する。電流Ｉ３は電流路の断面積の比や電
流路の長さとは実質上無関係であり、電流Ｉ３
は、第１分路の水平零位置からの変位が比較的小
さい範囲にある限り、第１分路３０の零位置から
の変位を増せば増大し、零位置からの変位を減ら
せば減少する。

第１分流器１０を流れる電流間の関係はキルヒ
ホツフの法則を用いて説明できる。端子部１９か
ら流出する電流Ｉ１は導体１６に流入する電流と
同じである。第１主電流路２６の頂部に流れる電
流を電流Ｉ２とする。第２主電流路２８の頂部に
流れる電流はＩ１からＩ２を減じたもの（Ｉ１−
Ｉ２）である。第１分路３０を流れる電流Ｉ３は
第２主電流路２８上の高電位点から第１主電流路
２６上の低電位点へと流れる。第２主電流路２８
の下方部を流れる電流は、電流Ｉ１からＩ２を引
き更にＩ３を減じたものである。第１主電流路２
６の下方部を流れる電流はＩ２にＩ３を加えたも
のである。反対側の端子部１９に流れ込む電流
は、第２主電流路２８からは（Ｉ１−Ｉ２−Ｉ
３）であり、そして第１主電流路２６からは（Ｉ
２＋Ｉ３）である。これら２つの電流の組合わせ
はＩ１を生じる。

第２分流器１２は、対向する端子部２４におい
て導体２１と２２に直列接続されている。導体２
１および２２を流れる電流はＩ１′である。第２
分流器１２は第１分流器１０と対称形である。第
２分流器１２は、対向する端子部２４間にのびる
半円状の第３主電流路３２を有している。半円状
の第４主電流路３４が対向する端子部２４間にの
びている。第２分路３６が第３主電流路３２上の
固定された所定点と第４主電流路３４上の固定さ
れた所定点との間にのびており、そしてこれらの
２つの点はわづかに異なつた電位を有している。
第１分流器１０の構造的及び機能的特性に関して
上述した説明は第２分流器１２に適用できるもの
である。

第２図は、この発明の分流器の他の実施例であ
る。第１主電流路７４が対向する端子部７６間に
のびている。第２主電流路７８が第１主電流路７
４と並列に対向する端子部７６間にのびている。
実線で示す第１分路８０は、その零位置を規定す
る等電位点間にのびている一点鎖線で示す第１分
路８０は、その零位置からわづかに変位されて、
わづかに電位の異なる点が接続されるようになさ
れている。第１分路８０の断面積がきめられる
と、そこを流れる電流は零位置からの変位度θに
依存し、かつ電流路の断面積の比には依存しな
い。すなわち、第１分路８０の断面積を一定に保
てば、そこを流れる電流は、零位置からの変位角
θをそれぞれ増減することにより増減され得る。

第３図を参照すると、交流電力量計すなわちワ
ツトメータ３８が、この発明の分流器８を含めて
部分的に示されている。メータ３８は、顧客に対
する課金をおこなうなどの目的で、電力供給者に
より顧客の所に供給される交流電力の消費量を表
示するための交流電力量測定回路に用いられるこ
とを一つの好ましい実施例として意図しているも
のである。そのような電子的交流電力量測定回路
は、米国特許第3764908号、第3864631号および第
4077061号に記載された回路を含むであろう。

メータ３８は、負荷により消費される電力量を
測定するために、図示しない60ヘルツの電源と負
荷の間に接続することが意図されている。キロワ
ツト時で測られる電力量は、電源電圧Ｖと線電流
Ｉにより規定されることは周知である。一つの好
ましい実施例において、メータ３８は電磁型また
は誘導型のワツト時メータに通常用いられる匡体
４０を有している。匡体４０の基盤５０上に通常
の態様で担持される４箇のメータ切片端子４２，
４４，４６および４８は、メータ取付箱を周知の
方法で結合ソケツト端子（図示しない）に取付け
るために用いられる。典型的な電力供給は２本の
活線導体と１本の中性導体を有する３線単相接続
で行なわれる。従つて上方切片端子４２および４
４は、図示しない１対の活線導体に並列に接続さ
れるようになつている。この一対の活線導体は、
60Hzで代表的には240ボルトであるような電圧Ｖ
を有しており、そこを通つて電流Ｉ１およびＩ
１′が図示しない２本の電力線導体に直列に流れ
る。かくして、線電圧Ｖが切片端子４２および４
４間に発生し、そして電流Ｉ１が対の切片端子４
２および４６を通つて直列に流れ、次いで後述す
る如くメータ３８内に分流器８が接続されている
ときには対の切片端子４４および４８を通つて流
れる。

大電流担持用導体１６および１７が切片端子４
２および４６にそれぞれ接続され第１分流器１０
をそれらに直列に接続している。同様に、導体２
１および２２が切片端子４８および４４にそれぞ
れ接続されて第２分流器１２をそれらの切片端子
４４および４８に直列に接続している。かくし
て、分流器８は、導体１６，１７および２１，２
２中の２つの方向に流れる電流Ｉ１およびＩ１′
と直列に接続される。分流器８を通る電流Ｉ１お
よびＩ１′の流れの方向は第１図に示すように同
じである。従つて、全電流ＩはＩ１とＩ１′の和
に等しいことが理解されよう。

この発明の一部をなすものではないが、電圧検
知トランスジユーサ５２が第３図に示されてお
り、切片端子４２および４４に１次リード線５４
および５６で接続される１次巻線を有している。
これによつて、線電圧Ｖが電圧検知トランスジユ
ーサ５２の１次巻線の両端間に印加される。中間
タツプ付き２次巻線は出力リード線５８，６０お
よび６２を有していて、線電圧Ｖに比例するアナ
ログ信号を発生する。このアナログ信号は、線電
圧および線電流成分より消費電力を計算する交流
電力量測定回路に対する一方の入力信号となる。
この測定回路への第２の入力は後述する電流検知
トランスジユーサ６４より供給される。

この発明の一部をなすものではないが、電流検
知トランスジユーサ６４は、前記特願昭54−
86535号に示される型式のものである。この電流
検知トランスジユーサ６４は、補償変成器６６お
よび増幅回路７２よりなつている。補償変成器６
６は、第１分路３０および第２分路３６を囲んで
取付けられ、これらの分路がこの補償変成器の１
回巻き１次巻線として働くようになされている。
補償変成器６６は第１のそして検出用２次巻線６
８および第２のそして補償用２次巻線７０を有し
ている。検出用２次巻線６８および補償用２次巻
線７０は増幅回路７２に接続されている。検出用
２次巻線６８は補償変成器の磁芯中の磁束を検出
しそして増幅回路７２への入力信号となる信号を
発生する。増幅回路７２は、検出用２次巻線６８
の入力信号に応答する出力電流を発生する。この
出力電流は、補償用２次巻線７０を流れそして補
償変成器磁芯中の磁束をゼロにするために用いら
れる。補償用２次巻線７０中を流れる電流により
発生される電圧は全電流Ｉに比例するアナログ信
号である。このアナログ信号ｅは、前述した図示
しない交流電力量測定回路への第２の入力信号で
ある。

導体１６，１７および２１，２２を流れる全電
流は0.5アンペアから200アンペアまで変化し得る
であろう。電流検知トランスジユーサ６４が有効
に働くために、それは、Ｉが200アンペアのとき
に第１分路３０および第２分路３６に５アンペア
の全電流を発生せしめる分流器８と共に使用され
る。このことは、第１分流器１０の第１分路３０
を零位置から実質上８度変位させることにより達
成される。第１主電流路２６および第２主電流路
２８の中点を零位置として選定した後、第１分路
３０が第１主電流路の中点より実質上８度下の点
および第２主電流路の中点より実質上８度上の点
を接続する。同様に、第２分路３６が、第３主電
流路および第４主電流路の中点よりそれぞれ実質
上８度下方および上方の点を接続する。このよう
な構成の分流器は、銅或はアルミニウムの如き適
当な導電材料の薄板から形抜きで同じものをつく
ることができよう。

最後に分流器８についての上述の説明は一つの
実例として示したもので何らの限定を意図するも
のではないことに留意すべきである。この発明の
範囲内で他の形態の分流器を構成することができ
ることは勿論である。

以上を簡単に要約すると、この発明は、２つの
主電流路と１つの分路を有する分流器である。こ
の分路は２つの主電流路をわづかに電位の異なる
点で接続する。分路中に流させられる電流は、こ
の分路の変位の関数である電位差に一義的に依存
し、電流路の断面積の比或は長さの逆数には実質
的に依存しない。すなわち、分路の断面積が与え
られると、そこを流れる電流は分路の位置を変え
ることにより各種の値をとる。従つて、分路は主
電流路の断面積と同程度（combarable）の断面
積を有している。また、この発明は、活線導体の
数と同数の分流器を互に絶縁して組合わせること
により任意の数を活線導体を有する装置にも応用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の分流器の斜視図、第２図は
この発明の分流器の他の実施例を示す正面図、そ
して第３図はこの発明の分流器を含む交流電力量
計の諸部品を示す正面図である。８：分流器、１０：第１分流器、１２：第２分
流器、２６，７４：第１主電流路、２８，７８：
第２主電流路、３２：第３主電流路、３４：第４
主電流路、３０，８０：第１分路、３６：第２分
路、１９，２４，７６：端子部、１６，１７，２
１，２２：導体。

Claims

【特許請求の範囲】１一体の導体によつて形成され測定されるべき
大幅に変化する電流を一定の所定割合に分けるた
めの分流器であつて、対向する端子部と、これら
端子部間にのびる第１主電流路と、前記端子部間
に前記第１主電流路と並列にのびかつ前記第１主
電流路と対称的な形状を有する第２主電流路と、
一定の断面積を有しかつ前記第１主電流路上の第
１の固定された所定点と前記第２主電流路上の第
２の固定された所定点との間にのびる分路とを備
え、前記第１所定点および前記第２所定点はこれ
らの間に電位差を生じるように選ばれていること
を特徴とする分流器。２第１主電流路および第２主電流路が等しい長
さおよび等しい断面積を有する特許請求の範囲第
１項記載の分流器。３分路が第１主電流路および第２主電流路の断
面積と同じ程度の断面積を有する特許請求の範囲
第１項記載の分流器。