KR100860527B1 - Electronic current transformer - Google Patents

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Abstract

An electronic current transformer is provided to output voltage stably by minimizing a phase error even in a frequency change of a current measurement object. An electronic current transformer includes a Rogowski coil and a resistor(9). The Rogowski coil is formed by winding coils(3) around an air core(2) through which a current measurement object(1) passes. The Rogowski coil supplies output voltage according to current of the current measurement object. The resistor is connected to an output terminal of the Rogowski coil and has higher resistance than impedance of an equivalent inductor of the Rogowski coil to minimize a phase error between the output voltage of the electronic current transformer, which is generated by an inductance component of the Rogowski coil, and the current of the current measurement object.

Description

전자식 전류 변성기{ELECTRONIC CURRENT TRANSFORMER}Electronic current transformers {ELECTRONIC CURRENT TRANSFORMER}

도 1은 종래기술에 따른 전자식 전류 변성기의 설치 상태를 개략적으로 보여주는 개략 구성 도이고,1 is a schematic configuration diagram schematically showing an installation state of an electronic current transformer according to the prior art;

도 2는 종래기술에 따른 전자식 전류 변성기의 회로도이며,2 is a circuit diagram of an electronic current transformer according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 설치 상태를 개략적으로 보여주는 개략 구성 도이고,3 is a schematic configuration diagram schematically showing an installation state of an electronic current transformer according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 실시 예를 보여주는 외형 사시도이며,4 is an external perspective view showing an embodiment of an electronic current transformer according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 회로도이며,5 is a circuit diagram of an electronic current transformer according to the present invention;

도 6는 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 로고우스키 코일(Rogowski coil)에 대한 R, L 등가 회로도이고,6 is an R and L equivalent circuit diagram of a Rogowski coil of the electronic current transformer according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 로고우스키 코일에 대한 전압과 전류 간의 위상 오차를 벡터로 표시한 벡터 도이다.7 is a vector diagram showing a phase error between a voltage and a current for a Rogoowski coil of the electronic current transformer according to the present invention as a vector.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1: 전류 측정 대상 2: 공심 코어1: current measurement target 2: air core

3: 권선 4: 리턴 코일(return coil)3: winding 4: return coil

5: 권선의 등가 저항 6: 권선의 등가 코일 5: equivalent resistance of winding 6: equivalent coil of winding

7: 권선과 리턴 코일 사이의 등가 커패시터7: equivalent capacitor between winding and return coil

8: 권선과 권선 사이의 등가 커패시터8: equivalent capacitor between winding and winding

9: 출력 측 접속 저항9: output side connection resistance

본 발명은 전자식 전류 변성기에 관한 것으로 특히 로고우스키 코일을 이용하여 측정대상에 흐르는 전류량을 측정하는 전자식 전류 변성기에 있어서 고주파 신호영역에서 발생하는 전류와 전압 간의 위상 오차를 최소화할 수 있는 위상 오차가 보정되는 전자식 전류 변성기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic current transformer. In particular, in an electronic current transformer for measuring an amount of current flowing through a Rogosky coil, a phase error that can minimize a phase error between a current and a voltage generated in a high frequency signal region An electronic current transformer to be calibrated.

로고우스키 코일(ROGOWSKI COIL)을 이용한 종래기술에 따른 전자식 전류 변성기는 도 1에 도시된 바와 같이 단면적이 S인 공심 코어(CORE)(2)상에 권선(3)을 감아서 구성되는 것으로서, 전류 측정 대상(1)에 흐르는 시간에 따른 전류 량 즉 i(t)에 따라 상응하는 전압 량 즉 v(t)을 출력한다.Electronic current transformer according to the prior art using a Rogowski coil (ROGOWSKI COIL) is configured by winding the winding (3) on the core core (CORE) (2) having a cross-sectional area as shown in FIG. A corresponding amount of voltage, i.e., v (t), is output according to the amount of current that flows through the current measuring object 1, i.

도 1에 있어서 미 설명 부호 4는 리턴 코일(return coil)이다.In FIG. 1, reference numeral 4 denotes a return coil.

이러한 종래기술에 따른 전자식 전류 변성기, 즉 로고우스키 코일은 권선 자체가 저항 값을 가지고 있고, 권선을 감음으로써 인덕턴스가 발생하고, 권선과 권선 사이에는 커패시턴스(capacitance)가 발생하며, 권선과 리턴 코일(4)사이에도 커패시턴스가 발생하여 도 2에 도시된 바와 같은 등가 회로도와 같이 나타낼 수 잇다.In the electronic current transformer according to the related art, that is, Rogoowski coil, the winding itself has a resistance value, inductance is generated by winding the winding, and capacitance is generated between the winding and the winding, the winding and the return coil. Capacitance also occurs between (4) and can be represented as an equivalent circuit diagram as shown in FIG.

도 2에 있어서, 부호 5는 권선(3)의 등가 저항이고, 부호 6은 권선(3)의 등가 코일이며, 부호 7은 권선(3)과 리턴 코일(4) 사이의 커패시턴스에 대한 등가 커패시터이고, 부호 8은 권선(3)과 권선(3) 사이의 커패시턴스에 대한 등가 커패시터이다.In FIG. 2, reference numeral 5 denotes an equivalent resistance of the winding 3, reference numeral 6 denotes an equivalent coil of the winding 3, reference numeral 7 denotes an equivalent capacitor for capacitance between the winding 3 and the return coil 4. , 8 is the equivalent capacitor for the capacitance between the winding 3 and the winding 3.

한편 도 1과 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 전자식 전류 변성기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the operation of the electronic current transformer according to the prior art will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.

전자식 변성기는 기존에 사용하던 철심형 변성기와는 다르게 출력신호가 전류가 아닌 전압으로 출력되기 때문에 출력단에 전자회로를 접속하거나 마이크로 프로세서를 접속하여 전류량을 산출처리하는 데 적합하다. 특히 전자식 변성기로는 로고우스키 코일이 가장 많이 사용된다. 로고우스키 코일의 외형은 기존의 철심형 변성기와 유사하나 철심을 코어로 이용하지 않고 공심(진공)으로 구성한다. 이때 전류 측정 대상을 통해 흐르는 시간에 따른 전류 량에 따라서 로고우스키 코일 더욱 구체적으로는 도 1의 권선(3)에 유기되는 전압은 다음 식 (1)과 같다.Electronic transformers are different from the iron core transformers used in the prior art, so that the output signal is output as a voltage instead of a current, so it is suitable for calculating the amount of current by connecting an electronic circuit or a microprocessor to an output terminal. In particular, Rogousuki coil is the most frequently used electronic transformer. Rogousuki coil's outer shape is similar to the existing iron core transformer, but it is composed of air core (vacuum) without using iron core as core. At this time, according to the amount of current according to the time flowing through the current measurement target Rogo whiskey coil More specifically, the voltage induced in the winding (3) of Figure 1 is as shown in the following equation (1).

Figure 112007025931326-pat00001
Figure 112007025931326-pat00001

위의 식(1)에서 v(t)는 로고우스키 코일, 다시 말해 권선(3)에 유기되는 전압이고, μ0 는 진공의 투자율이고, n은 단위 길이당 권선수, S는 코어의 단면적, i(t)는 전류의 크기이다.In the above equation (1), v (t) is the voltage induced in the Rogoski coil, that is, the winding 3, μ 0 is the permeability of the vacuum, n is the number of turns per unit length, S is the cross-sectional area of the core , i (t) is the magnitude of the current.

식(1)과 같이 로고우스키 코일의 출력 전압 값 v(t)이 전류 값 i(t)의 미분 값에 비례하는 출력이므로 일반적으로 전류의 크기를 i(t)=Asin(ωt)로 정의한다면, 출력 전압 값 v(t)는 Aωcos(ωt)의 형태로 된다. 이때 A는 전류 측정 대상(1)에 흐르는 전류의 크기이고 ω는 2πf로서 주파수 f의 함수이다. 따라서 로고우스키 코일을 이용한 전자식 전류 변성기는 주파수에 따라 출력크기가 변화하는 기본적 문제를 가지게 된다. 그러나 근래 마이크로 프로세서 기술과 함께 전자 회로부에 대한 기술도 발달하였으므로 이것은 적분기를 이용하여 충분히 보상이 가능하다.Since the output voltage value v (t) of Rogowski's coil is an output proportional to the derivative value of the current value i (t) as in Equation (1), the magnitude of current is generally defined as i (t) = Asin (ωt). If so, the output voltage value v (t) is in the form of Aωcos (ωt). At this time, A is the magnitude of the current flowing in the current measuring object (1), ω is 2πf as a function of the frequency f. Therefore, the electronic current transformer using Rogowski's coil has a fundamental problem that the output size changes with frequency. However, in recent years, with the development of electronic circuitry along with microprocessor technology, this can be sufficiently compensated by using an integrator.

종래기술에 따른 로고우스키 코일을 이용한 전자식 전류 변성기에 있어서 적분기를 이용하여 또는 주파수와 출력값의 비례관계를 이용하여 주파수에 따른 출력값을 보정할 수 있다.In the electronic current transformer using the Rogoowski coil according to the prior art, the output value according to the frequency may be corrected by using an integrator or by using a proportional relationship between the frequency and the output value.

그러나 로고우스키 코일은 기본 구성 자체에 등가 코일에 의한 인덕턴스와 등가 커패시터에 의한 커패시턴스를 가지고 있게 된다. 이러한 등가 코일과 등가 커패시터는 전류 측정 대상의 주파수 변화에 따라 임피던스가 변하게 되는 특성을 가지고 있다. 즉, 등가 코일에 의한 임피던스는 jωL, 등가 커패시터에 의한 임피던스는 (jωC)-1이므로 ω=2πf에 의해 생각하면 등가 코일과 등가 커패시터에 의해서 주파수가 고주파수로 됨에 따라서 등가 코일과 등가 커패시터에 의한 합성 임피던스 {jωL+(jωC)-1}가 증가하게 되고 이것은 위상 오차를 발생시키는 원인이 된다. 즉, 로고우스키 코일은 근본적으로 그 로고우스키 코일의 전류검출 원리 자체 에서 주파수에 의해서 크기 및 위상이 변하게 되고, 크기의 변화는 여러가지 방법으로 보정이 가능하지만 위상에 대한 변화는 보정할 수 있는 방법이 없었다.However, Rogoski's coil has inductance by an equivalent coil and capacitance by an equivalent capacitor in the basic configuration itself. The equivalent coil and the equivalent capacitor have a characteristic that the impedance changes according to the frequency change of the current measurement target. In other words, the impedance of the equivalent coil is jωL and the impedance of the equivalent capacitor is (jωC) -1 . The impedance {jωL + (jωC) -1 } increases, which causes a phase error. In other words, Rogousuki coil basically changes its magnitude and phase by frequency in the Rogosky coil's current detection principle itself, and the change in size can be corrected in various ways, but the change in phase can be corrected. There was no way.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 전류 측정 대상의 주파수 변화에도 위상 오차가 최소화되어 안정적으로 전류에 따른 전압 출력을 제공하는 전자식 전류 변성기를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art, to provide an electronic current transformer that provides a voltage output in accordance with the current to minimize the phase error even in the frequency change of the current measurement target.

상기 본 발명의 목적은, 전자식 전류 변성기에 있어서,The object of the present invention, in the electronic current transformer,

전류 측정 대상이 중심을 통과하도록 한 공심의 코어에 권선을 감아 구성되고, 상기 전류 측정 대상의 전류에 따른 출력전압을 제공하는 로고우스키 코일; 및A Rogouski coil configured to wind a winding around a core of the core to allow the current measurement object to pass through the center, and to provide an output voltage according to the current of the current measurement object; And

상기 로고우스키 코일의 인던턴스 성분에 의해 발생하는 전압과 전류 간의 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기를 제공함으로써 달성될 수 있다.In order to minimize the phase error between the voltage and the current generated by the inductance component of the Rogoowski coil, a resistor connected in series to the output terminal of the Rogoowski coil; By providing an electronic current transformer according to the invention.

상기 본 발명의 목적은, 전자식 전류 변성기에 있어서,The object of the present invention, in the electronic current transformer,

전류 측정 대상이 중심을 통과하도록 한 공심 코어에 권선을 감아 구성되고, 상기 전류 측정 대상의 전류에 따른 출력전압을 제공하는 로고우스키 코일; 및Rogousuki coil is configured to wind the winding around the core core so that the current measuring object passes through the center, and provides an output voltage according to the current of the current measuring object; And

상기 로고우스키 코일의 인덕턴스 성분에 의해 발생하는 전압과 전류 간의 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항;A resistor connected in series to the output terminal of the Rogoowski coil to minimize a phase error between the voltage and the current generated by the inductance component of the Rogoowski coil;

상기 로고우스키 코일 및 상기 저항을 외부로부터 전기적으로 절연되도록 내장하는 절연 몰딩 부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전 자식 전류 변성기를 제공함으로써 달성될 수 있다.It can be achieved by providing an electric current transformer according to the invention, characterized in that it comprises a; an insulating molding unit for embedding the Rogoski coil and the resistor to be electrically insulated from the outside.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention and the constitution and effect of the present invention to achieve the same will be more clearly understood by the following description of the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 전자식 전류 변성기는 도 3에 도시된 바와 같이 전류 측정 대상(1)이 중심을 통과하도록 한 공심 코어(2)에 권선(3)을 감아 구성되고, 전류 측정 대상(1)의 전류에 따른 출력전압을 제공하는 로고우스키 코일; 및 상기 로고우스키 코일의 인던턴스 성분에 의해 발생하는 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항(9);을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the electronic current transformer according to the present invention is constructed by winding a winding 3 around an air core 2 so that the current measuring object 1 passes through a center thereof, and the current of the current measuring object 1. Rogousuki coil to provide an output voltage according to; And a resistor 9 connected in series to the output terminal of the Rogoowski coil in order to minimize the phase error caused by the inductance component of the Rogoowski coil.

도 4에 있어서 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기는 상기 로고우스키 코일 및 저항(9)을 외부로부터 전기적으로 절연되도록 내장하는 절연 몰딩 부(EM)를 추가하여 구성될 수 있다.In FIG. 4, the electronic current transformer according to the present invention may be configured by adding an insulation molding part EM for embedding the Rogowski coil and the resistor 9 to be electrically insulated from the outside.

바람직하게, 절연 몰딩 부(EM)는 에폭시(Epoxy)를 주조하여 구성된다. 이와 같은 절연 몰딩 부(EM)가 나타난 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 외형을 보여주는 것이 도 4이다.Preferably, the insulation molding part EM is formed by casting epoxy. 4 is a diagram illustrating an external shape of the electronic current transformer according to the present invention in which the insulation molding part EM is shown.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기는 상기 로고우스키 코일이 저항(9)을 통해 접속되고 절연 몰딩 부(EM)의 외부로 노출되며, 전류 측정 대상(1)의 전류에 따른 출력전압{도3의 v(t)참조}의 신호를 외부로 출력하기 위한 출력단자(T)를 추가하여 포함한다.As shown in FIG. 4, in the electronic current transformer according to the present invention, the Rogowski coil is connected through a resistor 9 and exposed to the outside of the insulation molding part EM, and the current of the current measurement target 1 An output terminal T for additionally outputting a signal of a corresponding output voltage (see v (t) in FIG. 3) is additionally included.

로고우스키 코일은 종래기술에서 기술한 바와 같이 권선(3) 자체가 저항 값 을 가지고 있고, 권선(3)을 감음으로써 인덕턴스가 발생하고, 권선(3)과 권선(3) 사이에는 커패시턴스(capacitance)가 발생하며, 권선(3)과 리턴 코일(4)사이에도 커패시턴스가 발생하고, 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기는 상기 로고우스키 코일의 인던턴스 성분에 의해 발생하는 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항(9)을 추가로 포함하므로, 도 5에 도시된 바와 같은 등가 회로도와 같이 나타낼 수 있다.As described in the prior art, the Rogowski coil has a resistance value of the winding 3 itself, an inductance is generated by winding the winding 3, and a capacitance between the winding 3 and the winding 3 is obtained. ) And capacitance between the winding 3 and the return coil 4, and the electronic current transformer according to the present invention, in order to minimize the phase error caused by the inductance component of the Rogowski coil, Since it further includes a resistor 9 connected in series to the output terminal of the Rogo whiskey coil, it can be represented as an equivalent circuit diagram as shown in FIG.

도 5에 있어서, 부호 5는 권선(3)의 등가 저항이고, 부호 6은 권선(3)의 등가 코일이며, 부호 7은 권선(3)과 리턴 코일(4) 사이의 커패시턴스에 대한 등가 커패시터이고, 부호 8은 권선(3)과 권선(3) 사이의 커패시턴스에 대한 등가 커패시터이고, 부호 9는 상기와 같이 로고우스키 코일의 인던턴스 성분에 의해 발생하는 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항이다.In Fig. 5, reference numeral 5 denotes an equivalent resistance of the winding 3, reference numeral 6 denotes an equivalent coil of the winding 3, reference numeral 7 denotes an equivalent capacitor for capacitance between the winding 3 and the return coil 4; , 8 is an equivalent capacitor for the capacitance between the winding 3 and the winding (3), and 9 is the logo, in order to minimize the phase error caused by the inductance component of the Rogoski coil as described above. This resistor is connected in series with the output of the ski coil.

한편 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the operation of the electronic current transformer according to the present invention configured as described above is as follows.

도 5에 도시된 바와 같은 권선(3)의 등가 저항(5)의 값은 수 내지 수백 오옴(Ω)이고 전류 측정 대상의 주파수에 따라 변화가 없는 상수 값이지만, 등가 코일(6)과 등가 커패시터(7, 8)은 전류 측정 대상의 주파수가 고주파가 됨에 따라 임피던스가 무한으로 증가하게 되는 특성을 가지고 있다. 즉, 등가 저항(5)의 임피던스 값보다 등가 코일(6)과 등가 커패시터(7, 8)의 합성 임피던스가 훨씬 큰, 식으 로 나타내면 R << {jωL+(jωC)-1}이 되어 위상 오차가 커지게 되는 것이다. 따라서 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 저항을 추가로 접속해주면 등가 저항(5)의 임피던스 값이 등가 코일(6)과 등가 커패시터(7, 8)의 합성 임피던스보다 훨씬 큰, 식으로 나타내면 R >> {jωL+(jωC)-1}인 상태를 유지할 수 있게 된다.Although the value of the equivalent resistance 5 of the winding 3 as shown in FIG. 5 is a constant value of several to several hundred ohms (Ω) and unchanged according to the frequency of the current measurement target, the equivalent coil 6 and the equivalent capacitor (7, 8) has the characteristic that the impedance increases infinitely as the frequency of the current measurement target becomes a high frequency. That is, when the composite impedance of the equivalent coil 6 and the equivalent capacitors 7 and 8 is much larger than the impedance value of the equivalent resistance 5, the equation shows that R << {jωL + (jωC) -1 } It will grow big. Therefore, if an additional resistor is connected to the output terminal of Rogowski's coil in series, the impedance value of the equivalent resistor (5) is much larger than the composite impedance of the equivalent coil (6) and the equivalent capacitor (7, 8). > {jωL + (jωC) -1 } can be maintained.

한편, 도 6에 있어서, 일반적으로 등가 코일(6)의 임피던스가 등가 커패시터(7,8)의 임피던스 보다 훨씬 큰 특성을 가지므로 등가 커패시터(7,8)를 무시하면, 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기는 등가 저항(R)과 등가 인덕터(L)의 등가 회로로 나타낼 수 있고, 전류 측정 대상을 주파수 발생원 ω=2πf와 같이 나타낼 수 있어 도 6과 같은 등가 회로로 나타낼 수 있다.On the other hand, in Fig. 6, in general, since the impedance of the equivalent coil 6 has a much larger characteristic than the impedance of the equivalent capacitors 7, 8, ignoring the equivalent capacitors 7, 8, the electric current according to the present invention The transformer may be represented by an equivalent circuit of the equivalent resistance R and the equivalent inductor L, and the current measurement object may be represented as a frequency generator ω = 2πf, and thus may be represented by an equivalent circuit as shown in FIG. 6.

한편, 도 6의 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기를 벡터도로서 표시하면 도 7과 같다.On the other hand, when the electronic current transformer according to the present invention of FIG.

도 6과 도 7을 참조하여 설명하면, 등가 저항(R) 양단의 전압은 VR=RI 즉 등가 저항과 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)의 곱으로 나타낼 수 있고 여기서 등가 저항(R) 양단의 전압 VR은 도 7에 도시된 바와 같이 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)와 동상이다.Referring to FIGS. 6 and 7, the voltage across the equivalent resistance R may be represented by V R = RI, that is, the product of the equivalent resistance and the current I flowing through the current measurement target, where both ends of the equivalent resistance R are measured. The voltage of V R is as shown in FIG. It is in phase with the current I flowing through the current measurement target.

도 6과 도 7에 있어서, 등가 인덕터(L) 양단의 전압은 VL=XLI=ωLI, 즉 등가 인덕터(L)의 임피던스와 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)의 곱으로 나타낼 수 있고 등가 인덕터(L)의 임피던스(XL)는 ωL로 표시할 수 있으므로 등가 인덕터(L) 양 단의 전압은 다시 각속도 ω와 인덕턴스(L) 및 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)의 곱으로 표시할 수 있게 된다. 여기서 등가 인덕터(L) 양단의 전압 VL은 도 7에 도시된 바와 같이 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)보다 π/2 [rad] 즉 90도만큼 앞선 위상을 가진다.6 and 7, the voltage across the equivalent inductor L may be expressed as V L = X L I = ωLI, that is, the product of the impedance of the equivalent inductor L and the current I flowing through the current measurement object. Since the impedance X L of the equivalent inductor L can be expressed as ω L, the voltage across the equivalent inductor L is again expressed as the product of the angular velocity ω, the inductance L and the current I flowing through the current measurement object. You can do it. Here, the voltage V L across the equivalent inductor L has a phase that is pi [pi] / 2 [rad], that is, 90 degrees ahead of the current I flowing in the current measurement object, as shown in FIG.

전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)에 대해서 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기가이 출력하는 출력전압(V)을 도 6 및 도 7에 따라서 식으로 표시하면 다음과 같다.The output voltage V output by the electronic current transformer according to the present invention with respect to the current I flowing through the current measurement target is expressed as follows according to FIGS. 6 and 7.

Figure 112007025931326-pat00002
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여기서, VR은 등가 저항(R) 양단의 전압이고, VL은 등가 인덕터(L) 양단의 전압이며, R은 등가 저항(R)의 저항값, XL은 등가 인덕터(L)의 임피던스, ωL은 상기와 같은 등가 인덕터(L)의 임피던스(XL)를 각속도(ω) 및 인덕턴스(L)의 곱으로 변환 표시한 것이다.Here, VR is the voltage across the equivalent resistance (R), VL is the voltage across the equivalent inductor (L), R is the resistance value of the equivalent resistor (R), XL is the impedance of the equivalent inductor (L), ωL is The impedance X L of the equivalent inductor L is converted into the product of the angular velocity ω and the inductance L.

전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)를 도 6 및 도 7에 따라서 식으로 표시하면 다음과 같다.The current I flowing through the current measurement target is expressed by the equation according to FIGS. 6 and 7 as follows.

Figure 112007025931326-pat00003
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한편, 상기 전류 측정 대상에 흐르는 전류(I)와 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차를 Θ로 표시했을 때 위상 오차(Θ)는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.On the other hand, when the phase error between the current (I) flowing in the current measurement target and the output voltage of the electronic current transformer according to the present invention expressed by Θ can be represented by the following equation.

Figure 112007025931326-pat00004
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여기서, Θ는 위상 오차이고, ω는 2πf, f는 상기 전류 측정 대상의 신호 주파수, L은 상기 로고우스키 코일의 인덕턴스, R은 상기 로고우스키 코일의 저항값과 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항의 저항값의 합산 저항값이다.Here, Θ is a phase error, ω is 2πf, f is the signal frequency of the current measurement target, L is the inductance of the Rogoowski coil, R is the resistance value of the Rogoowski coil and the output end of the Rogoowski coil It is the total resistance value of the resistance values of the resistors connected in series.

여기서 만일 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기와 달리 로고우스키 코일의 출력단에 저항이 접속되지 않은 경우에 전류 측정 대상에 흐르는 전류와 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차(Θ)가 산출되는 예를 들어보면 다음과 같다.Here, for example, the phase error (Θ) between the current flowing through the current measurement target and the output voltage of the electronic current transformer when the resistance is not connected to the output terminal of the Rogowski coil, unlike the electronic current transformer according to the present invention is calculated. If you look like this:

전류 측정 대상의 주파수가 60Hz, 인덕턴스가 2mH, 등가 저항값이 180Ω이라면,If the frequency of the current measurement target is 60Hz, the inductance is 2mH, and the equivalent resistance value is 180Ω,

전류 측정 대상에 흐르는 전류와 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차(Θ) 는 tan-1 60×2×3.14×0.002/180 ≒ 0.004 [rad] = 0.2 [도]이고,The phase error Θ between the current flowing in the current measurement object and the output voltage of the electronic current transformer is tan −1 60 × 2 × 3.14 × 0.002 / 180 ≒ 0.004 [rad] = 0.2 [degrees],

전류 측정 대상의 주파수가 1kHz, 인덕턴스가 2mH, 등가 저항값이 180Ω이라면,If the frequency of the current measurement target is 1kHz, the inductance is 2mH, and the equivalent resistance value is 180Ω,

전류 측정 대상에 흐르는 전류와 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차(Θ) 는 tan-1 1000×2×3.14×0.002/180 ≒ 0.070 [rad] = 4.0 [도]가 된다.The phase error Θ between the current flowing through the current measurement object and the output voltage of the electronic current transformer is tan −1 1000 × 2 × 3.14 × 0.002 / 180 ≒ 0.070 [rad] = 4.0 [degrees].

그러나 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기와 같이 로고우스키 코일의 출력단에 출력 측 접속 저항(9), 예컨대 1 kΩ의 저항을 직렬로 접속하여 보정하는 경우,However, when the output side connection resistance 9, for example, a resistance of 1 kΩ is connected in series to the output terminal of the Rogowski coil like the electronic current transformer according to the present invention, the correction is performed.

전류 측정 대상의 주파수가 60Hz, 인덕턴스가 2mH, 등가 저항값이 180+1000Ω이 되고,The frequency of the current measurement target is 60 Hz, the inductance is 2 mH, and the equivalent resistance value is 180 + 1000 Ω.

전류 측정 대상에 흐르는 전류와 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차(Θ) 는 tan-1 60×2×3.14×0.002/1180 ≒ 0.0006 [rad] = 0.03 [도]이고,The phase error Θ between the current flowing through the current measurement object and the output voltage of the electronic current transformer is tan −1 60 × 2 × 3.14 × 0.002 / 1180 ≒ 0.0006 [rad] = 0.03 [degrees]

전류 측정 대상의 주파수가 1kHz, 인덕턴스가 2mH, 등가 저항값이 180+1000Ω이라면,If the frequency of the current measurement target is 1kHz, the inductance is 2mH, and the equivalent resistance value is 180 + 1000Ω,

전류 측정 대상에 흐르는 전류와 전자식 전류 변성기의 출력 전압 간의 위상 오차(Θ) 는 tan-1 1000×2×3.14×0.002/1180 ≒ 0.0100 [rad] = 0.57 [도]가 된다.The phase error Θ between the current flowing through the current measurement object and the output voltage of the electronic current transformer is tan −1 1000 × 2 × 3.14 × 0.002 / 1180 ≒ 0.0100 [rad] = 0.57 [degrees].

이와 같이 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기와 같이 로고우스키 코일의 출력 측에 출력 측 접속 저항(9)을 직렬로 접속함에 의해서 직렬 접속 저항이 없는 경우에 비해서 위상 오차가 약 1/10로 축소됨을 알 수 있다.As described above, by connecting the output side connection resistor 9 to the output side of the Rogowski coil in series, such as the electronic current transformer according to the present invention, the phase error is reduced to about 1/10 compared with the case where there is no series connection resistance. Able to know.

본 발명에 있어서 상기 출력단 접속 저항(9)의 저항값은 바람직하게 2 kΩ 내지 5 kΩ으로 선택하는 것이 좋다. 이와 같이 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 출력단 접속 저항(9)의 저항값이 바람직하게 2 kΩ 내지 5 kΩ으로 선택적으로 결정되는 이유는 2 kΩ 보다 작게 되면 위상 오차가 작아지는 특성이 적 어지고, 5 kΩ보다 크게 되면 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 이후 전자 회로 부분, 예컨대 아날로그 디지털 변환기 및 마이크로 프로세서 등에 전달되는 전류 측정 값의 편차가 커져서 본 발명에 따른 전자식 전류 변성기의 이후 전자 회로 부분에서 전류 측정 출력을 정확히 인식하지 못하는 문제가 있기 때문에 위와 같이 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항의 저항값이 바람직하게 2 kΩ 내지 5 kΩ으로 선택될 수 있다. In the present invention, the resistance value of the output terminal connection resistance 9 is preferably selected from 2 kΩ to 5 kΩ. The reason why the resistance value of the output terminal connection resistance 9 connected in series to the output terminal of the Rogowski coil is preferably selectively determined to be 2 kΩ to 5 kΩ is less than 2 kΩ so that the phase error becomes small. If it is greater than 5 kΩ, the deviation of the current measurement value transmitted to the electronic circuit portion of the electronic current transformer according to the present invention, such as the analog-digital converter and the microprocessor, becomes large so that the electronic circuit portion of the electronic current transformer according to the present invention becomes large. Since there is a problem in that the current measurement output is not correctly recognized, the resistance value of the resistor connected in series to the output terminal of the Rogowski coil may be preferably selected from 2 kΩ to 5 kΩ.

상술한 바와 같이, 전류 측정 대상의 주파수 변화 특히 고주파가 되어도 위상 오차가 최소화되어 안정적으로 전류에 따른 전압 출력을 제공하는 전자식 전류 변성기를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, even when the frequency change of the current measurement target, especially high frequency, the phase error is minimized, thereby providing an electronic current transformer that provides a stable voltage output according to the current.

Claims (6)

전자식 전류 변성기에 있어서,In the electronic current transformer, 전류 측정 대상이 중심을 통과하도록 한 공심 코어에 권선을 감아 구성되고, 상기 전류 측정 대상의 전류에 따른 출력전압을 제공하는 로고우스키 코일; 및Rogousuki coil is configured to wind the winding around the core core so that the current measuring object passes through the center, and provides an output voltage according to the current of the current measuring object; And 상기 로고우스키 코일의 인덕턴스 성분에 의해 발생하는 상기 전자식 전류 변성기의 출력전압과 상기 전류 측정 대상의 전류 간의 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되고 상기 로고우스키 코일의 등가 인덕터의 임피던스보다 큰 저항값을 갖는 저항;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.In order to minimize the phase error between the output voltage of the electronic current transformer and the current of the current measurement object generated by the inductance component of the Rogoowski coil, the Rogousuki coil is connected in series to the output terminal of the Rogoowski coil. And a resistor having a resistance value greater than the impedance of the equivalent inductor of the coil. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 오차는 다음과 같은 식, 즉 The method of claim 1, wherein the phase error is
Figure 112007025931326-pat00005
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 여기서, Θ는 위상 오차이고, ω는 2πf, f는 상기 전류 측정 대상의 신호 주파수, L은 상기 로고우스키 코일의 권선을 감음으로 발생하는 인덕턴스, R은 상기 로고우스키 코일의 상기 권선자체가 가진 저항값과 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되는 저항이 갖는 저항값의 합산 저항값, 에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.Here, Θ is a phase error, ω is 2πf, f is the signal frequency of the current measurement target, L is the inductance generated by winding the Rogosky coil winding, R is the winding itself of the Rogosky coil And the resistance value of the excitation resistance and the resistance value of the resistance connected in series to the output terminal of the Rogowski coil. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 저항의 저항값은 2 kΩ 내지 5 kΩ인 것을 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.The resistance value of the resistor is an electronic current transformer, characterized in that 2 kΩ to 5 kΩ. 전자식 전류 변성기에 있어서,In the electronic current transformer, 전류 측정 대상이 중심을 통과하도록 한 공심 코어에 권선을 감아 구성되고, 상기 전류 측정 대상의 전류에 따른 출력전압을 제공하는 로고우스키 코일; 및Rogousuki coil is configured to wind the winding around the core core so that the current measuring object passes through the center, and provides an output voltage according to the current of the current measuring object; And 상기 전자식 전류 변성기의 출력전압과 상기 전류 측정 대상의 전류 간의 위상 오차를 최소화하기 위해서, 상기 로고우스키 코일의 출력단에 직렬로 접속되고 상기 로고우스키 코일의 등가 인덕터의 임피던스보다 큰 저항값을 갖는 저항;In order to minimize the phase error between the output voltage of the electronic current transformer and the current of the current measurement target, it is connected in series to the output terminal of the Rogoowski coil and has a resistance value greater than the impedance of the equivalent inductor of the Rogoowski coil. resistance; 상기 로고우스키 코일 및 상기 저항을 외부로부터 전기적으로 절연되도록 내장하는 절연 몰딩 부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.And an insulating molding part for embedding the Rogoowski coil and the resistor to be electrically insulated from the outside. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 절연 몰딩 부는 에폭시(Epoxy)를 주조하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.The insulation molding unit is an electronic current transformer, characterized in that by casting the epoxy (Epoxy). 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 로고우스키 코일이 상기 저항을 통해 접속되고 상기 절연 몰딩 부의 외부로 노출되며, 상기 전류 측정 대상의 전류에 따른 출력전압의 신호를 외부로 출력하기 위한 출력단자가 추가하여 구성되는 특징으로 하는 전자식 전류 변성기.The Rogowski coil is connected through the resistor and exposed to the outside of the insulating molding part, and an output terminal for outputting a signal of an output voltage according to the current of the current measurement target to the outside is configured to have an electronic current. Transformer.
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