JPH0614112B2 - 電流測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電線に流れている電流を電線を切断すること
なく、活線のまま測定する電流測定装置に関し、更に詳
しくは、電線路への装着が容易で、且つ、変流器部に可
動部分を有しないＵ字形解放鉄心を用いた電流測定装置
に関する。

（従来の技術） Ｕ字形解放鉄心を用いた変流器によって、電線を流れる
電流をピックアップし、電線を切断することなく電流測
定を行う電線路用電流測定装置は、従来より公知であ
る。

このような構成の電流測定装置は、電線路への装着が容
易であり、又、電線路に対して非接触で簡便に電流測定
が行えることから、高圧回路において、大電流の測定を
行う場合に特に有効で、これまで長い間利用されてき
た。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、Ｕ字形解放鉄心を用いた変流器は、鉄心
のエアギャップ（air gap）が極端に大きいために、等
価的な励磁電流が大きい。このため５０Ｈｚと６０Ｈｚ
の商用周波数を指定しないと周波数誤差が大きくなるう
えに、第３高調波等にも感度が大幅に変化するため、こ
れが波形誤差となる等の問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、周波数特性を改善すると共に、波形歪を改善
し、測定精度の高い電流側測定装置を実現することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、互いに対向する両
脚にそれぞれコイルが設けられたＵ字形解放鉄心を用い
た変流器部と、前記両脚に挟まれた位置にある電線から
発生する磁束によって各コイルに誘起する起電力が加算
されて印加される積分器とからなり、積分器の出力信号
から電線を流れる電流を知るようにしたことを特徴とす
るものである。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明装置の原理的な構成ブロック図であり、
第２図は斜視図である。これらの図において、１はＵ字
形解放鉄心（空芯を含む）を用いた変流器部分で、互い
に対向する両脚にコイル１１，１２が設けられ、両脚中
央のマークｍ_１，ｍ_２を結ぶ線上位置に電線２が通るよ
うに構成されている。この変流器部分１は、第２図に示
すように可動するクリップ機構の無い構造となってい
る。

３はコイル１１，１２からの信号ｅ_０を積分し、電線２
を流れる電流ｉに比例した信号を出力する積分器であ
る。ここで、互いに対向して配置される２つのコイル１
１，１２は、２つのコイル１１，１２によって挟まれた
内側に位置する電線２から発生する磁束Φによる起電力
ｅ_１，ｅ_２が互いに和の形（ｅ_１＋ｅ_２）となり、２つ
のコイル１１，１２の外側に位置する電線２１から発生
する磁束による起電力ｅ_１１，ｅ_２１に対しては差の形
（ｅ_１１−ｅ_２１）となるように直列に接続され、前述
の和信号（ｅ_１＋ｅ_２）が積分器３に印加されるように
なっている。

４は測定電流値を指示する指示計で、ここではディジタ
ル値で表示するようになっている。尚、この場合、積分
器３の出力はＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変
換されるものとする。

このように構成した装置の動作を説明すれば以下の通り
である。測定に先だって、被測定電流ｉが流れている電
線２を、第２図に示すように変流器部分１の両脚中央に
位置させる。この場合、電線２を流れる電流ｉによって
生じた磁束φは、第１図破線に示すように２つのコイル
１１，１２に交差し、各コイル１１，１２には（１）
式，（２）式で表わされるような電圧ｅ_１，ｅ_２が誘起
する。

ｅ_１＝Ｋ_１・（ｄφ／dt）・ｎ_１ …（１） ｅ_２＝Ｋ_２・（ｄφ／dt）・ｎ_２ …（２） 但し、ｋ_１，ｋ_２は定数、ｎ_１，ｎ_２はコイル１１，１
２の巻数 （１），（２）式において、定数ｋ_１，ｋ_２は各コイル
１１，１２の相対関係を等しくすることによりｋ_１＝ｋ
_２＝ｋとなり、又、各コイル１１，１２の巻数ｎ_１，ｎ
_２の和ｎ_１＋ｎ_２をＮとすれば、積分器３への入力信号
eiは（３）式の通りとなる。

ei＝ｅ_１＋ｅ_２ ＝Ｋ・（ｄφ／dt）・（ｎ_１＋ｎ_２） ＝Ｋ．（ｄφ／dt）・Ｎ …（３） 積分器３はこの入力信号eiを積分し、（４）式に表わさ
れるような出力信号ｅ_０を得る。

ｅ_０＝∫ei dt ＝∫Ｋ．（ｄφ／dt）・Ｎdt ＝Ｋ・φ・Ｎ …（４） （４）式において、磁束φは電流ｉに比例しているの
で、結局積分器３の出力信号ｅ_０は、（５）式の通りと
なり、これより被測定電流ｉを知ることができる。又、
その信号波形は被測定電流ｉと同波形となり、波形歪を
小さくすることができる。

ｅ_０＝Ｋ_０・ｉ …（５） 但し、Ｋ_０は定数 第３図は、本発明装置の具体的な回路例を示す接続図で
ある。この回路例において、コイル１１，１２はそれぞ
れ空芯に巻回したものであり、積分器３は、コンデンサ
Ｃ_１，抵抗Ｒ_１，Ｒ_２及び増幅器ＯＰ_１で構成してあ
る。又、積分器３の出力は実効値変換回路５を通すこと
によって、実効値を得るようにし、Ａ／Ｄ変換器６を介
して指示計４で、電流ｉの実効値を表示している。

第４図は、第３図において各回路定数を以下のように選
定した場合の周波数特性である。

Ｃ_１＝１μＦ Ｒ_１＝１ＫΩ、Ｒ_２＝１００ＫΩ ｅ_０＝１０００ｍＶ／１０Ａ コイル１１，１２の巻数ｎ_１，ｎ_２ ｎ_１＝ｎ_２＝１５０００ｔ コイル１１と１２の距離ｌ＝２０mm この実験結果から明らかなように、本発明装置によれ
ば、４０Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数範囲において、測定
誤差をフルスケールに対して±０．５％以内とすること
ができ、又、５０Ｈｚと６０Ｈｚの差は０．１％とする
ことができ、良好な結果が得られている。

尚、上記の実施例では、各コイル１１，１２からの和信
号ｅ_１＋ｅ_２を直接積分器に印加するようにしたが、和
信号のレベルが小さいような場合には、演算増幅器で増
幅後、積分器に印加するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば簡単な回路
構成で、周波数特性及び波形歪を改善でき、測定制度の
高い電流測定装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の原理的な構成ブロック図、第２図
は斜視図、第３図は具体的な回路例を示す接続図、第４
図は周波数特性を示す線図である。 １……変流器部、２……電線 ３……積分器、 ４……指示計 ５……実効値変換回路 ６……Ａ／Ｄ変換器 １１，１２…コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する両脚にそれぞれコイルが設
   けられたＵ字形開放鉄心を用いた変流器部と、前記両脚
   に挟まれた位置にある電線から発生する磁束によって各
   コイルに誘起する起電力が加算されて印加されるコンデ
   ンサと非反転端子の入力側には抵抗が無く且つ該コンデ
   ンサが接続される演算増幅器とよりなる積分器で構成さ
   れ、この積分器の出力信号から電線を流れる電流を知る
   ようにした電流測定装置。