JPH08152448A - 三相交流の零相電流測定回路 - Google Patents
三相交流の零相電流測定回路Info
- Publication number
- JPH08152448A JPH08152448A JP6316068A JP31606894A JPH08152448A JP H08152448 A JPH08152448 A JP H08152448A JP 6316068 A JP6316068 A JP 6316068A JP 31606894 A JP31606894 A JP 31606894A JP H08152448 A JPH08152448 A JP H08152448A
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- Japan
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- phase
- current
- conductors
- zero
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、簡単な装置構成で、残留電流の発
生を抑えるとともに、電磁誘導作用を受けず、高い絶縁
耐力をもち、化学的安定性に優れた、三相交流の零相電
流測定回路を提供することにある。 【構成】 軸中心線が正三角形に配設されるように三相
交流回路の導体を置く。これら導体の正三角形の中心
に、これら導体に流れる電流が作る磁界に対して９０度
の角度がもたれる方向を向きかつソースとドレインを結
ぶ中心線がこれら導体と平行になるように配置された光
ＣＴのセンサーをもつ。
生を抑えるとともに、電磁誘導作用を受けず、高い絶縁
耐力をもち、化学的安定性に優れた、三相交流の零相電
流測定回路を提供することにある。 【構成】 軸中心線が正三角形に配設されるように三相
交流回路の導体を置く。これら導体の正三角形の中心
に、これら導体に流れる電流が作る磁界に対して９０度
の角度がもたれる方向を向きかつソースとドレインを結
ぶ中心線がこれら導体と平行になるように配置された光
ＣＴのセンサーをもつ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ＣＴを用いた、三相
交流回路の零相電流測定回路に関する。
交流回路の零相電流測定回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の零相電流測定回路は、零相変流器
ＺＣＴ一台または変流器ＣＴを三台使用することによ
り、三相交流の零相電流を測定している。以下図５によ
りＺＣＴを使用した三相交流の零相電流測定回路を説明
する。図５（ａ）に示す回路おいて、三相一次電流ベク
トルを図５（ｂ）のようなＩa 、Ｉb 、Ｉc とし、二次
の巻数をＮとすると、負担抵抗Ｒg には各一次電流の１
／Ｎのベクトル和Ｉ2 が流れる。式で表すと式（１）で
表すことができる。 Ｉ2 ＝（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）／Ｎ ・・・（１） ここで、式（１）の（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）は対称座標法
でいう零相電流３Ｉ0 だから、Ｉ2 は式（２）のように
なる。 Ｉ2 ＝（３Ｉ0 ）／Ｎ ・・・（２） 即ち、Ｉ2 の読みを（Ｎ／３）倍することにより、零相
電流を測定できる。また、三相電流に零相分が含まれて
いないときは、二次側には電流は流れない。最近、電磁
無誘導性、電気絶縁性、化学的安定性等を特徴とした光
ＣＴにより、一線の電流を測定することが知らされてい
るが、三相交流の零相電流を測定するための回路は、知
られていない。
ＺＣＴ一台または変流器ＣＴを三台使用することによ
り、三相交流の零相電流を測定している。以下図５によ
りＺＣＴを使用した三相交流の零相電流測定回路を説明
する。図５（ａ）に示す回路おいて、三相一次電流ベク
トルを図５（ｂ）のようなＩa 、Ｉb 、Ｉc とし、二次
の巻数をＮとすると、負担抵抗Ｒg には各一次電流の１
／Ｎのベクトル和Ｉ2 が流れる。式で表すと式（１）で
表すことができる。 Ｉ2 ＝（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）／Ｎ ・・・（１） ここで、式（１）の（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）は対称座標法
でいう零相電流３Ｉ0 だから、Ｉ2 は式（２）のように
なる。 Ｉ2 ＝（３Ｉ0 ）／Ｎ ・・・（２） 即ち、Ｉ2 の読みを（Ｎ／３）倍することにより、零相
電流を測定できる。また、三相電流に零相分が含まれて
いないときは、二次側には電流は流れない。最近、電磁
無誘導性、電気絶縁性、化学的安定性等を特徴とした光
ＣＴにより、一線の電流を測定することが知らされてい
るが、三相交流の零相電流を測定するための回路は、知
られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、三相電流に
零相分が含まれていないとき、二次側には電流は流れな
いはずであるが、上記ＺＣＴによる計測では、若干の電
流が流れる。これは、一次導体と鉄心の幾何学的配置、
鉄心特性の不均一性により出力が発生するためである。
この二次側に流れる電流が残留電流である。残留電流を
少なく抑えるには、鉄心の材質を高透磁率のニッケル鋼
板とし、二次巻線を多くする（あまり多くすると零相電
流のレベルが低くなる）ことが必要である。また、二次
側の測定回路は電線のため、シールド等の対策を施して
一次回路をはじめその他の回路からの電磁誘導作用を防
いだり、鉄心と二次巻線を一次巻線に対して絶縁耐力を
もたせるとともに、銅・鉄・絶縁材料の酸化防止等の化
学的安定性を考慮して製作する必要がある。そこで、本
発明の目的は、簡単な装置構成で、残留電流の発生を抑
えるとともに、電磁誘導作用を受けず、高い絶縁耐力を
もち、化学的安定性に優れた、三相交流の零相電流測定
回路を提供することにある。
零相分が含まれていないとき、二次側には電流は流れな
いはずであるが、上記ＺＣＴによる計測では、若干の電
流が流れる。これは、一次導体と鉄心の幾何学的配置、
鉄心特性の不均一性により出力が発生するためである。
この二次側に流れる電流が残留電流である。残留電流を
少なく抑えるには、鉄心の材質を高透磁率のニッケル鋼
板とし、二次巻線を多くする（あまり多くすると零相電
流のレベルが低くなる）ことが必要である。また、二次
側の測定回路は電線のため、シールド等の対策を施して
一次回路をはじめその他の回路からの電磁誘導作用を防
いだり、鉄心と二次巻線を一次巻線に対して絶縁耐力を
もたせるとともに、銅・鉄・絶縁材料の酸化防止等の化
学的安定性を考慮して製作する必要がある。そこで、本
発明の目的は、簡単な装置構成で、残留電流の発生を抑
えるとともに、電磁誘導作用を受けず、高い絶縁耐力を
もち、化学的安定性に優れた、三相交流の零相電流測定
回路を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸中心線が正
三角形に配設された三相交流回路の導体と、これら導体
の正三角形の中心に、これら導体に流れる電流が作る磁
界に対して９０度の角度がもたれる方向を向きかつソー
スとドレインを結ぶ中心線がこれら導体と平行になるよ
うに配置することを、特徴とするものである。
三角形に配設された三相交流回路の導体と、これら導体
の正三角形の中心に、これら導体に流れる電流が作る磁
界に対して９０度の角度がもたれる方向を向きかつソー
スとドレインを結ぶ中心線がこれら導体と平行になるよ
うに配置することを、特徴とするものである。
【０００５】
【作用】このようにすると、光センサーが配置される点
の磁界は、三相交流回路に流れる電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc
からの距離が等しいために、残留電流を抑えられると同
時に、一つの光センサーでＩa 、Ｉb 、Ｉc の和、即ち
（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）＝３Ｉ0 を測定することができ
る。光ＣＴは、光センサーと信号伝送路に光ファイバー
を使用するので、ノイズ等の電磁誘導作用を受けず、ま
た高い絶縁性と化学的安定性確保できる。
の磁界は、三相交流回路に流れる電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc
からの距離が等しいために、残留電流を抑えられると同
時に、一つの光センサーでＩa 、Ｉb 、Ｉc の和、即ち
（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）＝３Ｉ0 を測定することができ
る。光ＣＴは、光センサーと信号伝送路に光ファイバー
を使用するので、ノイズ等の電磁誘導作用を受けず、ま
た高い絶縁性と化学的安定性確保できる。
【０００６】
【実施例】先ず、光ＣＴは、どのようにして導体を流れ
る電流を計測しているか、説明する。導体に電流が流れ
ることによって生じる磁界の強さは、電流の大きさに比
例し、電流からの距離に反比例すると知られている。ア
ンペアの周回積分の法則によれば、電流Ｉが作る磁界Ｈ
は、電流Ｉと距離ｒ上の円周上ではどこでも磁界の大き
さは一定である。式で表すと式（３）のようになる。 電流Ｉ＝（２πｒ）Ｈ ・・・（３） ここで、距離ｒは電流センサーを設置したときに決まる
値であるから、磁界Ｈを光ファイバー磁界センサーによ
り計測すれば、電流Ｉを求めることができる。即ち、光
ＣＴのセンサーは、磁界を測定しているが、光電変換部
でこの磁界の値と設置したときの距離を演算して、電流
を求めている。これが、光ＣＴの動作原理である。
る電流を計測しているか、説明する。導体に電流が流れ
ることによって生じる磁界の強さは、電流の大きさに比
例し、電流からの距離に反比例すると知られている。ア
ンペアの周回積分の法則によれば、電流Ｉが作る磁界Ｈ
は、電流Ｉと距離ｒ上の円周上ではどこでも磁界の大き
さは一定である。式で表すと式（３）のようになる。 電流Ｉ＝（２πｒ）Ｈ ・・・（３） ここで、距離ｒは電流センサーを設置したときに決まる
値であるから、磁界Ｈを光ファイバー磁界センサーによ
り計測すれば、電流Ｉを求めることができる。即ち、光
ＣＴのセンサーは、磁界を測定しているが、光電変換部
でこの磁界の値と設置したときの距離を演算して、電流
を求めている。これが、光ＣＴの動作原理である。
【０００７】また、三本の導体を図４に示すように、任
意の位置に配設した場合、点ｘでの磁界Ｈを考える。そ
れぞれ導体には三相交流の電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc が流れ
ている。Ｉa が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
a は、Ｉa とｘの距離をｒaとすると Ｈa ＝Ｉa ／（２πｒa ） ・・・（４） となる。Ｉb が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
b は、Ｉb とｘの距離をｒb とすると Ｈb ＝Ｉb ／（２πｒb ） ・・・（５） となる。Ｉc が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
c は、Ｉc とｘの距離をｒc とすると Ｈc ＝Ｉc ／（２πｒc ） ・・・（６） となる。点ｘでの磁界Ｈは、 Ｈ＝Ｈa ＋Ｈb ＋Ｈc ・・・（７） ＝ Ｉa ／（２πｒa ） ＋Ｉb ／（２πｒb ） ＋Ｉc ／（２πｒc ） ・・・（８） となる。
意の位置に配設した場合、点ｘでの磁界Ｈを考える。そ
れぞれ導体には三相交流の電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc が流れ
ている。Ｉa が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
a は、Ｉa とｘの距離をｒaとすると Ｈa ＝Ｉa ／（２πｒa ） ・・・（４） となる。Ｉb が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
b は、Ｉb とｘの距離をｒb とすると Ｈb ＝Ｉb ／（２πｒb ） ・・・（５） となる。Ｉc が流れることによって点ｘに生ずる磁界Ｈ
c は、Ｉc とｘの距離をｒc とすると Ｈc ＝Ｉc ／（２πｒc ） ・・・（６） となる。点ｘでの磁界Ｈは、 Ｈ＝Ｈa ＋Ｈb ＋Ｈc ・・・（７） ＝ Ｉa ／（２πｒa ） ＋Ｉb ／（２πｒb ） ＋Ｉc ／（２πｒc ） ・・・（８） となる。
【０００８】以下本発明の一実施例を図１と図２を参照
して説明する。図１は、導体の斜め方向から見た図で、
図２は、導体の軸線に垂直な断面図である。三本の導体
配置は互いに平行にかつそれらの軸線が正三角形に配設
されていて、その中心に光センサーが設けてある。光セ
ンサーの据え付け方向は、導体に流れる電流が作る磁束
と９０度の角度がもたれる方向を向き、なおかつソース
とドレインを結ぶ中心線が導体と平行になるように光セ
ンサーを配置する。即ち、導体の軸と光センサーの軸を
同じ向きにする。光電変換部は、光センサーからの光信
号を電気信号に変換している。光電変換部と光センサー
は光ファイバーケーブルにより信号伝送している。図４
で示される三本の導体を、正三角形に配置し、光センサ
ーを導体の中心に設け、この距離を式（９）の如くｒと
すれば、導体の中心点の磁界Ｈは式（８）から式（１
０）のようになる。 ｒ＝ｒa ＝ｒb ＝ｒc ・・・（９） Ｈ＝（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）／（２πｒ）・・・（１０） このように、零相電流に比例した磁界を得ることができ
る。この磁界を光センサーで受け取り、光ファイバーに
より光電変換部へ信号伝送する。光電変換部では、光信
号から電気信号に変換するとともに、磁界と距離から零
相電流をを算出している。
して説明する。図１は、導体の斜め方向から見た図で、
図２は、導体の軸線に垂直な断面図である。三本の導体
配置は互いに平行にかつそれらの軸線が正三角形に配設
されていて、その中心に光センサーが設けてある。光セ
ンサーの据え付け方向は、導体に流れる電流が作る磁束
と９０度の角度がもたれる方向を向き、なおかつソース
とドレインを結ぶ中心線が導体と平行になるように光セ
ンサーを配置する。即ち、導体の軸と光センサーの軸を
同じ向きにする。光電変換部は、光センサーからの光信
号を電気信号に変換している。光電変換部と光センサー
は光ファイバーケーブルにより信号伝送している。図４
で示される三本の導体を、正三角形に配置し、光センサ
ーを導体の中心に設け、この距離を式（９）の如くｒと
すれば、導体の中心点の磁界Ｈは式（８）から式（１
０）のようになる。 ｒ＝ｒa ＝ｒb ＝ｒc ・・・（９） Ｈ＝（Ｉa ＋Ｉb ＋Ｉc ）／（２πｒ）・・・（１０） このように、零相電流に比例した磁界を得ることができ
る。この磁界を光センサーで受け取り、光ファイバーに
より光電変換部へ信号伝送する。光電変換部では、光信
号から電気信号に変換するとともに、磁界と距離から零
相電流をを算出している。
【０００９】以上の結果より、電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc と
中心点の磁気的結合は、鉄心等の磁性体を使用していな
いので、製作時に生じる鉄心の据え付け誤差や、磁気特
性のばらつきの影響がなく、また光センサーは非磁性体
材料のため、電流が作る磁界を乱すことがないため、残
留電流を抑え、誤差の少ない測定をすることができる。
中心点の磁気的結合は、鉄心等の磁性体を使用していな
いので、製作時に生じる鉄心の据え付け誤差や、磁気特
性のばらつきの影響がなく、また光センサーは非磁性体
材料のため、電流が作る磁界を乱すことがないため、残
留電流を抑え、誤差の少ない測定をすることができる。
【００１０】また、図３のように、導体の軸を三角錘の
形に配設した場合であっても、電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc か
らの距離が等しいため零相電流に比例した磁界を得るこ
とができるため、この磁界と距離から零相電流の算出は
可能である。
形に配設した場合であっても、電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc か
らの距離が等しいため零相電流に比例した磁界を得るこ
とができるため、この磁界と距離から零相電流の算出は
可能である。
【００１１】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、極めて容易な導体配置、光センサー配置で三相回路
の零相電流を誤りなく測定できるとともに、従来の零相
ＣＴやＣＴ三台に比べ小型軽量化され、実用的には極め
て有効である。
ば、極めて容易な導体配置、光センサー配置で三相回路
の零相電流を誤りなく測定できるとともに、従来の零相
ＣＴやＣＴ三台に比べ小型軽量化され、実用的には極め
て有効である。
【図１】本発明の実施例の零相電流回路を、導体の斜め
方向からみた斜視図である。
方向からみた斜視図である。
【図２】本発明の実施例の零相電流回路を、導体の軸方
向からみた平面図である。
向からみた平面図である。
【図３】本発明の実施例の零相電流回路を、導体の軸を
三角錘の形に配設した場合の斜視図である。
三角錘の形に配設した場合の斜視図である。
【図４】三本の導体を任意の位置に配設した状態を、導
体の軸方向からみた平面図である。
体の軸方向からみた平面図である。
【図５】従来の零相電圧検出回路を示す回路図である。
Ｉa Ａ相電流ベクトル Ｉb Ｂ相電流ベクトル Ｉc Ｃ相電流ベクトル Ｉ2 Ｉa とＩb とＩc のベクトル和 Ｎ 零相変流器の二次巻数 Ｒg 負担抵抗 ｒ 導体とセンサーとの距離
Claims (1)
- 【請求項１】 軸中心線が正三角形に配設された三相交
流回路の導体と、これら導体の正三角形の中心に、これ
ら導体に流れる電流が作る磁界に対して９０度の角度が
もたれる方向を向きかつソースとドレインを結ぶ中心線
がこれら導体と平行になるように配置された光ＣＴのセ
ンサーと、からなる三相交流の零相電流測定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6316068A JPH08152448A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 三相交流の零相電流測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6316068A JPH08152448A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 三相交流の零相電流測定回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152448A true JPH08152448A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=18072912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6316068A Pending JPH08152448A (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 三相交流の零相電流測定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08152448A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017001954T5 (de) | 2016-05-16 | 2019-01-03 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Stromdetektionsvorrichtung und damit ausgestattete Leistungsumsetzungsvorrichtung |
| JP2022021850A (ja) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | 株式会社Soken | 電流センサ |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP6316068A patent/JPH08152448A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017001954T5 (de) | 2016-05-16 | 2019-01-03 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Stromdetektionsvorrichtung und damit ausgestattete Leistungsumsetzungsvorrichtung |
| US10564187B2 (en) | 2016-05-16 | 2020-02-18 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Current detection device including a current sensor to detect magnetic field vectors |
| JP2022021850A (ja) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | 株式会社Soken | 電流センサ |
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