JPH0829456A - 補償原理に基づく電流センサ - Google Patents

補償原理に基づく電流センサ

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JPH0829456A
JPH0829456A JP7183287A JP18328795A JPH0829456A JP H0829456 A JPH0829456 A JP H0829456A JP 7183287 A JP7183287 A JP 7183287A JP 18328795 A JP18328795 A JP 18328795A JP H0829456 A JPH0829456 A JP H0829456A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に大電流を検出するために適した、補償原
理に基づく電流センサを構成する。 【構成】 変流器の二次巻線が少なくとも２つの部分巻
線８、９に分割され、これらの部分巻線は増幅装置５内
のそれぞれ異なる増幅器１０、１１から給電され、その
結果例えば供給電圧の対称負荷により、部分巻線８、９
の内部抵抗が同一かつ成端抵抗７の抵抗値が同一のとき
２倍の大きさの補償電流が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、被測定電流が流れる
一次巻線によって磁心に生ずる磁界が二次巻線内の補償
電流によって補償され、この補償電流を制御するために
前記磁界によって影響を受ける少なくとも１つのセンサ
が零磁束からの偏差を検出し、この測定値を評価回路を
介して増幅装置に供給して補償電流を形成させ、他方で
は増幅装置の出力側に二次巻線が成端抵抗に直列に接続
され、これにより成端抵抗に被測定電流に比例する電圧
が印加されるようにした、特に直流及び交流電流を測定
するための補償原理に基づく電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような補償原理に基づく電流センサ
は例えばヨーロッパ特許第３５６２４８号明細書から公
知である。この公知の電流センサの基本回路は図１に示
されている。この回路において被測定電流は、磁心２並
びにこの磁心２の磁束を測定するセンサ３を有する変流
器の一次巻線１を流れる。
【０００３】ヨーロッパ特許第３５６２４８号において
はセンサ３は矩形状の磁化特性を有する飽和制御された
変流器からなる。原理的にはしかし磁界に対する任意の
センサ、例えばホールセンサ、巻線を備えたアモルファ
ス条片等が使用される。センサ３の出力電圧は後置接続
された評価回路４において評価され、その出力側は増幅
装置５の入力側に接続されている。増幅装置５の出力側
は変流器の二次巻線６及び成端抵抗７を介して接地され
ている。
【０００４】この回路の作用は次のとおりである。即
ち、被測定電流は一次巻線１を介して磁心２に磁束を発
生させ、この磁束はセンサ３によって検出される。セン
サ３に後置接続された評価回路４は磁心２の磁界の大き
さ及び方向に関係した信号を増幅装置５に供給し、この
増幅装置により二次巻線６に補償電流が流される。補償
電流はこの場合その磁界が磁心２の磁界を補償する方向
に向けられている。二次巻線６の電流は磁心２の磁界が
零になるまでの間センサ３によって変化される。従って
二次巻線６の電流は一次巻線１の被測定電流の瞬時値の
基準となり、それにより直流並びに交流電流が検出され
る。この電流はさらに成端抵抗７を介して流れ、この抵
抗で電流センサの出力電圧Ｕａが降下する。この出力電
圧はその大きさ及び位相状態において一次巻線１の被測
定電流に相当する。
【０００５】この出力電圧Ｕａは被測定電流の電流方向
に関係して正或いは負の値をとるので、その方向に関連
して、電流は増幅装置５の供給電圧の正極＋から二次巻
線６及び成端抵抗７を介して流れるか、一次巻線１の電
流方向が逆の場合、増幅装置５の負極−から供給され
る。
【０００６】この構成において最大出力電圧Ｕａは増幅
装置５の供給電圧の大きさ並びに成整抵抗７の抵抗値及
び二次巻線６の内部抵抗の抵抗値に関係する。特に比較
的大きな電流を測定しようとするときには、二次巻線６
は多数のターンを持たなければならず、従ってその内部
抵抗も必然的に増大する。さらに増幅装置５の供給電圧
は任意には上げることができないので、例えば電気自動
車の電流回路中に発生するような非常に大きな電流を測
定するためには、二次巻線６に比較的太い線を使用して
その内部抵抗を減少させるか、成端抵抗７を小さくしな
ければならない。前者の場合一次巻線１及び二次巻線６
を備えた変流器が比較的大きくなるとういう欠点を伴
う。後者の手段は二次巻線６中の補償電流を発生するた
めに必要な損失電力が大きくなるという欠点を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、こ
のような補償原理に基づく電流センサを、同一の被測定
電流において電流センサの容積を減少させることがで
き、もしくは同一設計においてより高い補償電流を可能
にするように改善し、変流器の容積が同一でかつその感
度が同一のときに一次巻線１において少なくとも２倍の
最大電流を検出しかつ正確に補償できるようにすること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、この発明に
よれば、二次巻線が少なくとも２つの部分巻線からな
り、その巻線端が増幅装置に接続され、各部分巻線が補
償電流を供給するそれぞれの増幅器に後置接続されるよ
うにすることにより解決される。なおその他の実施態様
並びに増幅装置５の構成に対する特別な実施態様はその
他の請求項に記載されている。
【０００９】
【実施例】以下図２ないし図４についてこの発明の実施
例を詳細に説明する。
【００１０】図２ないし図４において図１と同じ部分は
同一の符号で示している。被測定電流はこの場合も変流
器の一次巻線１を流れ、磁心２の磁束はセンサ３におい
て検出され、評価回路４を介して増幅装置５に供給され
る。
【００１１】図１において６で示される二次巻線は、図
２においては２つの部分巻線８及び９に分割されてい
る。部分巻線８の一端は増幅装置５内において増幅器１
０の出力側に接続されている。他方の巻線端は成端抵抗
７を介して第二の部分巻線９の第一の巻線端に接続され
ている。部分巻線９の第二の巻線端は増幅装置５内の反
転１１の出力側に接続され、反転１１の入力側は増幅器
１０の出力側に接続されている。被測定電流ｉ１が図示
の電流方向のときは、電流は例えば増幅器１０の供給電
圧の正極＋から部分巻線８を介して流れる。増幅器１０
の出力側のこの極性においては反転１１は供給電圧の負
極−から反転の出力側への接続が行われるように作用す
る。従って電流は増幅器１０の正の極＋から両部分巻線
８及び９並びに成端抵抗７を介して反転１１の供給電圧
の負極−に流れる。それ故図１による公知の回路に対し
て供給電圧が同一の大きさのときは、補償電流を発生す
るための２倍の電圧が得られ、２倍の最大電流が測定さ
れるか、成端抵抗７の大きさが同一ならば２倍の出力電
圧Ｕａが得られる。
【００１２】被測定電流の方向が逆になると、それに応
じて電流は供給電圧の正極＋から反転１１、部分巻線８
及び９、成端抵抗７を介して増幅器１０の供給電圧の負
極−に流れる。それ故図１による公知の回路とは異な
り、被測定電流の電流方向とは無関係に、常に供給電圧
は対称的に負荷される。
【００１３】図３による装置は図２の実施例とは異な
り、唯一のセンサ３の代わりに２つのセンサ１２と１３
とが設けられ、これらのセンサは各々１つの評価回路１
４もしくは１５を介して増幅装置５内の増幅器１６もし
くは１７を制御する。この場合も供給電圧が対称に負荷
され、従って２倍の大きさの最大電流が検出されるかも
しくは電流センサの容積が減少されるように構成されて
いる。
【００１４】図４は、１つのセンサ３と、これに接続さ
れた評価回路４及び部分巻線８に給電する増幅器１０を
備えた構成を示す。部分巻線８はこの場合電流コンバー
タ１９内の測定抵抗１８と直列に接続されている。測定
抵抗１８における電圧降下は電流コンバータ１９内にお
いて補償電流の大きさ及び方向を検出するために使われ
ている。この電圧降下は、従って、１つ或いは複数の他
の増幅器を介して他の部分巻線、例えば部分巻線９に給
電するのに適している。被測定電流に比例する出力電圧
Ｕａを発生させるためには、これらの部分巻線のただ１
つのみが電流センサの成端抵抗７に接続されれば良い。
この場合出力電圧Ｕａは接地基準とされる。
【００１５】電流センサが制御回路の一部を構成する場
合には、成端抵抗７の代わりに後置接続される制御段の
内部抵抗を使用することも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】補償原理に基づく電流センサの公知の回路図。
【図２】この発明による電流センサの一実施例の回路
図。
【図３】この発明による電流センサの異なる一実施例の
回路図。
【図４】この発明による電流センサのさらに異なる一実
施例の回路図。
【符号の説明】
１ 変流器の一次巻線 ２ 変流器の磁心 ３ センサ ４ 評価回路 ５ 増幅装置 ６ 変流器の二次巻線 ７ 成端抵抗 ８、９ 部分巻線 １０、１１ 増幅器 １２、１３ センサ １４、１５ 評価回路 １６、１７ 増幅器 １８ 測定抵抗 １９ 電流コンバータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定電流が流れる一次巻線（１）によ
    って磁心（２）に生ずる磁界が二次巻線（６）内の補償
    電流によって補償され、この補償電流を制御するために
    前記磁界によって影響を受ける少なくとも１つのセンサ
    （３）が零磁束からの偏差を検出し、この測定値を評価
    回路（４）を介して増幅装置（５）に供給して補償電流
    を形成させ、他方では増幅装置（５）の出力側に二次巻
    線（６）が成端抵抗（７）に直列に接続され、これによ
    り成端抵抗（７）に被測定電流に比例する電圧（Ｕａ）
    が印加されるようにした、特に直流及び交流電流を測定
    するための、補償原理に基づく電流センサにおいて、二
    次巻線は少なくとも２つの部分巻線（８、９）からな
    り、その巻線端は、各部分巻線（８、９）が補償電流を
    供給するそれぞれの増幅器（１０、１１）に後置接続さ
    れるように増幅装置（５）に接続されていることを特徴
    とする補償原理に基づく電流センサ。
  2. 【請求項２】 二次巻線が２つの部分巻線（８、９）か
    らなり、それぞれ１つの部分巻線は、被測定電流の電流
    方向に関係して、供給電圧の正極（＋）から、他の部分
    巻線は供給電圧の負極（−）から給電されることを特徴
    とする請求項１記載の電流センサ。
  3. 【請求項３】 第一の部分巻線（８）の巻線始端が第一
    の増幅器（１０）の出力側に接続され、第二の部分巻線
    （９）の端部が電流を逆相にする第二の増幅器（１１）
    に接続され、第二の増幅器（１１）の入力側が第一の増
    幅器（１０）の出力側に接続され、さらに成端抵抗
    （７）が両部分巻線（８、９）の他の端子間に接続され
    ていることを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
  4. 【請求項４】 磁界によって影響を受ける２つのセンサ
    （１２、１３）が設けられ、これらのセンサが評価回路
    （１４、１５）及び増幅装置（５、１６、１７）を介し
    て、成端抵抗（７）を介して接続された両部分巻線
    （８、９）を、それぞれ一方が供給電圧の正極（＋）か
    ら、他方が供給電圧の負極（−）から給電されるように
    給電することを特徴とする請求項２記載の電流センサ。
  5. 【請求項５】 センサ（３）によって給電される増幅器
    （１０）の出力側に一方の部分巻線（８）が測定抵抗
    （１８）と直列に接続され、その電圧降下が反転出力電
    流を持つ他の増幅器に対する入力信号として利用され、
    その増幅器がその中の１つの部分巻線（９）が成端抵抗
    （７）と直列に接続されているその他の部分巻線（９）
    を給電することを特徴とする請求項１記載の電流セン
    サ。
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