• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1985001355A1
    申请号:PCT/JP1984/000439
    申请日:1984-09-11
    公开日:1985-03-28
    发明作者:Masayoshi; Toda
    申请人:Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:G01R15-00
    专利说明:
    [0001] 明 細細
    [0002] 発 明 の 名 称
    [0003] 電流検出 回 路
    [0004] 技術分野
    [0005] こ の発 明 は 、 た と え ば 電子式電力 量計 な ど に 適 用 さ れ る 電流検出 回 路 に 関 す る 。
    [0006] 背景技術
    [0007] 従来、 電力 を 測定す る た め の 電流検出 手段 と し て、 第 1 図 に示す も のカ あ っ た 。 す な わ ち 、 （1) は 電流検出 回 路で あ る 。 （2a)，（2b) は 検出 すべ き 電 流が導入 さ れ る 入力 端子 で あ り 、 変流器 の 1 次 コ イ ル （3) に接続 さ れ る 。 変流器（^ は さ ら に鉄心 ^ と 2 次 コ イ ル （4) を 有 し 、 2 次 コ イ ル （4) の両 端は 変 流器 ^ の 出力 端子 と し て の 1 対 の端子 （5a) ，（5b) に そ れ ぞれ接続 さ れて い る 方の 出力 端子 （5a ) は 演算増幅器 ） の 反転入力端子 (一） に 接続 さ れ る と と も に 、 演算増幅.器 ） と と も に電流 · 電圧変換 回 路（DO) を 構成す る 帰還抵抗体 （6) を 介 し て 演算増幅器
    [0008] (7) の 出 力 端子で も あ る 電流検出 回路 （1) の 出 力 端子 (8a)に 接続 さ れ て い る 。 他方 の 出 力 端子 （5b)は 、 演算増幅器 ） の非反転入力 端子 (+) に 接続 さ れ る と
    [0009] O PI
    [0010] ？ ATION と も に、 基準電位に接続 さ れ、 さ ら に電流検出 回 路（1) の 出 力端子 （8b)に接続 さ れて い る 。
    [0011] こ の よ う に構成 さ れた 電流検出 回路ひ） に お い て 、 変流器 ^ の 1 次お よ び 2 次 コ ィ ル の各巻数 を そ れ ぞれ ， N2と す る 。 い ま 入力端子 （2a)， 2b) に 電 流 Iiが入力 さ れ る と 、 1 次 コ イ ル （3) には 、 · Ιχ ΑΤ〕の 磁化力 が発生す る 。 そ し て 2 次 コ イ ル に は 上記磁化力 と 平衡 を保 っ た め に 、 · Ii = Ν2 · 12を 満足 さ せ る べ き 2 次電流 12が流れ る 。 こ の 2 次電流 12は 演算増幅器ひ） の入カ イ ン ピ ー ダ ン ス 力 極 め て大 き い こ と に よ り 、 出力端子 （5a)を 介 し て 抵抗体（6) を 流れ る 。 他方の 出 力 端子 (5b)は演算増 幅器 ） の非反転入力端子 (+) と 基準電位 に接続 さ れ て い る た め 、 い ま 上記電流 12の 方向 が出力 端子 (5a) よ り 流れ出 す方向 で あ る と すれ ば 、 抵-抗体 （6) の抵 抗値 を R と し た 場合、 演算増幅器（7) の 出力 端子 の 電位は反転入力端子 Hの電位マ イ ナ ス R · 12 V ま で低下し 、 演算増幅器 ) の非反転入力 端子 (+) と 反転入力 端子間 の 電圧 を 演算増幅器（7) の利得 を A と すれ ば、 一 R · lz/k V〕 と し て 回 路的 に 平衡 を保 つ 。 演算増幅器 の利得 A は 一般 に 105 程度は あ る た め 、 前記反転入力 端子 (一） の 電位 は ほ と ん ど 0
    [0012] 〔V〕 と な り 、 演算増幅器 ） の 出 力端子の 電位 は一 R 12 〔V〕 と な る 。 つ ま り 電流検出 回 路 ひ） の 出 力 端子 (8 a ) , (8b ) 間 の 出 力電圧 E0に — R · I2〔V〕 を 得 る 。 し た 力 つ て 、 上記 1 次電流 に 対 し て
    [0013] E, R Ϊ 2 =
    [0014] Ν2
    [0015] よ り 、 入力 電流 I iに比例 し た 出 力 電圧 Εοを 得 る こ と 力 で き る 。
    [0016] 上記 の よ う な 電流検出 手段 に類 似 し た 手段 と し て は 、 例 え ば米国 特許 に お い て 、 1 9 75 年 4月 1 曰 に発行 さ れた Miran Mikovicの第 3 8 7 5 5 0 9 号特許 Fi 1 に示 さ れた 装置力 知 ら れ て い る 。
    [0017] し カ る に、 上記従来の も の は つ ぎ の よ う な 問題 が あ る 。 すな わ ち 、 検出 すべ き 電流が大 き い 場合 、 た と え ば 電子式電力 量計 に お い て は 最大 2 0 0 〔A〕の電 流 を変流器 の 1 次電流 と し て導入す る 必要 があ る が、 こ の 場合、 一般 の 演算増幅 器（7) に よ り 抵抗 体 （6) を介 し て 2 次電流 I 2を 供給 し ょ う と す る と 、 こ の電流は ピ ー ク 値 に お い て 5 〔m A〕 以下で あ る こ と 力 望 ま し い こ の こ と に よ り 、 1 次 電流 と 一 OMPI ' し て 2 0 0 〔A〕流れた と き に 2 次電流 I2を 、 た と え ば 2 〔mA〕 と し た 場合、 変流器 の 巻 き 数比 は
    [0018] N2 Ii 200〔A〕 , v , n.
    [0019] — = = , = X 1 0 *
    [0020] Ni 12 2 X 1 (J-3〔A〕
    [0021] と な り 、 1 次 コ イ ル の巻 き 数 を 1 〔T〕 と し て も 2 次 コ ィ ル の 巻 き 数 は 、 100，000〔丁：！カ 必要 と な る 。 こ の よ う な コ ィノレ を 必要 と す る 変流器は 、 巻 き 数 力 極 め て大 き い こ と に よ り 、
    [0022] (1) コ イ ル の 占積率が低 く 、 大 き な コ ア を 必要 と し 、 変流器 そ の も の が大 き く な る 。
    [0023] (2) 巻 き 線 を大量 に必要 と し 、 材料 コ ス ト が高 く な る 。
    [0024] (3) 巻 き 線作業 に 長時間 を要す る 。
    [0025] (4)細 い線 を大量 に巻 く た め 、 信頼 性力 低い 。 等の欠点 を 有す る 。 さ ら に 、 た と え ば 、 演算増幅 器 （7) に大電流出力の も の を 使用 し て上述の欠点を 解消 し ょ う と す れば、 こ の 演算増幅器（7) は極 め て 大 き な電力 を 消費 し 、 全体の 回路 を約 0. 5 〔 W〕 程 度で動作 さ せ よ う と す る 電子式電力 量計への 使用 は 不可能 と な る 。
    [0026] 発明 の 開示 こ の発明 は 、 大電流 を 半導体装置で 構成 さ れ た
    [0027] — OMPし 演算増幅器 を 用 い て検出 す る 手段 と し て 、 両端 が 閉 路 さ れた 3 次 コ イ ル を 有す る 特定の変流器 を用 い る に よ り 、 2 次 コ イ ル の 出 力 を 半導体 レ べ ル で扱 え る よ う な 微少電流値 に変流す る こ と を 特 徵 と す る も ので あ る れ に よ っ て 、 膨大な 巻数 の 2 次 コ イ ル を 力有す る 変流器 を 必要 と せず、 ま た で
    [0028] 大電流 出 力 の 演算増幅器 も 必要 と し な い 。
    [0029] る
    [0030] 従 っ て、 小形で 製作が容易 で安価 で あ り 、 し か も 信頼 性が高 く 己 消費電力 の小 さ い電流検出 回 路 を 得 る 図面の 簡単 な 説 明.' 第 1 図 は 従来の 電流検出 回 路 を 示す電気 回 路 図 第 2 図 は こ の発 明 の 一 実施 例を 示す 電気 回 路図 で あ る 。 発明 を 実施す る た め の最良の 形態 第 2 図は こ の発 明 に 係 る 電流検出 回 路の 一例 を 示す電気 回路図 で あ り 、 第 1 図 と 同 一部所 に は 同 一符号 を 付 し て 説 明 を 省略す る 。 同 図 に お い て 、 ^ は変流器 で あ り 、 の 変流器
    [0031] ^ は 1 対の 入力 端子 （2 a )，（2 b ) に 接続 さ れ る 1 次 コ イ ル （3) 、 鉄心 、 2 次 コ イ ル （4) の ほ 力 に 、 3 次
    [0032] O PI
    [0033] s. WIPO コ イ ル を 有す る 。 上記 3 次 コ イ ル は 端子（23a) (23b) に接続 さ れ、 さ ら に両端子 （23a) ,(23b)間 は 導体 ^ で 閉路 さ れ て い る 。
    [0034] つ ぎ に 、 上記構成の動作 に つ い て 説明 す る 。
    [0035] 入力 端子 （2a)，（2b) に入力 さ れた 電流 は 、 変流 器 ^ の 1 次電流 I！と し て 、 1 次 コ イ ル （ に導かれ る の 次電流 Lに対 し て 2 次 コ イ ル （4) お よ び
    [0036] 3 次 コ イ ル ® に そ れ ぞれ 12 ， 13が流れ る 。 い ま 、 2 次 コ イ ル （4) に 2 次電流 12が端子 （5a)よ り 流れ出 る 方向 で あ っ た と すれ ば 、 2 次電流 12は、 演算増 幅器 ） の入カ イ ン ピ ー ダ ン ス が極 め て大 き い と に よ り 、 演算増幅器（7) の 反転入力.端子 Hに は 流入 せず、 抵抗体（6) を 介 し て演算増幅器 ω の 出 力 端子 へ と 流れ る の た め 演算増幅器（7) の 出力 端子の 電位は、 反転入力端子 (一） の電位、 つ.ま り 一 R · 12の 値 と な る 。 一般に演算増幅器（7) の利得は 1 05 程度 の値 と な る た め 、 反転入力 端子 (一） と 非反転入力端 子 (+) 間 の電圧は ほ と ん ど 0 〔V〕 と な り 、 端子' （5a) (5b)間 の電位は 0 〔V〕 、 す な わ ち 2 次 コ イ ル （4) の 出力端は 回 路的 に短絡 さ れた と 等価 な 状態 と な つ てい る こ の よ う な 状態 で 1 次 -コ イ ル （3) 、 2 次 コ イ ル （4)
    [0037] 3 次 コ イ ル © に 流れ る 電流 Ii ， 12， 13の 関係 につ
    [0038] I
    [0039] い て説 明 す る 次 コ ィ ノレ （3)、 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル ^ の 各巻 き 数 を そ れ ぞれ Ν , N2お よ び N3と し 、 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル © の 巻 線抵抗を そ れ ぞれ r2お よ び r3と し 、 鉄心 に発生 し て い る 磁束 を ^ と すれば 、 次式が成立す る 。
    [0040] Ε2 = Ν2 ω Ε3 = Ν3 jz» こ こ に 、 Ε2お よ び Ε3は そ れ ぞれ 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル ® に発生 す る 電圧 で あ り 、 ω は 電 流の 角周 波数で あ る 。 こ の た め ϋ-2 = r2 · I
    [0041] E3 = 3 I 3 が成立する こ と か ら r2 N3
    [0042] r3 N2 を 得 る 。 一方、 1 次 コ イ ル （3) の 発生す る ア ン ペ ア タ ー ン N2 - は 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル © の発生
    [0043] OMPI一
    [0044] WIPO"" Λ¾ す る ア ン ペ ア タ ー ン に等 し く な る こ と に よ り
    [0045]
    [0046] が成立 し 、 前述の 関係 よ り 、
    [0047] = " ( NT2丄 +— Γ 2 - - N-3 N3 )
    [0048] r3 N2 を 得 る
    [0049] い ま 、 次電流 が 2 0 0 〔A〕の と き 、 I2 = 2〔mA〕 と な る 関係 を得 よ う と す る 場合、 N1 = l 〔T〕 ，
    [0050] = 9 9 = 1 , Ν2 = 1 0 0 0 〔Τ〕 と すれば 、
    [0051] N2
    [0052] Ι2 = ■X 2 0 0 =2 X 10-3〔Α〕
    [0053] Θ 0 0 - 9 9 Χ 1 Χ 1 0 0 0 と な る 。 つ ま り 1 次電流 Itが 2 0 0 〔 A〕の と き 、 2 次 コ イ ル に 流れ る 電流 を 2 〔mA〕 す る こ と がで き る の き 、 演算増幅器 ） の 出力 端子、 すな わ ち 電流検出 回路 （1) の 出 力 端子 （8a)に は 、 抵抗体 (6) の抵抗値 R を 1 〔Κ !〕 と すれば 、 一 1〔Kii〕X2〔mA〕
    [0054] 2〔V〕の電圧 を 得 る 。 で = 9 9 1 の
    [0055] r 3 N2
    [0056] 関 係 を 得 る に は 、 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル
    [0057] ¾ に 、 え ば 同 一の材料 の コ イ ル を 巻 き 、 そ の 断面積比 を 1 ： 9 9にすれば よ い。 こ の比 は 2 次お よ び 3 次 コ イ ル （4) , ^ を 並列 に巻 く だけ で正確 に 保つ こ と 力 > ' で き る 。
    [0058] と こ ろ で 、 上記実施例で は 、 2 次 コ イ ル （4) お よ び 3 次 コ イ ル を 独立 し た コ イ ル と し た 場合 で説 明 し た が、 両 者（4) ， は電気的 に絶縁す る 必要 は な く 、 一 つ の 直列 の コ イ ルで あ っ て も よ い ま た
    [0059] 2 次 コ イ ル （ お よ び 3 次 コ イ ル ® は 、 同質の 材料 で 巻かれ て い る 場合 に つ い て 述べ た が、 こ れ を 異 質の材料 と し 、 そ の抵抗温度係数 に差 を も た せ、 電流検出 回路 （1) と し て任意 の温度特性 を も た せ る こ と も 可能 で あ る 。
    [0060] 産業上の利甩可能性
    [0061] こ の 発明 は電子式電力量計 に お け る 電流検出 手 段 に限 ら ず 、 大電流測定用 の 変換器 に も 容易 に適 用 で き る も ので あ る 。
    [0062] OMPI
    [0063] . IPO― _
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1. 1 次 コ イ ル ， 2 次 コ イ ル お よ び 3 次 コ イ ル を 有 し 、 上記 1 次 コ ィ ル が電流検 出用 の 1 対の 入力 端子に接続 さ れた 変流器 と 、 こ の 変流器の 2 次 コ ィ ル に 接続 さ れ て 、 帰還抵抗体 と で電流 · 電圧変 換回路 を 構成す る 演算増幅器 と を 備 え 、 上記変流 器の 3 次 コ ィ ル は そ の 雨端 を 電気的 に 閉路 し た 電 流検出 回路。
    2. 2 次 コ ィ ル と 3 次 コ ィ ル は 、 同一の 材料の コ ル を 並列 に し て ほ ぼ 同数巻 回 し た こ と を 特徴 と す る 請求の 範囲第 1 項記載の電流検出 回路 。
    3. — つ の 直列 コ ィ ル の 両端 お よ び中 間 点か ら 端 子 を 導出 し て 、 一方側 を 2 次 コ イ ル に 、 他方側 を 3 次 コ ィ ル に し だ こ と を 特徴 と す る 請求の 範囲 第 1 項記載の 電流検出 回路。
    4. 2 次 コ イ ル と 3 次 コ イ ル と は 、 抵抗温度係数 が異 な る 材料に し た こ と を 特徵 と す る 請求の 範囲 第 1 項記載の電流検出 回 路
    ？し
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    AU701621B2|1999-02-04|A device for sensing of electric discharges in a test object
    EP2924450B1|2020-04-15|Current detecting device
    Ward et al.1993|Using Rogowski coils for transient current measurements
    Moore et al.1988|The current comparator
    Kojovic1997|Rogowski coils suit relay protection and measurement~ of power systems
    Qing et al.2006|Design and characteristics of two Rogowski coils based on printed circuit board
    EP0238922B1|1990-01-24|Magnetischer Wegsensor
    CN1165769C|2004-09-08|自供电的电流检测器及其组装方法
    US20080211484A1|2008-09-04|Flexible current transformer assembly
    DE69535112T2|2007-02-15|Elektrizitätsmesssystem mit Elektrizitätszähler und externem Stromfühler
    CN100443903C|2008-12-17|开环电流传感器和具有这种传感器的电源电路
    US5828282A|1998-10-27|Apparatus and method for shielding a toroidal current sensor
    WO2013128803A1|2013-09-06|電流検出装置
    US7075288B2|2006-07-11|System and method for acquiring voltages and measuring voltage into and electrical service using a non-active current transformer
    US4278940A|1981-07-14|Means for automatically compensating DC magnetization in a transformer
    EP0661547A1|1995-07-05|DC current sensor
    US5032785A|1991-07-16|Arrangement for measuring an electrical power or energy
    CN1243248C|2006-02-22|一种电流传感器
    CN100468066C|2009-03-11|用于检测直流和/或交流电流的设备和方法
    EP0691544B1|2004-09-01|Nach dem Kompensationsprinzip arbeitender Stromsensor
    US5223789A|1993-06-29|AC/DC current detecting method
    US4182982A|1980-01-08|Current sensing transducer for power line current measurements
    CN1021134C|1993-06-09|用于可变电流测量的电流强度变换装置
    EP0194225A1|1986-09-10|Transformateur d'intensité pour courant continu et alternatif
    JP5625525B2|2014-11-19|電流検知装置
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0157881B1|1989-03-29|
    DE3477518D1|1989-05-03|
    JPS6060562A|1985-04-08|
    EP0157881A4|1986-02-13|
    EP0157881A1|1985-10-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS4825949B1|1963-07-05|1973-08-02|||
    JPS502044B1|1970-03-19|1975-01-23|||CZ304406B6|2013-02-26|2014-04-16|Vysoké Učení Technické V Brně|Měřicí transformátor proudu|DE970574C|1938-07-05|1958-10-02|Siemens Ag|Vorrichtung zur Verbesserung der Fehlerkurven bzw. zur Feineinstellung von Stromwandlern|
    US3031600A|1958-09-05|1962-04-24|Ernest T Euterneck|Current transformer system|
    CH537085A|1972-04-10|1973-05-15|Sprecher & Schuh Ag|Strommesswandler zur Gewinnung einer dem zu messenden Strom proportionalen Spannung|
    US3815013A|1972-06-14|1974-06-04|Gen Electric|Current transformer with active load termination|
    US4255705A|1979-09-24|1981-03-10|General Electric Company|Peak detection and electronic compensation of D. C. saturation magnetization in current transformers used in watt hour meter installations|JPH02275367A|1989-04-18|1990-11-09|Mitsubishi Electric Corp|Ammeter|
    GB2244142A|1990-05-16|1991-11-20|Westinghouse Brake & Signal|Current transformer measuring circuits|
    NO175394C|1991-07-01|1994-10-05|Abb En As|Anordning ved måling av ström|
    JPH064680U|1992-06-26|1994-01-21|株式会社日之出電機製作所|カレントセンサー|
    DE29708694U1|1997-05-15|1998-09-17|Siemens Ag|Stromwandler für Wechselstrommessungen im Niederspannungsbereich|
    JP2000258469A|1999-03-11|2000-09-22|Mitsubishi Electric Corp|電力系統保護・制御装置|
    DE102005007971B4|2004-02-27|2008-01-31|Magnetec Gmbh|Stromtransformator mit Kompensationswicklung|
    法律状态:
    1985-03-28| AK| Designated states|Designated state(s): KR US |
    1985-03-28| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): CH DE GB |
    1985-04-22| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1984903370 Country of ref document: EP |
    1985-10-16| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1984903370 Country of ref document: EP |
    1989-03-29| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1984903370 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP58169701A|JPS6060562A|1983-09-13|1983-09-13|Current detecting circuit|
    JP58/169701||1983-09-13||KR1019850700005A| KR850700073A|1983-09-13|1984-09-11|전류 검출 회로|
    DE19843477518| DE3477518D1|1983-09-13|1984-09-11|Current detecting circuit|
    [返回顶部]