JP2001116778A - 電力測定器 - Google Patents

電力測定器

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JP2001116778A
JP2001116778A JP30086599A JP30086599A JP2001116778A JP 2001116778 A JP2001116778 A JP 2001116778A JP 30086599 A JP30086599 A JP 30086599A JP 30086599 A JP30086599 A JP 30086599A JP 2001116778 A JP2001116778 A JP 2001116778A
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Japan
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current
shunt resistor
shunt
power measuring
measuring device
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JP30086599A
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Katsuhiro Koike
克博 小池
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流測定範囲の拡大化が図れるとともにシャ
ント抵抗器を過大電流から保護できる電力測定器を実現
することにある。 【解決手段】 電流測定系統に直列接続された複数のシ
ャント抵抗器と、これらシャント抵抗器の少なくとも1
つに並列接続されシャント抵抗器を流れる電流を選択的
にバイパスさせる電流バイパス回路とを備えた電力測定
器において、前記シャント抵抗器に流れる過大電流を監
視する監視手段を設け、この過大監視出力に基づいて電
流バイパス回路を選択的に駆動してシャント抵抗器を流
れる電流を選択的にバイパスさせることを特徴とするも
の。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力測定器に関し、
詳しくは、電流測定範囲の拡大に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の電力測定器における電流
測定回路の一例を示す構成図である。入力電流をシャン
ト抵抗器R1に流し、このシャント抵抗器R1の両端に
発生する電圧を検出する。そして、検出した電圧を分圧
器ATTで分圧した後、所望の信号レベルに変換するた
めの増幅器AMPに入力する。この分圧器ATTは、シ
ャント抵抗器R1が電流から変換した電圧を、測定レン
ジの設定に拘わらず測定結果として常に一定範囲の電圧
として出力するように、後段の増幅器AMPの入力信号
レベルまたは増幅器AMPも含めた後段の回路信号レベ
ルに合わせる役割をしている。すなわち、シャント抵抗
器R1で検出した電圧信号レベルが小さい場合は分圧比
を小さくし、逆に大きい場合は分圧比を大きくする。
【0003】このような構成において、シャント抵抗器
R1にその許容値以上の電流を入力するとシャント抵抗
器R1が発熱し、最終的には断線する可能性がある。ま
た、断線に至らないまでもシャント抵抗器R1の発熱に
よる熱起電力が無視できなくなり、測定誤差が増加する
ことがある。さらに、発熱によってシャント抵抗器の抵
抗値が変化してしまうこともある。逆にシャント抵抗器
R1の抵抗値に対して入力電流が小さいと、検出される
電圧が小さくなり、検出電圧と電圧検出回路の持つノイ
ズとの比較になって、S/N比(信号/ノイズ)の悪化
を招き測定誤差が増加してしまう。
【0004】一般に、シャント抵抗器R1に電流を流し
て流れる電流に起因する電圧を検出する場合、使用する
シャント抵抗器R1の抵抗値によって検出可能な電流入
力範囲は限られてしまう。したがって図3のような構成
にした場合、電流測定の拡大化はシャント抵抗器R1に
よって制限を受けることになる。
【0005】このような観点に基づき、発明者は、19
99年10月1日に発明協会から発行された公技番号9
9−7245の公開技報に掲載されているような電流測
定範囲拡大回路を開発した。図4の例では、3個のシャ
ント抵抗器R1〜R3を直列接続し、入力する電流(設
定する電流測定レンジ)に応じてスイッチSW1〜SW
3を選択的にオンオフ駆動し、電圧検出するタップ(ポ
イント)を切り替える。
【0006】ところで、このようにシャント抵抗器R1
〜R3を直列接続すると全抵抗値が大きくなり、大電流
が流れると過大な発熱が生じる。そこで、シャント抵抗
器の発熱を抑えるために、例えばリレーなどによって構
成されるオンのときのみ電流を流して通常はオフで電流
を流さないような機能を備えた電流バイパス回路BP
1,BP2をシャント抵抗器R1,R2に並列接続し
た。
【0007】図4の動作を説明する。簡単のために例と
してR1=90mΩ、R2=9mΩ、R3=1mΩとす
る。電流バイパス回路BP1,BP2がオフの時電流は
シャント抵抗器R1〜R3のすべてに流れる。その時の
シャント抵抗器の抵抗値は100mΩである。
【0008】電流バイパス回路BP1のみがオンの時電
流はシャント抵抗器R2とR3に流れることになり、抵
抗値は10mΩになる。また電流バイパス回路BP1,
BP2が共にオンの時抵抗値は1mΩとなる。
【0009】このように電流バイパス回路BP1,BP
2を選択的にオン・オフすることによってシャント抵抗
器の抵抗値を1mΩ〜100mΩまで3段階に切り替え
ることができ、電流測定範囲を少なくとも100倍以上
に拡大できる。これら電流バイパス回路BP1,BP2
とスイッチSW1〜SW3のオン・オフの組み合わせを
以下に示す。 電流バイパス回路BP1,BP2共にオフ・・・スイッ
チSW1のみオン 電流バイパス回路BP1のみオン・・・・・・・スイッ
チSW2のみオン 電流バイパス回路BP1,BP2共にオン・・・スイッ
チSW3のみオン
【0010】なお、電流バイパス回路BP1,BP2の
オン抵抗がシャント抵抗器の抵抗値と比較して無視でき
る程度に小さい場合はスイッチSW1〜SW3を削除
し、スイッチSW1の部分を短絡して図5のようにする
ことで、図4と同等の電流測定範囲拡大の効果を得るこ
ともできる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の回路構成によれば、電流バイパス回路BP1,BP
2が導通状態でないときに過大電流が流れると、直列に
接続したシャント抵抗器の中で抵抗値の高い抵抗が破壊
してしまうおそれがある。また、直列に接続したシャン
ト抵抗器の後段に分圧器ATTを必要としているために
回路構成が複雑となる。
【0012】本発明はこのような問題点に着目したもの
であり、その目的は、電流測定範囲の拡大化が図れると
ともにシャント抵抗器を過大電流から保護できる電力測
定器を実現することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る請求項1の発明は、電流測定系統に直列接続された複
数のシャント抵抗器と、これらシャント抵抗器の少なく
とも1つに並列接続されシャント抵抗器を流れる電流を
選択的にバイパスさせる電流バイパス回路とを備えた電
力測定器において、前記シャント抵抗器に流れる過大電
流を監視する監視手段を設け、この過大監視出力に基づ
いて電流バイパス回路を選択的に駆動してシャント抵抗
器を流れる電流を選択的にバイパスさせることを特徴と
する。
【0014】これにより、シャント抵抗器に過大電流が
流れると過大監視出力に基づいて電流バイパス回路が駆
動されるので、シャント抵抗器の破損を防止できる。
【0015】請求項2の発明は、電流測定系統に直列接
続された複数のシャント抵抗器と、これらシャント抵抗
器の少なくとも1つに並列接続されシャント抵抗器を流
れる電流を選択的にバイパスさせる電流バイパス回路と
を備えた電力測定器において、前記シャント抵抗器に流
れる過大電流を監視する監視手段と、この過大監視出力
に基づいて電流測定系統を遮断する遮断器を設けたこと
を特徴とする。
【0016】これにより、シャント抵抗器に過大電流が
流れると過大監視出力に基づいて電流測定系統が遮断器
で遮断されるので、シャント抵抗器の破損を防止でき
る。
【0017】請求項3の発明は、前記監視手段としてシ
ャント抵抗器に発生する電圧降下を検出する電圧検出手
段を用いることを特徴とする。
【0018】これにより、シャント抵抗器に流れる過大
電流を電圧レベルで検出できるので、過大電流に対して
迅速に対応できる。
【0019】請求項4の発明は、前記監視手段としてシ
ャント抵抗器の発熱を検出する温度検出手段を用いるこ
とを特徴とする。
【0020】これにより、温度検出手段はシャント抵抗
器の温度上昇の時定数を含んだ結果を検出するので、ノ
イズ的な過大電流などに過度に応答することはなく、必
要以上に測定動作が中断されることはない。
【0021】そして請求項5の発明は、請求項1〜請求
項4記載の電力測定器において、測定レンジの設定に拘
わらず測定結果として常に一定範囲の電圧を出力するよ
うに前記シャント抵抗器の抵抗比を選定したことを特徴
とする。
【0022】これにより、測定結果を一定範囲に規準化
するための分圧器が不要になる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態の一例を
示す構成図であり、図4と共通する部分には同一符号を
付けている。図において、電流バイパス回路とシャント
抵抗器との間には電流測定系統を遮断する遮断器CBが
接続されている。監視部MNTはシャント抵抗器R1〜
R3に流れる過大電流を監視するものであり、電圧検出
手段や温度検出手段を用いる。
【0024】監視部MNTには、シャント抵抗器R1〜
R3のそれぞれにおける電圧降下検出信号や温度検出信
号が入力され、遮断器を駆動する制御信号、電流バイパ
ス回路BP1,BP2を選択駆動する制御信号およびス
イッチSW1〜SW3を選択駆動する制御信号を出力す
る。
【0025】電流バイパス回路BP1,BP2の少なく
ともいずれかがオフの状態において過大電流が流れる
と、監視部MNTは、シャント抵抗器R1〜R3のそれ
ぞれから入力される電圧降下検出信号や温度検出信号に
基づいて過大電流が流れたことを検出する。そして、そ
れらの検出結果に基づいて、遮断器CBをオフ駆動する
制御信号や、オフになっている電流バイパス回路BP
1,BP2を選択的にオン駆動する制御信号や、所定の
スイッチSW1〜SW3を選択的にオン駆動する制御信
号を出力する。
【0026】遮断器CBをオフ駆動することにより、図
1の場合には、電流バイパス回路BP1,BP2がいず
れもオフになっていても、シャント抵抗器R1,2に過
大電流が流れるのを防止できる。なお、電流系統の負荷
によっては、活線状態の電流系統を遮断すると遮断部に
大電圧が発生して回路が破壊されることがある。このよ
うな場合には遮断器CBを設けないようにする。
【0027】電流バイパス回路BP1,BP2がいずれ
もオフの状態でシャント抵抗器R1に過大電流が流れた
場合には電流バイパス回路BP1をオンにし、シャント
抵抗器R2に過大電流が流れた場合には電流バイパス回
路BP2をオンにする。これにより、過大電流はシャン
ト抵抗器R1またはR2からオンになった電流バイパス
回路BP1またはBP2に流れることになる。
【0028】このような過大電流の検出に基づく電流バ
イパス回路BP1,BP2の選択駆動に連動してスイッ
チSW1〜SW3を選択的にオン駆動することにより、
電流測定レンジを自動的に切り換えるオートレンジ機能
が実現できる。
【0029】また、図1の回路では、従来の図3〜図5で
設けている分圧器ATTを削除している。これは、直列
接続されているシャント抵抗器R1〜R3の抵抗比の組
み合わせを工夫して前述のような従来の分圧器ATTの
機能をも実現したことによる。このように分圧器ATT
を不要にできることにより、装置全体を小型化でき、コ
スト低減も図れる。
【0030】図2は電流バイパス回路BP1,BP2の
オン抵抗が無視できる場合の構成図であり、図5と同様
にスイッチSW1〜SW3を取り除いている。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流測定範囲の拡大化が図れるとともにシャント抵抗器
を過大電流から保護でき、さらに分圧器も不要な電力測
定器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す構成図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態の他の例を示す構成図であ
る。
【図3】従来の装置の一例を示す構成図である。
【図4】従来の装置の他の例を示す構成図である。
【図5】従来の装置の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
BP1,BP2 電流バイパス回路 CB 遮断器 R1〜R3 シャント抵抗器 SW1〜SW3 スイッチ AMP 増幅器 MNT 監視部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流測定系統に直列接続された複数のシ
    ャント抵抗器と、これらシャント抵抗器の少なくとも1
    つに並列接続されシャント抵抗器を流れる電流を選択的
    にバイパスさせる電流バイパス回路とを備えた電力測定
    器において、 前記シャント抵抗器に流れる過大電流を監視する監視手
    段を設け、 この過大監視出力に基づいて電流バイパス回路を選択的
    に駆動してシャント抵抗器を流れる電流を選択的にバイ
    パスさせることを特徴とする電力測定器。
  2. 【請求項2】 電流測定系統に直列接続された複数のシ
    ャント抵抗器と、これらシャント抵抗器の少なくとも1
    つに並列接続されシャント抵抗器を流れる電流を選択的
    にバイパスさせる電流バイパス回路とを備えた電力測定
    器において、 前記シャント抵抗器に流れる過大電流を監視する監視手
    段と、 この過大監視出力に基づいて電流測定系統を遮断する遮
    断器を設けたことを特徴とする電力測定器。
  3. 【請求項3】 前記監視手段としてシャント抵抗器に発
    生する電圧降下を検出する電圧検出手段を用いることを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の電力測定器。
  4. 【請求項4】 前記監視手段としてシャント抵抗器の発
    熱を検出する温度検出手段を用いることを特徴とする請
    求項1または請求項2記載の電力測定器。
  5. 【請求項5】 測定レンジの設定に拘わらず測定結果と
    して常に一定範囲の電圧を出力するように前記シャント
    抵抗器の抵抗比を選定したことを特徴とする請求項1〜
    請求項4記載の電力測定器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312333A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Yokogawa Electric Corp 電圧電流発生装置
KR101143156B1 (ko) 2011-03-15 2012-05-08 한국산업기술대학교산학협력단 전자 기기의 의해 소비되는 전력을 측정하는 전력 모니터링 장치 및 이를 이용한 멀티 플러그 어댑터

Cited By (2)

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