JP2829521B2 - 電流検出装置 - Google Patents

電流検出装置

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    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、主導体中を流れる電流の測定とその電流イ
メージの発生とのうち少くとも1つを行うために用いら
れる電流検出装置であって、少くとも1つの空隙を有し
主導体に磁気結合できる少くとも1つの磁気回路と、こ
の磁気回路へ結合される少くとも1つの測定コイルと、
前記空隙内に配置される磁界検出器手段と、前記磁界検
出器手段へ結合された入力端子並びに前記測定コイル及
び電流測定・表示を行う手段の直列接続へ接続された出
力端子を有し前記測定コイル中の電流を前記磁界検出器
手段からの信号により制御する制御回路及び当該制御回
路に関連する電流源とを備えた電流検出装置に関する。
(従来の技術) 上述の如き種類の電流検出装置は、主電流(一次電
流)を測定するため、あるいは、主電流イメージを発生
させるために用いられる。ここで、「測定」という用語
は、主電流の瞬間値に追従する電圧または電流を発生す
るような、電流の測定値を表す大きさを発生するあらゆ
る種類のものを含むことと理解されたい。更に、「主電
流イメージ(像、映像)の発生(形成)」とは、たとえ
ば瞬間値、最大値、最小値および平均値のような主電流
の値または時間的な変化の特徴を表示または記録等する
あらゆる種類のものを含むことを意味する。測定値は、
たとえば調整回路または制御回路を用いて、他の装置を
制御または作動させるように利用される。
この種の検出装置の動作は、主電流により発生された
磁束を測定コイルにより発生された磁束により、前記磁
界検出器手段の制御の下に補償する原理を基にしてい
る。補償を行うために求められる測定コイル中の電流は
主電流のための測定値である。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は上記のような種類の検出装置の測定精
度を高くし、更に詳しくいえば測定すべき電流の高周波
成分の再現の忠実度を高くすることである。
本発明に従って、本発明の電流検出装置は前記空隙を
構成する2つの磁気回路部分の間に磁気シャントを構成
するように、前記空隙の附近で前記測定コイル内に配置
される高透磁率の材料製の少くとも1つのヨーク部分を
備えるものである。
本発明の好適な実施例によれば、前記ヨーク部分は、
空隙を構成する前記磁気回路部分の少くとも一方から、
前記ヨーク部分と磁気回路の前記部分の間に配置される
磁性材料の層により絶縁され、したがってヨーク部分は
空隙を短絡することなしに空隙の磁気シャントを構成す
る。ヨーク部分は、そのヨーク部分が内部に配置される
測定コイルの長さにほぼ等しい長さにわたって延長する
ことが好ましい。
驚くべきことに、そのようなヨーク部分の存在によ
り、検出装置の測定精度が大幅に向上し、とくに高周波
において測定精度が向上して、装置の伝送帯を直流から
100KHzより高い周波数まで拡げることができる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
第1図と第2図に示されている検出装置は全体として
長方形の磁気回路1を有する。その磁気回路の部分7と
8の間に空隙2が設けられる。第1図に追う断面が示さ
れている主導体3が磁気回路の内部空所内を延長して、
前記導体に主電流が流れた時にその内部に磁界を発生す
る。
空隙2の所において、磁気回路の部分7と8の上に電
流測定コイル4が設けられる。その測定コイルは電流源
に組合わされている制御回路へ接続される。制御回路に
ついては後で第3図を参照して説明する。ホール効果検
出器5のような磁界検出器手段が、第1図に示すよう
に、空隙2の内部に配置される。
次に第3図を参照する。磁気回路(第3図には示され
ていない)へ結合されている主導体3が磁気回路中に磁
界H1を発生する。その磁界H1とは逆向きの磁界H2を発生
するように、測定コイル4に測定電流が供給される。ホ
ール効果検出器5が出力信号を発生する。その出力信号
は制御回路の端子14と15へ加えられる。制御回路は増幅
器12と測定電流供給回路13とをとくに有する。その測定
電流供給回路13は、電源端子18と19の間に直列接続され
る一対のトランジスタ16,17を含む。増幅器12の出力端
子がトランジスタ18,19の制御電極へ接続される。それ
らのトランジスタのエミッタは測定コイル4の第1の端
子Eへ一緒に接続される。測定コイル4の第2の端子M
は電流測定器20と低い抵抗値の抵抗21の少くとも一方を
介して、端子0で表されている装置のアースへ接続され
る。
主導体3に主電流が流れると、ホール効果検出器5が
磁界H1と磁界H2の差を検出し、制御信号を発生する。そ
の制御信号は、その差を零にするように測定コイル4中
の測定電流を制御するために用いられる。したがって、
端子MとOの間で測定される電流は各時刻における主電
流の値を表し、したがってその電流の映像を発生できる
ようにする。
第1図と第2図はヨーク部分6の好ましい構成と形を
示す。そのヨーク部分はミューメタルのような高透磁率
の材料のシートから作られる。そのヨーク部分は磁気回
路の部分7,8の表面に沿って配置される。
ヨーク部分は他の態様で構成することもできる。ヨー
ク部分は、そのヨーク部分が内部に配置されている測定
コイルの長さとほぼ同じ長さだけ延長することが好まし
い。また、2つ以上のヨーク部分を同じ測定コイルに配
置できるが、磁気回路の部分7,8の横方向に閉じた電気
回路が形成されるとその電気回路中に渦電流損が生ずる
から、そのような電気回路が形成されることは避けなけ
ればならない。
更に、空隙の磁気短絡を避け、磁気回路1とヨーク部
分6の間である磁気結合が行われるように、磁気回路の
前記部分の空隙を形成する側面とヨーク部分の間に磁気
絶縁が施される。この磁気絶縁はたとえば測定コイルの
ケース9により行われる。そのケースは適当なプラスチ
ック材料のような非磁性材料で作られる。更に、機械的
に保護する絶縁シート10が測定コイルのヨーク部分と巻
線の間に配置される。
ヨーク部分6は、磁気回路1の横方向寸法と比較して
非常に薄く、そのヨーク部分が内部に置かれる測定コイ
ルの長さにほぼ等しい長さにわたって延長する。そのヨ
ーク部分は磁気シャントを構成し、その磁気シャントは
空隙と並列に磁気回路の部分7,8へ結合される。予測で
きないことであるが、そのようなヨーク部分が存在する
と検出装置の測定精度が大値に向上するようである。
本発明の検出装置により達成される改良により、主と
して、主電流中に起こり得る速い変化に対する応答に関
し、主電流イメージの忠実度(再現性)が非常に向上す
る。
特に、主電流の速い変化に伴う一時的な振動または遅
延は、測定電流によって表示されるように、主電流イメ
ージ中に存在しないことが明らかとなった。
更に、主電流の強さと、測定コイルの巻線の巻回数を
乗じた測定電流の強さとの差を表わす誤差は、直流およ
び実用的な低周波数では極めて小さいばかりでなく、よ
り高い周波数、すなわち、100KHzをこえる周波数までも
かなり小さくなる。したがって、伝送帯が0から100KHz
以上まで延びる検出装置が提供される。この特徴は、主
電流が非常に短い期間中に変化を受けることにより、そ
の周波数スペクトラムに高調波が多数含まれるような全
ての用途において、非常に重要である。例えば、主電流
を測定電流の関数として調整または制御する場合には、
最も速い変化に至るまでの主電流の変化に測定電流が追
従する精度がまず基本となるので、本発明の電流検出装
置を用いることで、これらの調整又は制御を精度よく行
い得るようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は検出装置の電気回路とケースを省いて示す、主
導体の方向に見た本発明の検出装置の部分断面図、第2
図は第1図のII−II線に沿う断面図、第3図は本発明に
関連する基本的な電気回路の回路図である。 1……磁気回路、2……空隙、3……主導体、4……測
定コイル、5……ホール効果検出器、6……ヨーク部
分、7,8……磁気回路の部分、12……増幅器、20……電
流測定器、21……測定抵抗。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主導体中を流れる電流の測定とその電流イ
    メージの発生とのうち少くとも1つを行うために用いら
    れる電流検出装置であって、少くとも1つの空隙を有し
    主導体に磁気結合できる少くとも1つの磁気回路と、こ
    の磁気回路へ結合される少くとも1つの測定コイルと、
    前記空隙内に配置される磁界検出器手段と、前記磁界検
    出器手段へ結合された入力端子並びに前記測定コイル及
    び電流測定・表示を行う手段の直列接続へ接続された出
    力端子を有し前記測定コイル中の電流を前記磁界検出器
    手段からの信号により制御する制御回路及び当該制御回
    路に関連する電流源とを備えた構成において、前記空隙
    を構成する2つの磁気回路部分の間に磁気シャントを構
    成するように、前記空隙の附近で前記測定コイル内に配
    置される高透磁率の材料製の少くとも1つのヨーク部分
    を更に備えることを特徴とする電流検出装置。
  2. 【請求項2】前記ヨーク部分は、前記空隙を構成する2
    つの前記磁気回路部分のうち少くとも一つから、これら
    ヨーク部分と磁気回路部分との間に配置される非磁性材
    料の層により絶縁されることを特徴とする請求項1記載
    の電流検出装置。
  3. 【請求項3】前記ヨーク部分は、空隙を構成する磁気回
    路部分の横断面の寸法と比較して非常に薄い少くとも1
    つのシート部材により構成されることを特徴とする請求
    項1または2に記載の電流検出装置。
  4. 【請求項4】前記ヨーク部分は、そのヨーク部分が内部
    に配置される測定コイルの長さにほぼ等しい長さにわた
    って延長していることを特徴とする請求項1〜3のいず
    れかに記載の電流検出装置。
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