JP4189164B2 - 電流測定器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、1次導体に流れる電流をロゴウスキーコイルにより測定する電流測定器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図14は例えば特開平3−91214号公報に示されたロゴウスキーコイルを用いた従来の電流測定器を三相交流に適用した場合の一部断面で示す正面図、図15は図14のXV−XV線における断面図、図16はロゴウスキーコイルの巻線状態を示す正面図である。
図において、1はタンク、2,3,4はそれぞれU相,V相,W相の三相交流が流れる母線を構成する1次導体で、横断面における1次導体2,3,4の各断面位置が正三角形に配置されている。5は1次導体2の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心5aと測定巻線5bからなる。6は1次導体3の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心6aと測定巻線6bとからなる。7は1次導体4の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心7aと測定巻線7bとからなる。
5a,6a,7aは絶縁物からなる環状の巻心、5b,6b,7bは巻心5a,6a,7aに図16に示すように巻回された測定巻線、5c,6c,7cは測定巻線5b,6b,7bの取出し部である。
【0003】
上記のように構成された従来の電流測定器においては、1次導体2に流れる三相交流のU相電流Iuにより、巻心5aの部分に磁界Hが発生する。この磁界Hと電流Iuとの関係は、アンペアの周回積分定理により、次式(1)のようになる。
【0004】
【数1】
【0005】
1次導体2に流れるU相電流Iuを角周波数ωの正弦波交流とし、巻心5aの周方向微小長さをΔl、その間の巻線密度をn、磁束鎖交断面積をS、磁束をφ、測定巻線5bの誘起電圧をeとすると、U相電流Iuは次の式(2),式(3)のようになる。
【0006】
【数2】
【0007】
測定巻線5bの総巻線をN、測定巻線5bの端子p―端子qの誘起電圧をEとすると、次の(4)式のようになり、測定巻線5bの誘起電圧によって、電流(Iu)を測定できる。
【0008】
【数3】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電流測定器は以上のように構成されているが、巻線密度nおよび測定巻線5b,6b,7bの磁束鎖交断面積Sは、電流測定器の製作上、周方向で変化する。このため、ロゴウスキーコイル近傍に設置される他相母線2,3,4に流れる電流が発生する磁束により、測定巻線5b,6b,7bの端子p−端子q間に誘起電圧が発生し、電流測定に誤差を生じる。この電流測定誤差を低減するためにシールドを設けると大きなシールドが必要である。
また、巻線取出し部5c,6c,7cは絶縁を確保するため、他の部分とは異なり、絶縁距離を設けるため巻線が少ない状態となる。このため巻線密度が円周上で大きく異なり、電流測定誤差が大きくなる。
特にタンクが鉄製であると磁気抵抗が低くなり、タンク内の磁束密度がタンクがない場合よりも高くなり、測定誤差が大きくなる。三次元有限要素法で解析した結果、三相交流の電源周波数60Hz、測定巻線の取出し部5cの位置θをタンク外の信号処理装置に近く、また、他相母線の影響を受けにくいタンクに近い150度の位置とし、この部分の円周11.25度を巻数が少ない範囲を粗巻部とし、巻数密度を他の部分の50%とした場合、タンクがない場合は電流測定器の電流値誤差は0.38%、位相差誤差はなく、アルミ製タンクの場合の電流測定器の電流値誤差は−0.23%、位相差誤差は2.6分であるが、鉄製タンクの場合における電流測定器の電流値誤差は0.75%、位相差誤差は6.7分となり、アルミ製タンクと比較すると、電流値誤差は約3.3倍、位相差誤差は約2.6倍となり、共に増大する。
【0010】
この発明は、これらの問題を解決するためになされたものであって、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上できる電流測定器を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る電流測定器では、平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の周面部と前記ロゴウスキーコイルとの間に、前記筒状体の周面部と同心的に配置され、前記筒状体周面部よりも軸方向寸法が短い周面部を有する非磁性の導体部材からなる補助筒状体を設けたものである。
【0012】
第2の発明に係る電流測定器では、平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の内部に配設され前記1次導体が貫通する非磁性の導体部材からなる板状設置部材と、前記板状設置部材に1次導体を囲んで配設されて軸方向に開口し前記ロゴウスキーコイルを装着した環状溝部とを設け、前記ロゴウスキーコイルを個別に囲み前記軸方向に開口する環状溝部から軸方向に突出して配設された非磁性の導体部材からなる個別筒状体を設けたものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明による実施の形態1を図1ないし図5を参照して説明する。図1は実施の形態1における電流測定器の構成を示す横断面図である。図2は図1のII−II線における断面図である。図3は実施の形態1におけるロゴウスキーコイルの巻線を示す説明図である。図4は実施の形態1におけるシールド円筒の誘導電流分布を示す斜視説明図である。図5は実施の形態1における電流値誤差とシールド円筒長係数との特性を示す曲線図である。
【0022】
図において、1はタンク、2,3,4はそれぞれU相,V相,W相の三相交流が流れる母線を構成する1次導体で、横断面における1次導体2,3,4の各断面位置が正三角形の各頂点に配置されている。5は1次導体2の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心5aと測定巻線5bからなる。6は1次導体3の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心6aと測定巻線6bとからなる。7は1次導体4の外周に設けた電流測定用のロゴウスキーコイルであり、巻心7aと測定巻線7bとからなる。8はシールド円筒、8aはシールド円筒8の周面部、9は支持板である。
【0023】
図1および図2に示すように、強磁性で良導体である鉄等で作成された鉄製タンク1の内面近傍に、非磁性で良導体であるアルミまたは銅などで作製されたシールド円筒8を鉄製タンク1と同軸上に設け、シールド円筒8の軸中央付近で、同一平面状にロゴウスキーコイル5,6,7を支持板9で取り付ける。
【0024】
ロゴウスキーコイル5,6,7は、ロゴウスキーコイル5を代表例として図3示すように、環状の巻心5a,6a,7aにロゴウスキーコイル本体を構成する測定巻線5b,6b,7bが巻回されている。
5c,6c,7c(図1)は測定巻線5b,6b,7bの出力を取り出すための巻線引き出し部である。p,qは巻線引き出し部5c,6c,7cに設けられた端子である。
【0025】
この構成においては、シールド円筒8には1次導体2,3,4に流れる三相交流が発生する磁界により誘導電流iu,iv,iwが図4のように流れる。
誘導電流は1次導体2,3,4に流れる主回路電流とは反対方向に誘導されるため、ロゴウスキーコイル5,6,7部の磁束密度は誘導電流による反作用磁界のため、大幅に低減される。反作用磁界はシールド円筒8の軸中央が最も大きくなることから、この部分にロゴウスキーコイル5,6,7を設置すると誤差低減効果が大きくなる。
このため、ロゴウスキーコイル5,6,7の巻線引き出し部5c,6c,7c等の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減することができる。また、シールド円筒8一つで誤差を低減できることから、構造が簡単となる。
【0026】
三次元有限要素法で解析した結果、三相交流の電源周波数60Hz、シールド円筒8を板厚8mmのアルミで作製し、測定巻線の取出し部5cの位置θをタンク外の信号処理装置に近く、また、他相母線の影響を受けにくいタンクに近い150度の位置とし、この部分の円周11.25度を巻数が少ない範囲とし、巻数密度を他の部分の50%とした場合、電流値誤差εiとシールド円筒長係数kとの特性は図5に示すものとなる。シールド円筒長係数kはシールド円筒8の軸方向長さlを1次導体2,3,4の中心間距離Dで除した値である。シールド円筒8の長さが長くなるほど電流値誤差が減少し、シールド円筒8の長さが1次導体2,3,4の中心間距離Dの1.5倍の長さ近傍で電流値誤差が零となり、さらにシールド円筒8の長さが長くなると電流値誤差が大きくなる。
したがって、シールド円筒8の長さを1次導体2,3,4の中心間距離Dの1.5倍の長さ程度にすることにより、電流値誤差を発生しないようにすることができる。
【0027】
なお、タンク1が鉄製の場合について説明しているが、タンク1がアルミ製の場合はシールド円筒を用いても、アルミタンクには誘導電流が流れており、シールド円筒を用いても、誘導電流の総電流値はほとんど変化しないことから、誤差の低減効果はほとんどなく、むしろ等価的にタンク板厚が増加したこととなり、電流値誤差はマイナス側に大きくなる。
三次元有限要素法で解析した結果、前記条件において、シールド円筒長係数kが1.9で、タンク1をアルミとした場合、アルミタンクのみの場合は電流値誤差は−0.23%であるが、シールド円筒を施しても電流値誤差は−0.28%であり、誤差低減効果はほとんどない。
一方、ステンレス材をタンク1に用いた場合は、磁性がほとんどなく、また、ステンレスの体積低効率がアルミの20倍程度であることから、タンクには誘導電流があまり流れない。このため、タンク1がない状態と同様となり、シールド円筒8による誤差低減効果が大きくなる。三次元有限要素法で解析した結果、前記条件において、シールド円筒長係数kが1.9で、ステンレスタンクのみの場合は電流値誤差は0.26%であるが、シールド円筒を施すと電流値誤差は−0.11%となり、誤差低減効果がある。
また、タンク1がなく、母線を構成する1次導体のみの場合においては、鉄製タンクの場合よりも電流値誤差は少ないが、アルミタンクよりも大きいことから、母線のみの場合においても、シールド円筒8を用いることにより、電流値誤差を低減できる。
【0028】
この発明による実施の形態1によれば、平行に配置された複数の母線を構成する1次導体2,3,4をそれぞれ囲んで配設された複数のロゴウスキーコイル5,6,7の出力により前記母線を構成する1次導体2,3,4の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記母線を構成する1次導体2,3,4と平行状態に配設された周面部8aにより前記複数のロゴウスキーコイル5,6,7を覆って設けられた共通の筒状体8を備え、前記筒状体8に前記母線を構成する1次導体2,3,4の電流による誘導電流を流すようにしたものであって、磁性を有する導体部材で構成された円形状タンク1内に三相交流が流れる母線を構成する1次導体2,3,4の3導体をその横断面における各断面位置がほぼ正三角形の頂点となるように配置し、前記正三角形の重心位置を前記円形状タンクの軸上とし、前記タンク1内面近傍に配設された非磁性の導体部材で構成された前記周面部8aを有する円筒状体8における前記周面部8aの軸方向寸法を母線間距離の約1.5倍としたので、1次導体の配置および円筒状体周面部の軸方向寸法を適切に設定することにより、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0029】
実施の形態2.
この発明による実施の形態2を図6について説明する。図6は実施の形態2における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0030】
図6は、この発明による他の実施形態を示した断面図で、シールド円筒8の両端部にシールド円筒8の厚みよりも厚く、半円形状をした半円形端部8b,8cを設けている。
この構成においては、シールド円筒8に誘導される電流が流れる流路の電気抵抗およびインダクタンスが少なくなるため、誘導電流が多く流れ、反作用磁界が大きくなる。このため、ロゴウスキーコイル5,6,7部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ、鎮交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。
また、シールド円筒8の両端部では、1次導体2,3,4に高電圧が印加された場合には電界が高くなる。両端部の形状を半円形状にしていることにより、電界を緩和するすることができる。
【0031】
この発明による実施の形態2によれば、実施の形態1における構成において、非磁性の導体部材で構成された筒状体8における周面部8aの端縁部の厚みを他の部分よりも厚くし、前記端縁部の内径側に断面半円形状の環状突部8b,8cを設けたので、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上し得るとともに、筒状体周面部の端縁部における電界集中を緩和し耐電圧性能を改善し得る電流測定器を提供することができる。
【0032】
実施の形態3.
この発明による実施の形態3を図7について説明する。図7は実施の形態3における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1および実施の形態2における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0033】
図7は、この発明による他の実施形態を示した断面図で、シールド円筒8の片端部にはフランジ8dを設け、鉄製タンクのフランジ1a,1bとの間に設置している。
この構成においては、ロゴウスキーコイル5,6,7の取り付けをシールド円筒8のフランジ8dで容易に行え、さらにフランジ8dは誘導電流を流し易いことから、シールド円筒8の誘導電流路のインピーダンスが低下し、誘導電流が多く流れ、反作用磁界が大きくなる。
このため、ロゴウスキーコイル5,6,7部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ、鎖交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。
【0034】
この発明による実施の形態3によれば、実施の形態1または実施の形態2における構成において、磁性を持つ導体部材で構成されて前記母線を構成する1次導体2,3.4を収納しフランジ1a,1bを有するタンク1を備えるとともに、非磁性の導体部材で構成された前記筒状体8における周面部8aの端縁にフランジ8dを設け、このフランジ8dを前記タンク1のフランジ1a,1b部に設置したので、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上し得るとともに、ロゴウスキーコイルの取り付けを容易に行うことができて作業効率を改善し得る電流測定器を提供することができる。
【0035】
実施の形態4.
この発明による実施の形態4を図8および図9について説明する。図8は実施の形態4における電流測定器の構成を示す横断面図である。図9は図8のIX−IX線における断面図である。
この実施の形態4において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1ないし実施の形態3における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0036】
図において、シールド円筒8の片端部は良導体で作製した接続板10a,10b,10cを各1次導体2,3,4に最も近い位置に設け、鉄製タンク1と電気的に接続している。
【0037】
この構成においては、シールド円筒8に流れる軸方向誘導電流は1次導体2,3,4に最も近い個所で最も多く流れ、それらはシールド円筒8の端部に沿って図3のように流れるため、誘導電流が最も多く流れる個所に接続板10a,10b,10cを設けることにより、誘導回路が並列となり、インピーダンスが低下する。
このため、誘導電流が多く流れ、ロゴウスキーコイル5,6,7部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ、鎖交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。
【0038】
なお、この実施の形態では、シールド円筒8の周面部8aにおける軸方向端縁の片端部のみ接続板10a,10b,10cを設けているが、両端部に設けるとさらに電流値誤差を低減できる。
【0039】
この発明による実施の形態4によれば、実施の形態1ないし実施の形態3における構成において、磁性を持つ導体部材で構成されて前記母線を構成する1次導体2,3,4を収納するタンク1を備えるとともに、非磁性の導体部材で構成された前記筒状体8における周面部8aの1次導体2,3,4に最も近い箇所を前記タンク1と電気的に接合する接続板10a,10b,10cからなる接続部を設けたので、筒状体周面部とタンクとを適切に接続することにより、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0040】
実施の形態5.
この発明による実施の形態5を図10および図11について説明する。図10は実施の形態5における電流測定器の構成を示す横断面図である。図11は図10のXI−XI線における断面図である。
この実施の形態5において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1ないし実施の形態4における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0041】
図において、シールド円筒8の軸中央部に非磁性で良導体であるアルミなどで作製した設置板11を設けている。この設置板11には1次導体2,3,4を貫通する複数の穴と、これらの穴の中心軸と同軸上にロゴウスキーコイル5,6,7を挿入する軸方向に開口した環状溝11aを設けており、この環状溝11aに巻心および測定巻線からなるロゴウスキーコイル5,6,7全体を挿入し装着する。
【0042】
この構成においては、設置板11により、ロゴウスキーコイル5,6,7を容易に設置することができ、また、設置板11による1次導体に流れる主回路電流により発生する磁界のシールド効果がある。
さらに、シールド円筒8に流れる誘導電流はロゴウスキーコイル近傍を流れ、誘導電流の位相は侵入磁界を低減する方向に流れる主回路電流と反対位相の分と、主回路電流に対して90度遅れる位相分がある。この90度遅れる位相分による磁界がロゴウスキーコイル5,6,7部に侵入することを設置板11により防止できる。
【0043】
三次元有限要素法で解析した結果、三相交流の電源周波数60Hz、シールド円筒8を板厚8mmのアルミで、シールド円筒8の長さが1次導体2,3,4の中心問距離Dの1.9倍の長さ近傍で作製し、測定巻線の取出し部5cの位置θをタンクに近い150度の位置とし、この部分の円周11.25度を巻数が少ない範囲とし、巻数密度を他の部分の50%とした場合、設置板11を設けない場合は電流値誤差−0.15%、位相差誤差5.7分であるが、設置板11を設けることにより、電流値誤差−0.10%、位相差誤差2.5分となり、電流値誤差,位相差誤差ともに低減でき、特に位相差誤差の低減は大きくできる。
【0044】
この発明による実施の形態5によれば、実施の形態1ないし実施の形態4における構成において、前記シールド円筒8からなる筒状体の内部に配設され前記母線を構成する1次導体2,3,4が貫通する非磁性の導体部材で構成された設置板11からなる板状設置部材と、前記設置板11からなる板状設置部材に母線を構成する1次導体2,3,4を囲んで配設され軸方向に開口する溝11aからなる環状溝部とを設け、前記溝11aからなる環状溝部に前記ロゴウスキーコイル5,6,7の巻心および測定巻線からなるコイル本体を挿入し装着したので、ロゴウスキーコイルを装着する環状溝部を有する非磁性の導体部材で構成された板状設置部材を設けることにより、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成で測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0045】
実施の形態6.
この発明による実施の形態6を図12について説明する。図12は実施の形態6における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態6において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1ないし実施の形態5における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0046】
図12は、この発明による他の実施形態を示した縦断面図で、シールド円筒8の内面近傍にシールド円筒8と同一軸上で、軸中央に、シールド円筒8の周面部8aよりも軸方向寸法が短い周面部12aを有する副シールド円筒12を設け、この副シールド円筒12の軸方向位置中央にロゴウスキーコイル5,6,7を設けている。
【0047】
この構成においては、シールド円筒8に誘導される誘導電流が発生する磁界がロゴウスキーコイル5,6,7部に侵入することを、副シールド円筒12により防止することができる。このため、位相差誤差を低減できる。
【0048】
なお、副シールド円筒12の周面部12aの軸方向寸法ががシールド円筒8の周面部8aと同程度の長さになると、1次導体2,3,4に流れる主回路電流が発生する磁界により副シールド円筒12に多くの誘導電流が流れ、その誘導電流による磁界がロゴウスキーコイル5,6,7に影響することから、位相差誤差はあまり低減できない。
【0049】
この発明による実施の形態6によれば、実施の形態1ないし実施の形態5における構成において、前記シールド円筒8からなる筒状体の周面部8aと前記ロゴウスキーコイル5,6,7との間に、前記シールド円筒8からなる筒状体の周面部8aと同心的に配置され、前記筒状体周面部8aよりも軸方向寸法が短い周面部12aを有する非磁性の導体部材で構成される副シールド円筒12からなる補助筒状体を設けたので、シールド円筒8からなる筒状体および副シールド円筒12からなる補助筒状体により、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成により測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0050】
実施の形態7.
この発明による実施の形態7を図13について説明する。図13は実施の形態7における電流測定器構成を示す縦断面図である。
この実施の形態7において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1ないし実施の形態5における構成と同様の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【0051】
図13は、この発明による他の実施形態を示した縦断面図で、ロゴウスキーコイル5,6,7を挿入している設置板11のロゴウスキーコイル挿入溝11aの外周に非磁性で良導体の部材により構成され、周面部の軸長すなわち軸方向寸法が設置板11の厚さよりも長い個別シールド円筒13を各相に設けている.
【0052】
この構成においては、シールド円筒8に誘導される誘導電流による磁界を個別シールド円筒13によりシールドすることができ、位相差誤差を低減できる。
【0053】
この発明による実施の形態7によれば、実施の形態1ないし実施の形態5における構成において、前記ロゴウスキーコイル5,6,7の巻心および測定巻線からなるコイル本体を個別に囲み前記軸方向に開口する溝11aからなる環状溝部から軸方向に突出して配設された非磁性の導体部材で構成される個別シールド円筒13からなる個別筒状体を設けたので、シールド円筒8からなる筒状体および個別シールド円筒13からなる個別筒状体により、ロゴウスキーコイルの製作上の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成により測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0054】
この発明による実施の形態によれば、以上説明した通り、電流を測定する三相母線2,3,4を収納する鉄製タンク1の内面に、鉄製タンク1と同一軸上に非磁性体で良導体の円筒8を設け、その円筒8の軸中央にロゴウスキーコイル5,6,7を取り付けた構造としたものである。このため、ロゴウスキーコイル部に発生する磁束密度は低減され、ロゴウスキーコイル5,6,7の巻線引出し部等の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差,位相差誤差を低減することができる。
また、シールド円筒8の両端部にシールド円筒8の他の部分の厚みよりも厚く、断面半円形状をした部分8b,8cを設けている。このため、シールド円筒8に誘導される電流が流れる流路の電気抵抗およびインダクタンスが少なくなり、誘導電流が多くながれ、反作用磁界が大きくなる。したがって、ロゴウスキーコイル部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイル5,6,7の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。また、シールド円筒8の両端部では、1次導体2,3,4に高電圧が印加された場合には電界が高くなる。両端部の形状を断面半円形状にすることにより、この部分の電界を緩和することができる。
また、シールド円筒8の片端部にはフランジ8dを設け、鉄製タンク1のフランジ1a,1bの間に設置している。このため、ロゴウスキーコイル5,6,7の取り付けをシールド円筒8のフランジ8dで容易に行え、さらにシールド円筒8に誘導される電流が流れる流路の電気抵抗およびインダクタンスが少なくなりインピーダンスが低下し、誘導電流が多く流れ、反作用磁界が大きくなる。このため、ロゴウスキーコイル部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイル5,6,7の巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。
また、シールド円筒8の片端部に良導体で作製した接続板10a,10b,10cを各1次導体に最も近い位置に設け、鉄製タンク1と電気的に接続している。このため、シールド円筒8に流れる誘導電流は分流され、インピーダンスが低下する。このため、シールド円筒8の支持とともに、誘導電流が多く流れ、ロゴウスキーコイル部の磁束密度が低減され、ロゴウスキーコイル5,6,7の巻線密度のバラツキ、鎖交断面積のバラツキによる電流値誤差を低減できる。
また、シールド円筒8の軸中央部に非磁性で良導体であるアルミなどで作製した設置板11を設け、この設置板11にはロゴウスキーコイル5,6,7を挿入する溝11aを設け、この溝にロゴウスキーコイル全体を挿入している。このため、ロゴウスキーコイルの設置が容易となり、さらに1次導体に流れる主回路電流により発生する磁界のシールド効果がある。また、シールド円筒8に流れる誘導電流はロゴウスキーコイル5,6,7近傍を流れ、誘導電流の位相は侵入磁界を低減する主回路電流に対して逆位相分と、主回路電流に対して90度遅れる位相分がある。この90度遅れる位相分を設置板11により低減できる。
また、、シールド円筒8の内面近傍にシールド円筒8と同一軸上で、軸中央に、シールド円筒8よりも軸長が短い副シールド円筒12を設け、その軸中央にロゴウスキーコイル5,6,7を設けている。このため、シールド円筒8に誘導される誘導電流が発生する磁界がロゴウスキーコイル部に侵入することを、副シールド円筒12によりシールドすることができ、位相差誤差を低減できる。
また、ロゴウスキーコイル5,6,7を挿入している設置板11のロゴウスキーコイル挿入溝11aの外周に非磁性で良導体で作製し、設置板11の厚みよりも長い個別シールド円筒13を各相に設けている。このため、シールド円筒8に誘導される誘導電流による磁界を個別シールド円筒13によりシールドすることができ、位相差誤差を低減できる。
【0055】
【発明の効果】
第1の発明によれば、平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の周面部と前記ロゴウスキーコイルとの間に、前記筒状体の周面部と同心的に配置され、前記筒状体周面部よりも軸方向寸法が短い周面部を有する非磁性の導体部材からなる補助筒状体を設けたので、筒状体および補助筒状体により、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成により測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【0056】
第2の発明によれば、平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の内部に配設され前記1次導体が貫通する非磁性の導体部材からなる板状設置部材と、前記板状設置部材に1次導体を囲んで配設されて軸方向に開口し前記ロゴウスキーコイルを装着した環状溝部とを設け、前記ロゴウスキーコイルを個別に囲み前記軸方向に開口する環状溝部から軸方向に突出して配設された非磁性の導体部材からなる個別筒状体を設けたので、筒状体および個別筒状体により、ロゴウスキーコイルの巻線密度のバラツキ,鎖交断面積のバラツキによる電流測定誤差を低減し、簡潔な構成により測定精度を向上し得る電流測定器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による実施の形態1における電流測定器の構成を示す横断面図である。
【図2】 図1のII−II線における断面図である。
【図3】 この発明による実施の形態1におけるロゴウスキーコイルの巻線を示す説明図である。
【図4】 この発明による実施の形態1におけるシールド円筒の誘導電流分布を示す斜視説明図である。
【図5】 この発明による実施の形態1における電流値誤差とシールド円筒長係数との特性を示す曲線図である。
【図6】 この発明による実施の形態2における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
【図7】 この発明による実施の形態3における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
【図8】 この発明による実施の形態4における電流測定器の構成を示す横断面図である。
【図9】 図8のIX−IX線における断面図である。
【図10】 この発明による実施の形態5における電流測定器の構成を示す横断面図である。
【図11】 図10のXI−XI線における断面図である。
【図12】 この発明による実施の形態6における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
【図13】 この発明による実施の形態7における電流測定器の構成を示す縦断面図である。
【図14】 従来技術による電流測定器の構成を示す横断面図である。
【図15】 図14のXV−XV線における断面図である。
【図16】 従来技術におけるロゴウスキーコイルの巻線を示す説明図である。
【符号の説明】
1 鉄製タンク、1a,1b フランジ、2,3,4 1次導体、5,6,7ロゴウスキーコイル、5a,6a,7a 巻心、5b,6b,7b 2次巻線、8 シールド円筒、8d フランジ、9 支持板、10a,10b,10c 接続板、11 設置板、12 副シールド円筒、13 個別シールド円筒。
Claims (2)
- 平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の周面部と前記ロゴウスキーコイルとの間に、前記筒状体の周面部と同心的に配置され、前記筒状体周面部よりも軸方向寸法が短い周面部を有する非磁性の導体部材からなる補助筒状体を設けたことを特徴とする電流測定器。
- 平行に配置された複数の1次導体をそれぞれ囲んで配設されたロゴウスキーコイルの出力により前記1次導体の被測定電流を測定する電流測定器において、非磁性の導体部材で構成され前記1次導体と平行状態に配設された周面部により前記複数のロゴウスキーコイルを覆って設けられ前記1次導体の電流による誘導電流を流すようにした前記複数のロゴウスキーコイルに共通の筒状体を備え、前記筒状体の内部に配設され前記1次導体が貫通する非磁性の導体部材からなる板状設置部材と、前記板状設置部材に1次導体を囲んで配設されて軸方向に開口し前記ロゴウスキーコイルを装着した環状溝部とを設け、前記ロゴウスキーコイルを個別に囲み前記軸方向に開口する環状溝部から軸方向に突出して配設された非磁性の導体部材からなる個別筒状体を設けたことを特徴とする電流測定器。
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