電流測量裝置以及電流計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測量流經導電板、電線等通電體的交流電流的技術。
【背景技術】
[0002] 近年來，為了測量工廠、家庭等的功耗，使用非接觸地測定在配電箱等的電線中通 電的交流電流的電流測量裝置。
[0003] 作為這種電流測量裝置，例如有專利文獻1所記載的裝置。專利文獻1的電流測 量裝置具備通過所通電的交流電流在周圍產生磁場的通電體以及輸出與磁場相應的感應 電動勢信號的兩個檢測線圈。
[0004] 兩個檢測線圈中的一個檢測線圈隔著絕緣片配置在通電體的表面。另一個檢測線 圈從通電體離開地配置使得不受從該通電體產生的磁場的影響。在一個檢測線圈中，產生 與將從通電體產生的磁場和作為磁噪聲的外部磁場相加得到的磁場的變化相應的感應電 動勢信號。在另一個檢測線圈中，產生只與外部磁場相應的感應電動勢信號。兩個檢測線 圈反極性地串聯連接。即，連接了兩個檢測線圈使得通過外部磁場產生的感應電動勢信號 的變化成為相反。因此，外部磁場分量被抵消且由通電體導致的磁場分量的感應電動勢信 號作為電流檢測信號而被輸出。然后，根據該電流檢測信號來計算出通電體的交流電流值。
[0005] 專利文獻1 :日本特開號公報

【發明內容】

[0006] 在專利文獻1公開的電流測量裝置中，一個檢測線圈隔著絕緣片配置在通電體的 表面，另一個檢測線圈從通電體離開地配置使得不受從該通電體產生的磁場的影響。因此， 裝置結構復雜。另外，有時外部磁場對兩個檢測線圈的影響不同，不適于外部磁場成分的消 除，存在電流檢測精度低這樣的問題。
[0007] 進而，專利文獻1還公開了如下結構：在通電體的表面以及背面隔著絕緣片分別 配置檢測線圈，將該兩個檢測線圈反極性地串聯連接。在該結構中，還記載了輸出抵消外部 磁場分量且相加了由通電體導致的磁場分量的感應電動勢信號的結構的電流測量裝置。在 該結構中，在通電體固定在端子臺的狀態下露出表面側的檢測線圈，與此相對背面側的檢 測線圈隱藏在通電體與端子臺之間。因此，外部磁場對兩個檢測線圈的影響不同，不適于外 部磁場成分的消除，存在電流檢測精度低這樣的問題。
[0008] 本發明是為了解決上述課題而作出的，其目的在于提供一種能夠以簡易的結構進 行高精度的電流測量的電流測量裝置以及電流計算方法。
[0009] 為了達成上述目的，本發明的電流測量裝置具備：
[0010] 通電體，流經被測定電流；
[0011] 基臺，具有配置有所述通電體的配置面；
[0012] 相同結構的一對檢測線圈，在所述基臺的配置面夾著所述通電體隔著絕緣距離而 被配置，并且反極性地串聯連接；以及
[0013] 計算部，根據來自所述一對檢測線圈的感應電動勢信號來計算出被測定電流值。
[0014] 根據本發明，在配置有通電體的基臺的配置面，對通電體隔著絕緣距離配置一對 檢測線圈，因此不需要絕緣片，能夠設為簡易的結構。另外，一對檢測線圈夾著通電體而配 置且反極性地串聯連接，因此能夠進行高精度的電流測量。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明的實施方式1的電流測量裝置的結構圖。
[0016] 圖2A是實施方式1的電流測量裝置的第一端子臺的俯視圖。
[0017] 圖2B是實施方式1的電流測量裝置的第一端子臺的側視圖。
[0018] 圖3是表示實施方式1的檢測線圈和圓形的檢測線圈的圖。
[0019] 圖4是表示實施方式1的通電體為包圍一個檢測線圈的形狀的圖。
[0020] 圖5是表示變形例的通電體為包圍一個圓形檢測線圈的形狀的圖。
[0021] 圖6是本發明的實施方式2的電流測量裝置的結構圖。
[0022] 圖7是實施方式2的電流測量裝置的第一端子臺的結構圖。
[0023] 圖8是實施方式2的檢測線圈的連接圖。
[0024] 圖9是表示變更變形例的檢測線圈的匝數的例子的圖。
[0025] 圖10是表示實施方式2的通電體為包圍一側的檢測線圈的形狀的圖。
[0026] 圖11是在實施方式2中將一對檢測線圈設為η組的情況下的連接圖。
[0027] 附圖標記說明
[0028] 10、11 :電流測量裝置；20 :L1相電線；25 :二次側電線；30 :L2相電線；35 :二次 側電線；40 :圓形檢測線圈；80 :螺絲；100、101 :第一端子臺（基臺）；110 :通電體；IlOa : 一端；IlOb :另一端；110c、IlOd :部位；120、120a、120b :檢測線圈；130、130a、130b :檢測線 圈；200、201 :第二端子臺（基臺）；300、301 :電流計算部（計算部）；310a、310b :差動放 大器；320a、320b :A/D轉換器；330 :運算處理部；335 :判定部；340 :顯示部；350 :通信部； 400 :電源電路；500 :第一連接切換開關；600 :第二連接切換開關；700 :匝數切換部；dl :絕 緣距離；ED :-端；F :配置面；LS :長邊；OUT :輸出端子；Pl :第1接點；P2 :第2接點；TH :連 接用公螺絲孔。
【具體實施方式】
[0029] 以下參照附圖詳細地說明本發明的實施方式的電流測量裝置。
[0030] (實施方式1)
[0031] 如圖1所示，本發明的實施方式1的電流測量裝置10非接觸地測量流經單相三線 制的Ll相電線20和L2相電線30的各交流電流。電流測量裝置10具備連接Ll相電線20 的第一端子臺100、連接L2相電線30的第二端子臺200、分別計算出流經Ll相電線20和 L2相電線30的交流電流值的電流計算部300、以及生成電源電壓的電源電路400。
[0032] 而且，電流測量裝置10具備顯示由電流計算部300計算出的交流電流值、即測量 出的電流值的顯示部340、以及將測量出的電流值等數據發送給計算機等其它裝置的通信 部 350。
[0033] 在第一端子臺100例如配設導電板等通電體110。在通電體110的一端IlOa連接 作為一次側電線的LI相電線20。在通電體110的另一端IlOb連接二次側電線25。另外， 在第一端子臺100配設由一對檢測線圈120a、120b構成的檢測線圈120。與通過流經通電 體110的交流電流在周圍產生的磁場相應的感應電動勢信號從檢測線圈120輸出到電流計 算部300。
[0034] 第二端子臺200也與第一端子臺100同樣地構成。即，在第二端子臺200配設通 電體110。在通電體110的一端IlOa連接作為一次側電線的L2相電線30。在通電體110 的另一端IlOb連接二次側電線35,配設由一對檢測線圈130a、130b構成的檢測線圈130。 與通過流經第二端子臺200的通電體110的交流電流在周圍所產生的磁場相應的感應電動 勢信號從檢測線圈130輸出到電流計算部300。此外，檢測線圈130與檢測線圈120同樣地 構成，因此以檢測線圈120為中心進行說明。
[0035] 電流計算部300具備第一端子臺100用的差動放大器310a和A/D (模擬/數字） 轉換器320a、第二端子臺200用的差動放大器310b和A/D轉換器320b、以及運算處理部 330〇
[0036] 差動放大器310a對來自檢測線圈120的感應電動勢信號進行差動放大。A/D轉換 器320a將由差動放大器310a進行差動放大后的模擬信號變換為數字信號。
[0037] 差動放大器310b將來自檢測線圈130的感應電動勢信號進行差動放大。A/D轉換 器320b將由差動放大器310b進行差動放大后的模擬信號變換為數字信號。
[0038] 運算處理部330是對來自A/D轉換器320a、320b的各數字信號分別進行運算處理 來分別計算出第一端子臺1〇〇、第二端子臺200的各通電體110的交流電流值的運算處理處 理器。詳細地說，運算處理部330通過使用后述的運算式對由A/D轉換器320a、320b進行 A/D變換的各數字信號進行運算處理來計算出流經Ll相電線20、L2相電線30的各交流電 流值。
[0039] 電源電路400對來自連接在第一端子臺100的Ll相電線20的電源電壓進行整流、 平滑等，生成驅動電流計算部300所需的電源電壓。
[0040] 這里，說明第一端子臺100的結構。如圖2A、圖2B所示，第一端子臺100具有配 置有通電體110的電絕緣性的配置面F。通電體110以銅等金屬材料形成，是細長板形狀。 通電體110通過螺絲止動固定在配置面F上。另外，如圖2B所示，通電體110的高度Hl比 橫寬Wl長。
[0041] 另外，Ll相電線20通過插入到其前端的壓接端子21的螺絲80旋進形成在通電 體110的一端IlOa的連接用母螺絲孔TH來連接到通電體110的一端110a。另外，二次側 電線25通過插入到其前端的壓接端子21的螺絲80旋進形成在通電體110的另一端IlOb 的連接用母螺絲孔TH來連接在通電體110的另一端110b。
[0042] 另外，在第一端子臺100的配置面F上夾著通電體110對稱地配置了一對檢測線 圈120a、120b。如圖2A所示，檢測線圈120和檢測線圈130是在芯材中沒有磁性金屬等的 所謂的空芯線圈。此外，一對檢測線圈120a、120b也可以夾著通電體110而非對稱地配置。
[0043] 例如，當來自Ll相電線20的交流電流向圖2A、圖2B的箭頭Sa的方向流經通電體 110時，與該電流大小成正比例的磁場產生在通電體110的周圍。即，圖2A、圖2B中環狀箭 頭Sb所示的磁通交鏈到檢測線圈120a、120b。
[0044] 一對檢測線圈120a和檢測線圈120b是相同結構。即，是匝數、線圈截面積、繞線 高度、繞線方向、繞線材料等決定線圈特性的參數（以下稱為"線圈參數"）相同的線圈。另 外，其繞制形狀（即，線圈截面形狀）如圖2A所示地是長方形形狀。另外，如圖2B所示，檢 測線圈120a和檢測線圈120b的繞制高度H2是與比通電體110的橫寬Wl長的高度Hl相 同程度。
[0045] 而且，檢測線圈120a和檢測線圈120b其長邊LS與通電體110的通電方向平行、