电流测量装置以及电流计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量流经导电板、电线等通电体的交流电流的技术。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了测量工厂、家庭等的功耗，使用非接触地测定在配电箱等的电线中通 电的交流电流的电流测量装置。
[0003] 作为这种电流测量装置，例如有专利文献1所记载的装置。专利文献1的电流测 量装置具备通过所通电的交流电流在周围产生磁场的通电体以及输出与磁场相应的感应 电动势信号的两个检测线圈。
[0004] 两个检测线圈中的一个检测线圈隔着绝缘片配置在通电体的表面。另一个检测线 圈从通电体离开地配置使得不受从该通电体产生的磁场的影响。在一个检测线圈中，产生 与将从通电体产生的磁场和作为磁噪声的外部磁场相加得到的磁场的变化相应的感应电 动势信号。在另一个检测线圈中，产生只与外部磁场相应的感应电动势信号。两个检测线 圈反极性地串联连接。即，连接了两个检测线圈使得通过外部磁场产生的感应电动势信号 的变化成为相反。因此，外部磁场分量被抵消且由通电体导致的磁场分量的感应电动势信 号作为电流检测信号而被输出。然后，根据该电流检测信号来计算出通电体的交流电流值。
[0005] 专利文献1 :日本特开2011-220952号公报
【发明内容】
[0006] 在专利文献1公开的电流测量装置中，一个检测线圈隔着绝缘片配置在通电体的 表面，另一个检测线圈从通电体离开地配置使得不受从该通电体产生的磁场的影响。因此， 装置结构复杂。另外，有时外部磁场对两个检测线圈的影响不同，不适于外部磁场成分的消 除，存在电流检测精度低这样的问题。
[0007] 进而，专利文献1还公开了如下结构：在通电体的表面以及背面隔着绝缘片分别 配置检测线圈，将该两个检测线圈反极性地串联连接。在该结构中，还记载了输出抵消外部 磁场分量且相加了由通电体导致的磁场分量的感应电动势信号的结构的电流测量装置。在 该结构中，在通电体固定在端子台的状态下露出表面侧的检测线圈，与此相对背面侧的检 测线圈隐藏在通电体与端子台之间。因此，外部磁场对两个检测线圈的影响不同，不适于外 部磁场成分的消除，存在电流检测精度低这样的问题。
[0008] 本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够以简易的结构进 行高精度的电流测量的电流测量装置以及电流计算方法。
[0009] 为了达成上述目的，本发明的电流测量装置具备：
[0010] 通电体，流经被测定电流；
[0011] 基台，具有配置有所述通电体的配置面；
[0012] 相同结构的一对检测线圈，在所述基台的配置面夹着所述通电体隔着绝缘距离而 被配置，并且反极性地串联连接；以及
[0013] 计算部，根据来自所述一对检测线圈的感应电动势信号来计算出被测定电流值。
[0014] 根据本发明，在配置有通电体的基台的配置面，对通电体隔着绝缘距离配置一对 检测线圈，因此不需要绝缘片，能够设为简易的结构。另外，一对检测线圈夹着通电体而配 置且反极性地串联连接，因此能够进行高精度的电流测量。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的实施方式1的电流测量装置的结构图。
[0016] 图2A是实施方式1的电流测量装置的第一端子台的俯视图。
[0017] 图2B是实施方式1的电流测量装置的第一端子台的侧视图。
[0018] 图3是表示实施方式1的检测线圈和圆形的检测线圈的图。
[0019] 图4是表示实施方式1的通电体为包围一个检测线圈的形状的图。
[0020] 图5是表示变形例的通电体为包围一个圆形检测线圈的形状的图。
[0021] 图6是本发明的实施方式2的电流测量装置的结构图。
[0022] 图7是实施方式2的电流测量装置的第一端子台的结构图。
[0023] 图8是实施方式2的检测线圈的连接图。
[0024] 图9是表示变更变形例的检测线圈的匝数的例子的图。
[0025] 图10是表示实施方式2的通电体为包围一侧的检测线圈的形状的图。
[0026] 图11是在实施方式2中将一对检测线圈设为η组的情况下的连接图。
[0027] 附图标记说明
[0028] 10、11 :电流测量装置；20 :L1相电线；25 :二次侧电线；30 :L2相电线；35 :二次 侧电线；40 :圆形检测线圈；80 :螺丝；100、101 :第一端子台（基台）；110 :通电体；IlOa : 一端；IlOb :另一端；110c、IlOd :部位；120、120a、120b :检测线圈；130、130a、130b :检测线 圈；200、201 :第二端子台（基台）；300、301 :电流计算部（计算部）；310a、310b :差动放 大器；320a、320b :A/D转换器；330 :运算处理部；335 :判定部；340 :显示部；350 :通信部； 400 :电源电路；500 :第一连接切换开关；600 :第二连接切换开关；700 :匝数切换部；dl :绝 缘距离；ED :-端；F :配置面；LS :长边；OUT :输出端子；Pl :第1接点；P2 :第2接点；TH :连 接用公螺丝孔。
【具体实施方式】
[0029] 以下参照附图详细地说明本发明的实施方式的电流测量装置。
[0030] (实施方式1)
[0031] 如图1所示，本发明的实施方式1的电流测量装置10非接触地测量流经单相三线 制的Ll相电线20和L2相电线30的各交流电流。电流测量装置10具备连接Ll相电线20 的第一端子台100、连接L2相电线30的第二端子台200、分别计算出流经Ll相电线20和 L2相电线30的交流电流值的电流计算部300、以及生成电源电压的电源电路400。
[0032] 而且，电流测量装置10具备显示由电流计算部300计算出的交流电流值、即测量 出的电流值的显示部340、以及将测量出的电流值等数据发送给计算机等其它装置的通信 部 350。
[0033] 在第一端子台100例如配设导电板等通电体110。在通电体110的一端IlOa连接 作为一次侧电线的LI相电线20。在通电体110的另一端IlOb连接二次侧电线25。另外， 在第一端子台100配设由一对检测线圈120a、120b构成的检测线圈120。与通过流经通电 体110的交流电流在周围产生的磁场相应的感应电动势信号从检测线圈120输出到电流计 算部300。
[0034] 第二端子台200也与第一端子台100同样地构成。即，在第二端子台200配设通 电体110。在通电体110的一端IlOa连接作为一次侧电线的L2相电线30。在通电体110 的另一端IlOb连接二次侧电线35,配设由一对检测线圈130a、130b构成的检测线圈130。 与通过流经第二端子台200的通电体110的交流电流在周围所产生的磁场相应的感应电动 势信号从检测线圈130输出到电流计算部300。此外，检测线圈130与检测线圈120同样地 构成，因此以检测线圈120为中心进行说明。
[0035] 电流计算部300具备第一端子台100用的差动放大器310a和A/D (模拟/数字） 转换器320a、第二端子台200用的差动放大器310b和A/D转换器320b、以及运算处理部 330〇
[0036] 差动放大器310a对来自检测线圈120的感应电动势信号进行差动放大。A/D转换 器320a将由差动放大器310a进行差动放大后的模拟信号变换为数字信号。
[0037] 差动放大器310b将来自检测线圈130的感应电动势信号进行差动放大。A/D转换 器320b将由差动放大器310b进行差动放大后的模拟信号变换为数字信号。
[0038] 运算处理部330是对来自A/D转换器320a、320b的各数字信号分别进行运算处理 来分别计算出第一端子台1〇〇、第二端子台200的各通电体110的交流电流值的运算处理处 理器。详细地说，运算处理部330通过使用后述的运算式对由A/D转换器320a、320b进行 A/D变换的各数字信号进行运算处理来计算出流经Ll相电线20、L2相电线30的各交流电 流值。
[0039] 电源电路400对来自连接在第一端子台100的Ll相电线20的电源电压进行整流、 平滑等，生成驱动电流计算部300所需的电源电压。
[0040] 这里，说明第一端子台100的结构。如图2A、图2B所示，第一端子台100具有配 置有通电体110的电绝缘性的配置面F。通电体110以铜等金属材料形成，是细长板形状。 通电体110通过螺丝止动固定在配置面F上。另外，如图2B所示，通电体110的高度Hl比 横宽Wl长。
[0041] 另外，Ll相电线20通过插入到其前端的压接端子21的螺丝80旋进形成在通电 体110的一端IlOa的连接用母螺丝孔TH来连接到通电体110的一端110a。另外，二次侧 电线25通过插入到其前端的压接端子21的螺丝80旋进形成在通电体110的另一端IlOb 的连接用母螺丝孔TH来连接在通电体110的另一端110b。
[0042] 另外，在第一端子台100的配置面F上夹着通电体110对称地配置了一对检测线 圈120a、120b。如图2A所示，检测线圈120和检测线圈130是在芯材中没有磁性金属等的 所谓的空芯线圈。此外，一对检测线圈120a、120b也可以夹着通电体110而非对称地配置。
[0043] 例如，当来自Ll相电线20的交流电流向图2A、图2B的箭头Sa的方向流经通电体 110时，与该电流大小成正比例的磁场产生在通电体110的周围。即，图2A、图2B中环状箭 头Sb所示的磁通交链到检测线圈120a、120b。
[0044] 一对检测线圈120a和检测线圈120b是相同结构。即，是匝数、线圈截面积、绕线 高度、绕线方向、绕线材料等决定线圈特性的参数（以下称为"线圈参数"）相同的线圈。另 外，其绕制形状（即，线圈截面形状）如图2A所示地是长方形形状。另外，如图2B所示，检 测线圈120a和检测线圈120b的绕制高度H2是与比通电体110的横宽Wl长的高度Hl相 同程度。
[0045] 而且，检测线圈120a和检测线圈120b其长边LS与通电体110的通电方向平行、