特許 5756607 電流測定装置、及び電流センサの変換レートの検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5756607

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】電流測定装置、及び電流センサの変換レートの検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 19/00 20060101AFI20150709BHJP

   G01R 15/08 20060101ALI20150709BHJP

   G01R 15/18 20060101ALI20150709BHJP

【ＦＩ】

   G01R19/00 A

   G01R15/08

   G01R15/18 D

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2010-147562(P2010-147562)

(22)【出願日】2010年6月29日

(65)【公開番号】特開2012-13435(P2012-13435A)

(43)【公開日】2012年1月19日

【審査請求日】2013年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088306

【弁理士】

【氏名又は名称】小宮 良雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126343

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 浩之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊毅

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２３３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１４２９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０７２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０４６１４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３０６７５８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−３３８１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−６２４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０５２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １９／００−１９／３２、

１１／００−１１／６６、

２１／００−２２／１０、

３５／００−３５／０６、

１５／００−１５／２６、

２７／００−２７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電流の流れる測定対象体に電磁結合して該交流電流の電流値に対応する検出値を出力するカレントトランスを有する電流センサが着脱可能であると共に、該交流電流の電流値と該検出値との変換レートが設定されて使用される電流測定装置であって、
該カレントトランスに開閉制御可能なスイッチを介して変換レート検出用の電流を出力する交流電源と、
該カレントトランスに並列接続されたシャント抵抗の両端間の電圧値を測定する第１の電圧測定部と、
変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を測定する第２の電圧測定部と、
該スイッチが閉状態に制御されたときに該交流電源から出力ケーブルを通して該カレントトランスに該変換レート検出用の電流を出力すると共に、該カレントトランスに該変換レート検出用の電線を電磁結合させた状態で、該第１の電圧測定部の測定した電圧値と該第２の電圧測定部の測定した電圧値とに基づいて、該変換レートを算出する変換レート算出部とを
備えることを特徴とする電流測定装置。

【請求項2】

前記交流電源の出力する前記変換レート検出用の電流の電流値を測定する電流測定部を更に備え、
前記変換レート算出部が、前記第１の電圧測定部の測定した電圧値と、前記第２の電圧測定部の測定した電圧値と、該電流測定部の測定した電流値とに基づいて、前記変換レートを算出することを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。

【請求項3】

前記変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を増幅する増幅器を更に備え、前記第２の電圧測定部は、該増幅器によって増幅された電圧値を測定することを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。

【請求項4】

前記変換レート検出用の電線と前記増幅器との間、及び／又は前記増幅器と前記第２の電圧測定部との間に、前記変換レート検出用の電流の交流周波数を通過させる周波数フィルタを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電流測定装置。

【請求項5】

前記変換レート検出用の電線が着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。

【請求項6】

開閉制御可能なスイッチを介して前記交流電源が前記カレントトランスに前記変換レート検出用の電流を出力可能であり、該スイッチが開状態に制御されたときに、前記第１の電圧測定部の測定する電圧値と、前記変換レート算出部が予め算出した前記変換レートとに基づいて、前記測定対象体に流れる交流電流の電流値を算出する測定電流算出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。

【請求項7】

請求項１から６に記載の電流測定装置を備えることを特徴とする電力測定装置。

【請求項8】

交流電流の流れる測定対象体に電磁結合して該交流電流の電流値に対応する検出値を出力するカレントトランスを有する電流センサの該交流電流の電流値と該検出値との変換レートを検出するために、
スイッチが閉状態に制御されたときに該交流電源から出力ケーブルを通して該カレントトランスに交流電源から変換レート検出用の電流を出力すると共に、該カレントトランスと該変換レート検出用の電線とを電磁結合させた状態で、
該カレントトランスに並列接続されたシャント抵抗の両端間の電圧値を第１の電圧測定部が測定すると共に、該変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を第２の電圧測定部が測定し、測定されたこれら両電圧値に基づいて、変換レート算出部が該変換レートを算出することを特徴とする電流センサの変換レートの検出方法。

【請求項9】

前記シャント抵抗の両端間の電圧値を第１の電圧測定部が測定すると共に、前記変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を第２の電圧測定部が測定する際に、更に前記変換レート検出用の電流の電流値を電流測定部が測定し、これら両電圧値及びこの電流値に基づいて、変換レート算出部が前記変換レートを算出することを特徴とする請求項８に記載の電流センサの変換レートの検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カレントトランス型の電流センサが着脱可能な電流測定装置、及びその電流センサの出力する検出値の変換レートを検出するための変換レートの検出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電力ケーブルなどの測定対象体に流れる交流電流の電流値を測定するために、クランプ式の電流センサが広く使用されている。クランプ式の電流センサは、測定対象体を切断することなく電気的絶縁性を保ちながら流れる電流を検出することができる。

【0003】

このような電流センサが、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載されたクランプセンサは、円弧状に配置された一対の磁気コアが測定対象体をクランプ可能に開閉自在となっており、この磁気コアの周面に巻線が配置されている。

【0004】

この磁気コア及び巻線がカレントトランスとなって、クランプした測定対象体に流れる交流電流が検出される。カレントトランスは、ＣＴ（Current Transformer）、電流変成器、変流器、又は電流検出用トランスなどとも呼ばれるものであり、測定対象体が巻数１回の１次巻線、カレントトランスが２次巻線となって電磁結合し、１次巻線（測定対象体）に流れる電流が、１次巻線と２次巻線との巻数比に応じた電流に変換されて、２次巻線（カレントトランス）から出力される。

【0005】

電流センサは、出力する検出値として、カレントトランスの出力をそのまま電流出力するタイプのものや、カレントトランスに並列にシャント抵抗を接続してカレントトランスの出力する電流を電圧に変換して電圧出力するタイプのものがある。

【0006】

このような電流センサは、電流測定装置や、特許文献２に開示された電力測定装置に接続されて使用される。電流センサのカレントトランスは、測定対象とする電流値範囲で好適な検出値を出力するような巻数で巻かれている。そのため、測定者は、測定する電流値範囲に適する電流センサを選択して電流測定装置に装着して使用するが、電流センサを装着した際に、測定対象体を流れる交流電流値と電流センサの出力する検出値との変換レートを装置に設定する必要がある。

【0007】

測定者は、電流測定装置等のディスプレイに表示された複数の電流センサの型名の中から使用する電流センサの型名を選択することで電流センサの変換レートを設定したり、装置の操作部からキー入力して変換レートを数値設定したりする。このように測定者が手動で設定するために、煩雑であり、更に誤った変換レートを設定してしまうと正しい測定値を得ることができないという課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１０−２１３５９８号公報

【特許文献2】特開２０００−３３８１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、カレントトランスを有する電流センサの変換レートを自動で検出することができる電流測定装置、及び電流センサの変換レートの検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された電流測定装置は、交流電流の流れる測定対象体に電磁結合して該交流電流の電流値に対応する検出値を出力するカレントトランスを有する電流センサが着脱可能であると共に、該交流電流の電流値と該検出値との変換レートが設定されて使用される電流測定装置であって、
該カレントトランスに開閉制御可能なスイッチを介して変換レート検出用の電流を出力する交流電源と、
該カレントトランスに並列接続されたシャント抵抗の両端間の電圧値を測定する第１の電圧測定部と、
変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を測定する第２の電圧測定部と、
該スイッチが閉状態に制御されたときに該交流電源から出力ケーブルを通して該カレントトランスに該変換レート検出用の電流を出力すると共に、該カレントトランスに該変換レート検出用の電線を電磁結合させた状態で、該第１の電圧測定部の測定した電圧値と該第２の電圧測定部の測定した電圧値とに基づいて、該変換レートを算出する変換レート算出部とを備えることを特徴とする。

【0011】

請求項２に記載された電流測定装置は、請求項１に記載の電流測定装置であって、前記交流電源の出力する前記変換レート検出用の電流の電流値を測定する電流測定部を更に備え、
前記変換レート算出部が、前記第１の電圧測定部の測定した電圧値と、前記第２の電圧測定部の測定した電圧値と、該電流測定部の測定した電流値とに基づいて、前記変換レートを算出することを特徴とする。

【0012】

請求項３に記載された電流測定装置は、請求項１に記載の電流測定装置であって、前記変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を増幅する増幅器を更に備え、前記第２の電圧測定部は、該増幅器によって増幅された電圧値を測定することを特徴とする。

【0013】

請求項４に記載された電流測定装置は、請求項３に記載の電流測定装置であって、前記変換レート検出用の電線と前記増幅器との間、及び／又は前記増幅器と前記第２の電圧測定部との間に、前記変換レート検出用の電流の交流周波数を通過させる周波数フィルタを更に備えることを特徴とする。

【0014】

請求項５に記載された電流測定装置は、請求項１に記載の電流測定装置であって、前記変換レート検出用の電線が着脱可能であることを特徴とする。

【0015】

請求項６に記載された電流測定装置は、請求項１に記載の電流測定装置であって、開閉制御可能なスイッチを介して前記交流電源が前記カレントトランスに前記変換レート検出用の電流を出力可能であり、
該スイッチが開状態に制御されたときに、前記第１の電圧測定部の測定する電圧値と、前記変換レート算出部が予め算出した前記変換レートとに基づいて、前記測定対象体に流れる交流電流の電流値を算出する測定電流算出部を備えることを特徴とする。

【0016】

請求項７に記載された電力測定装置は、請求項１から６に記載の電流測定装置を備えることを特徴とする。

【0017】

請求項８に記載された電流センサの変換レート検出方法は、交流電流の流れる測定対象体に電磁結合して該交流電流の電流値に対応する検出値を出力するカレントトランスを有する電流センサの該交流電流の電流値と該検出値との変換レートを検出するために、
スイッチが閉状態に制御されたときに該交流電源から出力ケーブルを通して該カレントトランスに交流電源から変換レート検出用の電流を出力すると共に、該カレントトランスと該変換レート検出用の電線とを電磁結合させた状態で、
該カレントトランスに並列接続されたシャント抵抗の両端間の電圧値を第１の電圧測定部が測定すると共に、該変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を第２の電圧測定部が測定し、測定されたこれら両電圧値に基づいて、変換レート算出部が該変換レートを算出することを特徴とする。

【0018】

請求項９に記載された電流センサの変換レートの検出方法は、請求項８に記載の電流センサの変換レートの検出方法であって、前記シャント抵抗の両端間の電圧値を第１の電圧測定部が測定すると共に、前記変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を第２の電圧測定部が測定する際に、更に前記変換レート検出用の電流の電流値を電流測定部が測定し、これら両電圧値及びこの電流値に基づいて、変換レート算出部が前記変換レートを算出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の電流測定装置、及び電流センサの変換レートの検出方法によれば、電流センサのカレントトランスに交流電源から変換レート検出用の電流を出力させて、カレントトランスに並列接続されたシャント抵抗の両端間の電圧値を第１の電圧測定部が測定すると共に、カレントトランスに電磁結合させた変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を第２の電圧測定部が測定することで、カレントトランスと変換レート検出用の電線との電圧変換比、つまりカレントランスの巻数によって決まる変換レートを自動的に算出することができるので、変換レートを手動で設定する必要がなく、変換レートを設定ミスなく正確に設定することができると共に、迅速かつ簡便に設定することができる。

【0020】

また、本発明の電流測定装置、及び電流センサの変換レートの検出方法によれば、更に、交流電源からカレントトランスに出力する変換レート検出用の電流の電流値を電流測定部が測定することで、この電流値とシャント抵抗の両端間の電圧値とからシャント抵抗の抵抗値を変換レート算出部が算出して、この抵抗値とカレントトランスの巻数とによって決まる変換レートを自動的に算出することができるので、例えばシャント抵抗が電流センサ側に配置されている電圧出力タイプの電流センサであったとしても、その変換レートを自動的に検出することができる。

【0021】

また、本発明の電流測定装置によれば、変換レート検出用の電線の両端間の電圧値を増幅する増幅器を更に備えることにより、変換レート検出用の電線の両端間の電圧値が小さな値であったとしても確実かつ高精度に測定することができるので、変換レートを高精度に検出することができる。

【0022】

また、本発明の電流測定装置によれば、増幅器の前段、及び／又は後段に周波数フィルタを備えることにより、ノイズの影響を受けることなく、変換レートを一層高精度に検出することができる。

【0023】

また、本発明の電流測定装置によれば、変換レート検出用の電線が着脱可能なことにより、変換レートの設定を行わないときにはこの電線を取り外すことで邪魔にならない。更に、変換レート検出用の電線を装着しないときは、第２の電圧測定部で例えば測定対象体などの電圧値を測定してもよい。

【0024】

本発明の電流測定装置によれば、開閉制御可能なスイッチを介して交流電源がカレントトランスに変換レート検出用の電流を出力可能とすることにより、第１の電圧測定部を、変換レートの検出用と、測定対象体の電流測定用との両方に兼用できるため、構成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明を適用する電流測定装置の変換レート検出時の使用状態を示す概要図である。

【図2】図１の状態のブロック図である。

【図3】図２の状態の等価回路図である。

【図4】図３に示した等価回路図のトランスの２次側回路（電線３９側）を１次側に換算して示した等価回路図である。

【図5】本発明を適用する電流測定装置の電流測定時の使用状態を示す概要図である。

【図6】図５の状態の一部を示すブロック図である。

【図7】本発明を適用する他の電流測定装置の変換レート検出時の使用状態を示すブロック図である。

【図8】本発明を適用する電流測定装置の検出電圧測定部の前段にバンドパスフィルタ及び増幅器を追加した例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されるものではない。

【0027】

本発明の実施形態の一例である電流測定装置の使用状態を図１、図５に示す。両図に示す電流測定装置１は、そのコネクタ１１に、電流センサ２の出力ケーブル３４の先端に付されたコネクタ３５が嵌合することで、電流センサ２が着脱可能に装着されるものである。一例として、コネクタ１１はＢＮＣ型のレセプタクルであり、コネクタ３５はＢＮＣ型のプラグである。この電流測定装置１の正面には、測定した電流値を表示する表示部や操作ボタンが配置されている。

【0028】

図５は、商用交流電源８０と負荷回路８２とを接続する電力ケーブル８１（測定対象体の一例）に流れる交流電流の電流値を、電流測定装置１及び電流センサ２を用いて測定している状態を示した図である。

【0029】

電流センサ２は、公知のカレントトランス型のものであり、本体部３１の開閉レバー３２を操作することで円環状のクランプ部３３が開閉自在に構成されていることで、その円環状の内側に電力ケーブル８１が貫通（クランプ）可能になっている。

【0030】

電流測定装置１は、電力ケーブル８１に流れる交流電流の電流値と、電力センサ２の出力する検出値との変換レートが設定されていることで、電力センサ２の検出値及び変換レートに基づいて、交流電流の電流値を算出し、表示部に表示可能に構成されている。

【0031】

本発明の電流測定装置１は、この電流センサ２の変換レートを自動検出できるものである。図１は、電流測定装置１が変換レートを自動検出している状態を示した図である。

【0032】

同図に示すように、電流測定装置１は、そのコネクタ１２ａ，１２ｂに、接続用端子３８ａ、３８ｂが両端に付された変換レート検出用の電線３９が、着脱可能に装着されるものである。電線３９は、電流測定装置１に装着された状態で、電流センサ２のクランプ部３３によってクランプ可能な長さで形成されている。一例として、コネクタ１２ａ，１２ｂはバナナジャックや端子台であり、接続用端子３８ａ、３８ｂはバナナプラグやＹ字型プラグ、Ｕ字型プラグである。

【0033】

図１に示す状態のブロック図を図２に示す。電流センサ２は、クランプ部３３の内部にカレントトランス３６を有している。カレントトランス３６は、電線がコイル状にｎ回巻かれて構成されている。このカレントトランス３６と、クランプ部３３を貫通する電線３９や電力ケーブル８１（図５参照）とが、巻数ｎ：１のトランスとして電磁結合可能になっている。

【0034】

この電流センサ２は電圧出力タイプのものであり、カレントトランス３６から出力される電流を電圧に変換するためのシャント抵抗３７が、カレントトランス３６に並列接続されている。シャント抵抗３７は、カレントトランス３６の出力電流範囲に合わせて抵抗値Ｒ_ＣＴが決められていて、この抵抗値Ｒ_ＣＴは、一例として１Ω〜１ｋΩ程度の小さな値である。このシャント抵抗３７は、クランプ部３３の根元部分、又は本体部３１の内部に配置されている。シャント抵抗３７の各端には、一対の電線路で構成される出力ケーブル３４を介して、コネクタ３５の接続端子３５ａ、３５ｂが接続されている。

【0035】

電流測定装置１は、コネクタ１１、コネクタ１２ａ、コネクタ１２ｂ、第１の電圧測定部であるセンサ電圧測定部１３、第２の電圧測定部である変換電圧測定部１４、スイッチ１５、電流測定部１６、交流電源１７、変換レート算出部１８、及び測定電流算出部１９を備えている。

【0036】

コネクタ１１は、接続端子１１ａ、１１ｂを有し、電流センサ２のコネクタ３５と嵌合して、接続端子３５ａと接続端子１１ａとが接続されると共に、接続端子３５ｂと接続端子１１ｂとが接続される。この接続端子１１ａ、１１ｂは、センサ電圧測定部１３に接続されている。

【0037】

センサ電圧測定部１３は、接続端子１１ａ、１１ｂ間の電圧値を測定して、変換レート算出部１８に出力する。センサ電圧測定部１３の等価入力抵抗５１の抵抗値Ｒ_Ｓは、例えば１００ｋΩ以上、好ましくは５００ｋΩ以上のようにシャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴと比べて充分大きな値になっている。

【0038】

また、接続端子１１ａ、１１ｂ間には、スイッチ１５、電流測定部１６、及び交流電源１７がこの順で直列接続されて接続されている。スイッチ１５は、開閉制御が可能なものである。

【0039】

電流測定部１６は、電流検出抵抗４１、検出電圧測定部４２、及び注入電流算出部４３を有している。電流検出抵抗４１は、その抵抗値ｒが一例として１Ω〜１０ｋΩ程度のものであり、スイッチ１５と交流電源１７との間に接続されている。検出電圧測定部４２は、電流検出抵抗４１の両端間の電圧値を測定する。検出電圧測定部４２の入力抵抗値（非図示）は、例えば１００ｋΩ以上、好ましくは５００ｋΩ以上のように電流検出抵抗４１の抵抗値ｒと比べて充分大きな値となっている。注入電流算出部４３は、電流検出抵抗４１の既知の抵抗値ｒ、及び検出電圧測定部４２の測定した電圧値から電流検出抵抗４１に流れる電流値、つまり交流電源１７の出力する電流値を算出して、変換レート算出部１８に出力する。

【0040】

交流電源１７は、電流センサ２で測定可能な周波数帯域内の交流電流、つまりカレントトランス３６の周波数特性が平坦な領域内の周波数の交流電流を出力するものである。この周波数は、電流センサ２で測定可能な周波数内であれば、なるべく高い周波数であることが好ましい。例えば、電流センサ２の周波数特性によって異なるが、１ｋ〜１０ｋＨｚ程度の周波数であることが好ましい。交流電源１７として、定電圧源を用いてもよいし、定電流源を用いてもよい。

【0041】

変換電圧測定部１４は、コネクタ１２ａ、１２ｂ間の電圧値を測定して、変換レート算出部に出力する。変換電圧測定部１４の等価入力抵抗５２の抵抗値Ｒ_Ｋは、例えば１００ｋΩ以上、好ましくは５００ｋΩ以上のようにシャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴと比べて充分大きな値となっている。

【0042】

センサ電圧測定部１３、変換電圧測定部１４、及び検出電圧測定部４２は、各々アナログ／デジタル変換器を有していて電圧値をデジタル値で出力する。

【0043】

変換レート算出部１８は、センサ電圧測定部１３の測定した電圧値と、変換電圧測定部１４の測定した電圧値と、電流測定部１６の測定した電流値とに基づいて、変換レートを算出して記憶する。測定電流算出部１９は、電力ケーブル８１（図５参照）に流れる交流電流の電流値を、センサ電圧測定部１３の測定した電圧値と、変換レート算出部１８の記憶する変換レートとに基づいて交流電圧値を算出する。

【0044】

変換レート算出部１８、測定電流算出部１９、及び注入電流算出部４３は、全体としてＣＰＵ（Central Processing Unit）、その動作プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、測定値を一時的に記憶したり演算用に使用したりするＲＡＭ（Random Access Memory）、及び変換レートを記憶するフラッシュＲＯＭ等で構成されて実現されている。

【0045】

次に、電流測定装置１による電流センサ２の変換レートの検出方法について説明する。

【0046】

測定者は、測定を行う電流値範囲で使用可能な電流センサ２を選定して、電流測定装置１、電流センサ２、及び電線３９を図１に示すように接続する。具体的には、電流センサ２のコネクタ３５を、電流測定装置１のコネクタ１１に接続する。また、電線３９の接続用端子３８ａをコネクタ１２ａに接続すると共に、接続用端子３８ｂをコネクタ１２ｂに接続する。この電線３９を電流センサ２のクランプ部３３でクランプする。

【0047】

次に、操作者は、電流測定装置１の電源を投入し、変換レート検出モードを起動する。このモードは、操作者が操作ボタンを操作したり、表示部に表示された各種モードの中から選択操作したりすることにより起動する。

【0048】

変換レート検出モードが起動すると、変換レート算出部１８によりスイッチ１５が開状態から閉状態に制御されて、交流電源１７から電流が出力される。この状態の等価回路を図３に示す。

【0049】

同図に示す等価回路を説明すると、交流電源１７の一端には、電流測定部１６の電流検出抵抗４１の一端が接続され、電流検出抵抗４１の他端には、センサ電圧測定回路１３の等価入力抵抗５１、電流センサ２のシャント抵抗３７、及びカレントトランス３６の各々の一端が接続されている。等価入力抵抗５１、シャント抵抗３７、及びカレントトランス３６の各々の他端は、交流電源１７の他端に接続される。カレントトランス３６と電線３９とは巻数ｎ：１のトランスを構成し、電線３９の両端には、変換電圧測定部１４の等価入力抵抗５２の両端が並列的に接続されて閉ループが形成されている。なお、検出電圧測定部４２の入力抵抗値は電流検出抵抗４１の抵抗値ｒよりも充分に大きく無視できるので、図示を省略する。

【0050】

このトランスの二次側、つまり電線３９及び入力抵抗５２側を、トランスの１次側、つまり交流電源１７側に換算した等価回路を図４に示す。同図に示すように、等価入力抵抗５２は、抵抗値ｎ²Ｒ_Ｋに換算される。カレントトランス３６及び電線３９は、励磁インダクタンスＬに換算される。

【0051】

シャント抵抗３７、及び等価入力抵抗５１，５２は、すでに説明したような抵抗値であるので、
シャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴ ≪ 等価入力抵抗５１の抵抗値Ｒ_Ｓ
シャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴ ≪ 換算した等価入力抵抗５２の抵抗値ｎ²Ｒ_Ｋ
である。また、交流電源１７の周波数を高く設定することで、
シャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴ ≪ ωＬ
になる。

【0052】

したがって、交流電源１７から出力される電流ｉ_Ｔは、殆どがシャント抵抗３７に流れることになり、他の等価入力抵抗５１，５２、及び励磁インダクタンスＬに流れる電流は僅かであるのでここでは無視できる。この電流値ｉ_Ｔは、電流検出抵抗４１の両端間の電圧値ｖ_ｒを、電流測定部１６の検出電圧測定部４２（図２参照）が測定して、その電圧値ｖ_ｒ及び抵抗値ｒから注入電流算出部４３（図２参照）が次式で算出する。
ｉ_Ｔ＝ｖ_ｒ／ｒ

【0053】

電流値ｉ_Ｔの電流がシャント抵抗３７に流れることで、シャント抵抗４２の両端間に電圧値ｖ_ＣＴが発生し、図３に示すように、カレントトランス３６の両端に電圧値ｖ_ＣＴが印加される。この電圧値ｖ_ＣＴは、センサ電圧測定部１３で測定される。また、この電圧値ｖ_ＣＴがトランスで１／ｎに電圧変換されて電圧値ｖ_ＣＴ／ｎが電線３９に発生し、変換電圧測定部１４（図２参照）で電圧値ｖ_ｏとして測定される。

【0054】

変換レート算出部１８は、センサ電圧測定部１３の測定した電圧値ｖ_ＣＴと電流測定部１６の測定した電流値ｉ_Ｔとからシャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴを次の（１）式で算出する。
Ｒ_ＣＴ＝ｖ_ＣＴ／ｉ_Ｔ （１）

【0055】

また、変換レート算出部１８は、センサ電圧測定部１３の測定した電圧値ｖ_ＣＴと変換電圧測定部１４の測定した電圧値ｖ_ｏとからカレントトランス３６の巻数ｎを次の（２）式で算出する。
ｎ＝ｖ_ＣＴ／ｖ_ｏ （２）

【0056】

変換レート算出部１８は、（１）式で算出したシャント抵抗３７の抵抗値Ｒ_ＣＴと、（２）式で算出したカレントトランス３６の巻数ｎとから電流センサ２の変換レートＡを次の（３）式で算出する。
Ａ＝Ｒ_ＣＴ／ｎ （３）

【0057】

変換レート算出部１８は、算出した変換レートＡを非図示のフラッシュＲＯＭ等の記憶部に記憶させる。以上で、変換レートの自動検出処理が終了する。

【0058】

このように、変換レートが自動的に検出されるため、測定者が電流センサの型名や変換レートを調べて手動で設定する必要がないので、変換レートを設定ミスなく正確に設定することができると共に、迅速かつ簡便に設定することができる。

【0059】

次に、電流測定装置１及び電流センサ２を用いた電流測定方法について説明する。

【0060】

測定者は、操作ボタン等を操作して電流測定モードを起動する。電流測定モードが起動すると、スイッチ１５が開状態となるように制御される。

【0061】

また、測定者は、図５に示すように、電線３９を電流測定装置１から取り外して、電流センサ２のクランプ部３３で電力ケーブル８１をクランプする。この状態のブロック図を図６に示す。同図では、電流測定装置１の一部を示している。

【0062】

同図に示すように、電力ケーブル８１に電流値ｉ_Ｓの交流電流が流れている場合、カレントトランス３６から電流値ｉ_Ｓ／ｎの電流が出力され、シャント抵抗３７に次式の電圧値ｖ_Ｓの電圧が発生する。
ｖ_Ｓ＝（ｉ_Ｓ／ｎ）×Ｒ_ＣＴ
この式を（３）式を用いて変形すると
ｉ_Ｓ＝（Ｒ_ＣＴ／ｎ）×ｖ_Ｓ＝Ａ×ｖ_Ｓ （４）
となる。

【0063】

変換レートＡは、前述したように自動検出されて変換レート算出部１８に記憶されており、電圧値ｖ_Ｓは、センサ電圧測定部１３によって測定されることから、測定電流算出部１９は、これらの値を読み込んで（４）式で電流値ｉ_Ｓを算出し、表示部に表示する。

【0064】

以上で、電力ケーブル８１を流れる電流値ｉ_Ｃの測定が終了する。このように、電流測定装置１は、予め自動設定された変換レートＡを用いて、電流測定を行うことができる。

【0065】

次に、本発明の実施形態の他の一例である電流測定装置１ａについて図７を参照して説明する。なお、すでに説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

【0066】

図７に示す電流測定装置１ａは、電流出力タイプの電流センサ２ａが着脱可能に装着されるものである。

【0067】

電流センサ２ａは、カレントトランス３６の検出した電流をそのまま検出値として出力するものであり、カレントトランス３６の両端に出力ケーブル３４が接続され、出力ケーブル３４の先端には、接続端子３５ａ、３５ｂを有するコネクタ３５が接続されている。電流測定装置１ａはコネクタ３５に嵌合するコネクタ１１を有し、電流測定装置１ａの内部には、コネクタ１１の接続端子１１ａ、１１ｂ間にシャント抵抗３７ａが接続されている。このシャント抵抗３７ａの抵抗値は、装置内にあるので、変換レート算出部１８ａにとって既知の値である。そのため、シャント抵抗３７ａの抵抗値を測定する必要がないので、電流測定装置１（図２参照）に設けられていた電流測定部１６が、この電流測定装置１ａには設けられていない。なお、シャント抵抗３７ａの抵抗値は、シャント抵抗３７と同程度の値のものである。

【0068】

変換レート算出部１８ａは、カレントトランス３６の巻数ｎを、電流測定装置１で説明した方法と同様にして（２）式から算出する。変換レート算出部１８ａは、既知のシャント抵抗３７ａの抵抗値と、算出した巻数ｎとから、（３）式で変換レートＡを算出する。このように、シャント抵抗３７ａの値が既知であれば、装置を簡略化して変換レートを検出することができる。なお、図７の電流測定装置１ａに、電流測定装置１と同様に電流測定部１６を設けて、シャント抵抗３７ａの抵抗値を測定するようにしてもよい。この場合、変換レート算出部１８ａは、測定したシャント抵抗３７ａの抵抗値を使用して変換レートＡを算出することで、例えば、シャント抵抗３７ａの抵抗値にばらつきが有ったとしてもその影響を無くすことができる。

【0069】

なお、図２、図７では、変換レート検出用の電線３９に発生する電圧値をそのまま変換電圧測定部１４が測定する例について示したが、図８に示すように、電線３９と変換電圧測定部１４との間に、増幅器６２を接続して測定してもよい。電線３９から出力される電圧は、カレントトランス３６（図２参照）に印加される電圧値ｖ_ＣＴの１／ｎの小さな電圧値になるので、必要に応じて増幅器６２を配置することで、電線３９に発生する電圧値を確実かつ高精度に測定することができる。この場合、変換電圧測定部１４は、増幅器６２の増幅度を考慮して電圧測定を行う。更に、同図に示すように、必要に応じて、増幅器６２の前段、及び／又は後段に、交流電源１７（図２参照）の周波数を通過させて他の不要な周波数を遮断する周波数フィルタの一例であるバンドパスフィルタ６１、６３を配置してもよい。バンドパスフィルタ６１，６３を配置することで、ノイズなどの影響による測定誤差が小さくなり、電圧値を高精度に測定することができる。周波数フィルタとして、ハイパスフィルタ、又はローパスフィルタを用いてもよい。

【0070】

また、電線３９の接続用端子３８ａ，３８ｂを、例えばＢＮＣ型のプラグのような一体型のコネクタとして、コネクタ１２ａ，１２ｂをその一体型のコネクタに嵌合するものとしてもよい。また、電線３９を電流測定装置１に着脱可能とせずに、接続用端子３８ａ等を介さずに、検出電圧測定部１４に電線３９が直接接続される構成としてもよい。この場合、電線３９を、電流測定装置１（１ａ）を持ち運ぶための把手（非図示）の内側に配置する構成としたり、測定を行わないときに電流センサ２でクランプして電流測定装置１に保持させるための電流センサ２の保持用の紐（非図示）の内側に配置する構成としたり、電流測定装置１の内部に収容しておき変換レートの自動設定時に引き出せる構成としてもよい。

【0071】

また、電流測定装置１と電圧測定装置（非図示）とを組み合わせて、測定対象体を流れる電流と測定対象体の電圧とを測定することで電力測定を行う電力測定装置とすることもできる。また、検出電圧測定部１４で測定対象体の電圧値を測定して電力測定を行う電力測定装置としてもよい。また、電流測定装置１は、電流値を交流波形で表示する電流波形表示装置であったり、電流値を交流波形で記録する波形記録装置であってもよい。

【0072】

更に、スイッチ１５を介すことなく、交流電源１７の出力する電流をカレントトランス３６に出力する構成としてもよい。この場合、センサ電圧測定部１３は、変換レートの測定を行うための専用回路となるので、測定対象体の電流を測定する際には、非図示の他の電圧測定部、又は変換電圧測定部１４に電流センサを付け替えて、電流値を測定する構成とする。

【符号の説明】

【0073】

１・１ａは電流測定装置、２・２ａは電流センサ、１１はコネクタ、１１ａ・１１ｂは接続端子、１２ａ，１２ｂはコネクタ、１３はセンサ電圧測定部、１４は変換電圧測定部、１５はスイッチ、１６は電流測定部、１７は交流電源、１８・１８ａは変換レート算出部、１９は測定電流算出部、３１は本体部、３２は開閉レバー、３３はクランプ部、３４は出力ケーブル、３５はコネクタ、３５ａ・３５ｂは接続端子、３６はカレントトランス、３７・３７ａはシャント抵抗、３８ａ・３８ｂは接続用端子、３９は変換レート検出用の電線、４１は電流検出抵抗、４２は検出電圧測定部、４３は注入電流算出部、５１・５２は等価入力抵抗、６１，６３はバンドパスフィルタ、６２は増幅器、８０は商用交流電源、８１は電力ケーブル、８２は負荷回路、ｉ_Ｓ・ｉ_Ｔは電流値、Ｌは励磁インダクタンス、ｎは巻数、ｒ・Ｒ_Ｓ・Ｒ_ＣＴ、Ｒ_Ｋは抵抗値、ｖ_ＣＴ・ｖｏ・ｖ_ｒ・ｖ_Ｓは電圧値である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】