(57)【要約】【課題】既存の機器に対する改修を行うことなく、正確な電流測定を可能とする電力測定装置を実現する。また、装置の容積、規模の増加を抑制し、正確な電流測定を可能とする電力測定手段を有する電源装置を実現する。【解決手段】交流入力が入力される一次巻線と、一次巻線に磁気結合され、接続される負荷に対して所要の交流出力を供給する二次巻線とを具備する電源トランスを備えた電源装置に接続され、負荷電流を測定する電流測定装置において、電源トランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、電源トランスの二次巻線の一端に一端が接続される二次巻線とを具備し、一次巻線と二次巻線との巻数比が電源トランスの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、電流測定用トランスの二次巻線の他端と、電源トランスの二次巻線の他端に接続された端子とを電流測定用端子とする。【選択図】        図１
2005181021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力が入力される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合され、接続される負荷に対して所要の交流出力を供給する二次巻線とを具備する電源トランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流を測定する電流測定装置であって、
前記電源トランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該電源トランスの二次巻線の一端に一端が接続される二次巻線とを具備し、該一次巻線と該二次巻線との巻数比が前記電源トランスの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、
前記電流測定用トランスの二次巻線の他端と、前記電源トランスの二次巻線の他端に接続された端子とを電流測定用端子とすることを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
交流入力が入力される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合され、接続される複数の負荷のそれぞれに対して所要の交流出力を供給する複数の二次巻線とを具備する電源トランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流をそれぞれ測定する電流測定装置であって、
前記電源トランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該電源トランスの複数の二次巻線のそれぞれの一端にそれぞれの一端が接続される複数の二次巻線とを具備し、該一次巻線と該複数の二次巻線とのそれぞれの巻数比が前記電源トランスのそれぞれの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、
前記電流測定用トランスの複数の二次巻線のそれぞれの他端と、前記電源トランスのそれぞれの二次巻線の他端に接続されたそれぞれの端子とを前記負荷電流をそれぞれ測定するための電流測定用端子とすることを特徴とする電流測定装置。
【請求項３】
交流入力源に並列に接続される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されるとともに前記交流入力源の一端に一端が接続され、他端に接続される負荷に対して昇圧／降圧された交流出力を供給するための二次巻線とを具備するＡＶＲトランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流を測定する電流測定装置であって、
前記ＡＶＲトランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該ＡＶＲトランスの二次巻線の一端に一端が接続される二次巻線とを具備し、該一次巻線と該二次巻線との巻数比が前記電源トランスの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、
前記電流測定用トランスの二次巻線の他端と、前記ＡＶＲトランスの二次巻線の他端に接続された端子とを電流測定用端子とすることを特徴とする電流測定装置。
【請求項４】
前記電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電流測定装置。
【請求項５】
交流入力源に並列に接続される一次巻線と、
前記一次巻線に磁気結合されるとともに前記交流入力源の一端に一端が接続され、他端に接続される負荷に対して昇圧／降圧された交流出力を供給する二次巻線と、
前記一次巻線に磁気結合されるとともに前記二次巻線の一端に一端が接続される三次巻線と、
を具備するＡＶＲトランスを備え、
前記一次巻線と前記二次巻線との巻数比と、該一次巻線と前記三次巻線との巻数比とが略同一であり、
前記ＡＶＲトランスの二次巻線の他端に接続された端子と、前記三次巻線の他端とを電流測定用端子とすることを特徴とする電流測定手段を有する電源装置。
【請求項６】
前記電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の電流測定手段を有する電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電流測定装置および電流測定手段を有する電源装置に関するものであり、特に、簡易な構成で精度のよい電流測定を実現する電流測定装置および電流測定手段を有する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平成１０年に改正され、平成１１年４月から施行されている「エネルギーの使用の合理化に関する法律」（いわゆる、「改正省エネルギー法」）によって、国家として、省エネルギーに対する各種施策の推進活動が活発化している。特に、オフィスビル、大規模小売店、ホテル、病院等の施設においては、省エネルギー対策の届出を義務付けるなどの措置が講ぜられている。また、ストーブ、自動販売機、変圧器などが特定機器として新たに追加され、従来から特定機器に指定されているエアコン、テレビ、電気冷蔵庫などの家電機器とともに一定以上の基準エネルギー消費効率が求められるなど、省エネルギーに対する技術基準の強化が図られている。
【０００３】
一方、消費電力の削減効果を正しく評価するためには、精度のよい測定に基づいた消費電力の算出が必要であり、負荷に供給される供給電圧と負荷に流れる負荷電流とを正確に測定する必要がある。特に、変動要素が大きく、測定精度に多大な影響を与える負荷電流を正確に測定することが重要となってくる。
【０００４】
ところで、一般的に、商用電源に接続された負荷に流れる電流を測定する場合に、通常は、ＣＴ（電流トランス）などを用いることがよく行われる（例えば、非特許文献１など）。
【０００５】
【非特許文献１】”電力測定用センサの活用法（ＣＴ・ＰＴの技術動向）、（ｐ．１、図１）”、村上義介、（株）ユー・アール・ディー、「ＯＮＬＩＮＥ」、「平成１５年４月２１日検索」、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕ−ｒｄ．ｃｏｍ／ＣＴＰＴ．ｈｔｍ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この電流トランスを用いる手法では、測定精度が悪いという問題点があった。また、大電流を測定する場合には、磁気飽和を防止する必要があり、その結果、装置自身が大型になるという欠点があった。
【０００７】
また、負荷に対して直列に挿入した抵抗器を用いて、正確な負荷電流を測定するような手法も存在するが、抵抗器自身の抵抗損による電流損失が増大することにより、エネルギー消費効率が悪化するという問題点があった。さらに、電流トランスを用いる場合と同様に、大電流を測定する場合には、機器が大型化するという欠点があった。
【０００８】
また、エネルギー消費効率の改善を目的として電力消費量の管理施策を推進するためには、今後製造される機器だけではなく既存の機器をも対象とする必要があり、この管理施策に必要なコスト抑制のためには、既存の機器に対する改修を行うことなく、かつ、正確な電流測定を可能とする電流測定装置として実現することも重要である。
【０００９】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、既存の機器に対する改修を行うことなく、かつ、正確な電流測定を可能とする電力測定装置を提供することを目的とする。また、装置の容積、規模の増加を抑制し、かつ、正確な電流測定を可能とする電流測定手段を有する電源装置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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる電流測定装置にあっては、交流入力が入力される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合され、接続される負荷に対して所要の交流出力を供給する二次巻線とを具備する電源トランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流を測定する電流測定装置であって、前記電源トランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該電源トランスの二次巻線の一端に一端が接続される二次巻線とを具備し、該一次巻線と該二次巻線との巻数比が前記電源トランスの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、前記電流測定用トランスの二次巻線の他端と、前記電源トランスの二次巻線の他端に接続された端子とを電流測定用端子とすることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、一次巻線と二次巻線とを有する電流測定用トランスが電流測定装置に備えられ、電流測定用トランスの一次巻線が電源トランスの一次巻線の両端に接続され、一方、電流測定用トランスの二次巻の一端が電源トランスの二次巻線の一端に接続される。この電流測定用トランスの一次巻線と二次巻線との巻数比が電源トランスの巻数比と略同一であるように設定すれば、電流測定用トランスの二次巻線の他端と、電源トランスの二次巻線の他端に接続された端子とからなる電流測定用端子を用いて負荷に流れる負荷電流を測定することができる。
【００１２】
つぎの発明にかかる電流測定装置にあっては、交流入力が入力される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合され、接続される複数の負荷のそれぞれに対して所要の交流出力を供給する複数の二次巻線とを具備する電源トランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流をそれぞれ測定する電流測定装置であって、前記電源トランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該電源トランスの複数の二次巻線のそれぞれの一端にそれぞれの一端が接続される複数の二次巻線とを具備し、該一次巻線と該複数の二次巻線とのそれぞれの巻数比が前記電源トランスのそれぞれの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、前記電流測定用トランスの複数の二次巻線のそれぞれの他端と、前記電源トランスのそれぞれの二次巻線の他端に接続されたそれぞれの端子とを前記負荷電流をそれぞれ測定するための電流測定用端子とすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、一次巻線と複数の二次巻線とを有する電流測定用トランスが電流測定装置に備えられ、電流測定用トランスの一次巻線が電源トランスの一次巻線の両端に接続され、一方、電流測定用トランスの複数の二次巻線のそれぞれの一端が電源トランスの複数の二次巻線のそれぞれの一端に接続される。この電流測定用トランスの一次巻線と複数の二次巻線とのそれぞれの巻数比が電源トランスのそれぞれの巻数比と略同一であるように設定すれば、電流測定用トランスの複数の二次巻線のそれぞれの他端と、電源トランスのそれぞれの二次巻線の他端に接続されたそれぞれの端子とからなる電流測定用端子を用いて、それぞれの負荷に流れる負荷電流を測定することができる。
【００１４】
つぎの発明にかかる電流測定装置にあっては、交流入力源に並列に接続される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されるとともに前記交流入力源の一端に一端が接続され、他端に接続される負荷に対して昇圧／降圧された交流出力を供給するための二次巻線とを具備するＡＶＲトランスを備えた電源装置に接続され、該負荷に流れる負荷電流を測定する電流測定装置であって、前記ＡＶＲトランスの一次巻線の両端に接続される一次巻線と、該ＡＶＲトランスの二次巻線の一端に一端が接続される二次巻線とを具備し、該一次巻線と該二次巻線との巻数比が前記電源トランスの巻数比と略同一である電流測定用トランスを備え、前記電流測定用トランスの二次巻線の他端と、前記ＡＶＲトランスの二次巻線の他端に接続された端子とを電流測定用端子とすることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、一次巻線と二次巻線とを有する電流測定用トランスが電流測定装置に備えられ、電流測定用トランスの一次巻線がＡＶＲトランスの一次巻線の両端に接続され、一方、電流測定用トランスの二次巻線の一端にＡＶＲトランスの一端が接続される。この電流測定用トランスの一次巻線と二次巻線との巻数比がＡＶＲトランスの巻数比と略同一であり、電流測定用トランスの二次巻線の他端と、ＡＶＲトランスの二次巻線の他端に接続された端子とからなる電流測定用端子を用いて負荷に流れる負荷電流を測定することができる。
【００１６】
つぎの発明にかかる電流測定装置にあっては、前記電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスをさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスによって検出感度を向上させることができる。
【００１８】
つぎの発明にかかる電流測定手段を有する電源装置にあっては、交流入力源に並列に接続される一次巻線と、前記一次巻線に磁気結合されるとともに前記交流入力源の一端に一端が接続され、他端に接続される負荷に対して昇圧／降圧された交流出力を供給する二次巻線と、前記一次巻線に磁気結合されるとともに前記二次巻線の一端に一端が接続される三次巻線とを具備するＡＶＲトランスを備え、前記一次巻線と前記二次巻線との巻数比と、該一次巻線と前記三次巻線との巻数比とが略同一であり、前記ＡＶＲトランスの二次巻線の他端に接続された端子と、前記三次巻線の他端とを電流測定用端子とすることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、一次巻線に磁気結合され、一次巻線に対する巻数比が、一次巻線と二次巻線との巻数比と略同一であるように設定された三次巻線を備え、この三次巻線の一端を二次巻線の一端に接続し、二次巻線の他端と、三次巻線の他端とからなる電流測定用端子を用いて負荷に流れる負荷電流を測定することができる。
【００２０】
つぎの発明にかかる電流測定手段を有する電源装置にあっては、前記電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスをさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、電流測定用端子の間に挿入される変圧トランスによって検出感度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明にかかる電流測定装置によれば、電流測定用トランスが備えられ、この電流測定用トランスの一次巻線と二次巻線との巻数比が電源トランスの巻数比と略同一であるように設定されるとともに、この電流測定用トランスの一次巻線が電源トランスの一次巻線の両端に接続され、二次巻の一端が電源トランスの二次巻線の一端に接続され、電流測定用トランスの二次巻線の他端と、電源トランスの二次巻線の他端に接続された端子とからなる電流測定用端子を用いて負荷に流れる負荷電流を測定するようにしているので、装置の容積、規模の増加を抑制し、かつ、既存の機器に対する改修を行うことなく負荷電流を測定することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、この発明にかかる電流測定手段を有する電源装置によれば、一次巻線に磁気結合され、一次巻線に対する巻数比が、一次巻線と二次巻線との巻数比と略同一であるように設定された三次巻線を備え、この三次巻線の一端を二次巻線の一端に接続し、二次巻線の他端と、三次巻線の他端とからなる電流測定用端子を用いて負荷に流れる負荷電流を測定するようにしているので、装置の容積、規模の増加を抑制し、かつ、簡易な手段により負荷電流を測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明にかかる電流測定装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２５】
実施の形態１．
図１は、電源装置１０に接続された実施の形態１にかかる電流測定装置２０の回路構成を示す図である。同図に示す回路は、巻数比ｎ（ｎ：１）の一次巻線Ｔ１１および二次巻線Ｔ１２を有する電源トランスＴ１を備えた電源装置１０に、電源トランスＴ１と巻数比が同一である一次巻線Ｔ２１および二次巻線Ｔ２２を有する電流測定用トランスＴ２が接続される構成となっている。
【００２６】
図１において、電源トランスＴ１の一次巻線Ｔ１１の両端は、交流入力（ＡＣ入力）が印加される入力端子ＩＴ１、ＩＴ２にそれぞれ接続される。また、電源トランスＴ１の二次巻線Ｔ１２の両端は、負荷が接続される出力端子ＯＴ１、ＯＴ２にそれぞれ接続される。すなわち、図１において、電流測定装置２０が接続されていない構成は、電源装置から負荷に対してＡＣ入力が供給される一般的な構成を示している。
【００２７】
また、電流測定装置２０の電流測定用トランスＴ２の一次巻線Ｔ２１の両端は、ＡＣ入力が印加された入力端子ＩＴ１、ＩＴ２にそれぞれ接続される。一方、電流測定用トランスＴ２の二次巻線Ｔ２２の一端は、出力端子ＯＴ１に接続されるが、電流測定用トランスＴ２の二次巻線Ｔ２２の他端は、電流測定用端子ＤＴ１に接続される。詳細な原理については後述するが、出力端子ＯＴ１とＯＴ２との間に負荷が接続されて負荷電流が流れたとき、電流測定用端子ＤＴ１と出力端子ＯＴ２との間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。したがって、出力端子ＯＴ２は電流測定用端子ＤＴ２も兼用して用いられることになる。
【００２８】
このように、実施の形態１にかかる電流測定装置２０は、図１に示す構成から明らかなように、電源装置１０から引き出される端子が、ＡＣ入力用の端子および負荷接続のための出力用端子のみであり、電源装置１０に付加する形で構成することができ、既存の電源装置１０に改修を加える必要が全くないという特徴を有している。
【００２９】
なお、図１において、電源トランスＴ１および電流測定用トランスＴ２に付けられている黒丸印は、それぞれの巻線に誘起される誘起電圧の向き（極性）を示している。例えば、電源トランスＴ１の一次巻線Ｔ１１の黒丸側に正となる向きの電圧が誘起された場合には、電源トランスＴ１の二次巻線Ｔ１２の黒丸側に正となる向きの電圧が誘起され、電源トランスＴ１の一次巻線Ｔ１１の黒丸側に負となる向きの電圧が誘起された場合には、電源トランスＴ１の二次巻線Ｔ１２の黒丸側にも負となる向きの電圧が誘起されることを示している。
【００３０】
つぎに、図１を用いて電流測定装置２０の動作について説明する。まず、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間には負荷が接続されない状態で入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加された場合を考える。このとき、電源トランスＴ１の一次巻線Ｔ１１にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ１２には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。同様に、電流測定装置２０の電流測定用トランスＴ２の一次巻線Ｔ２１にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ２２には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。
【００３１】
このように、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧と、出力端子ＯＴ１、電流測定用端子ＤＴ１の間の電圧とが等しいので、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。すなわち、負荷電流が流れないときには、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。
【００３２】
なお、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２間の電圧測定を行う場合、入力インピーダンスの高い電圧測定手段を用いることが一般的であり、この場合電流測定用トランスＴ２の二次巻線Ｔ２２には僅かな電流しか流さないので、所定の測定精度を維持した電圧測定を行うことができる。
【００３３】
つぎに、入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加され、出力端子のＯＴ１、ＯＴ２の間に負荷が接続された状態を考える。このとき、電源トランスＴ１の一次巻線Ｔ１１の両端にはＶｉの電圧が発生する。一方、二次巻線Ｔ１２には負荷電流が流れ、二次巻線Ｔ１２自身の内部抵抗と磁気抵抗とによって電圧降下が生ずる。したがって、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧は負荷電流が流れないときよりも低下する。いま、負荷電流をｉとし、二次巻線Ｔ１２の巻線抵抗を含む電源トランスＴ１の二次側の内部抵抗をｒとし、一次巻線Ｔ１１から二次巻線Ｔ１２に磁気結合する磁気回路の磁気抵抗をｒｍとすれば、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間に生ずる電圧は、｛Ｖｉ／ｎ−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝となる。
【００３４】
一方、電流測定装置２０では、上記のように、電流測定用トランスＴ２の一次巻線Ｔ２１に発生する電圧はＶｉであり、二次巻線Ｔ２２に発生する電圧は（Ｖｉ／ｎ）である。また、負荷電流が流れても、二次巻線Ｔ２２にはほとんど電流が流れないので、出力端子ＯＴ１、電流測定用端子ＤＴ１の間に生ずる電圧は（Ｖｉ／ｎ）のままである。
【００３５】
その結果、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には、ＤＴ２を基準として、｛Ｖｉ／ｎ−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝−（Ｖｉ／ｎ）＝−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）の電圧が発生する。すなわち、電流測定用端子ＤＴ１−ＤＴ２と間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。したがって、この電圧を既知の内部抵抗ｒと磁気抵抗ｒｍの和で除することにより、負荷電流ｉの値を求めることができる。
【００３６】
以上説明したように、この実施の形態の電流測定装置は、電流測定用トランスを有するだけであり、また、電源装置のＡＣ入力用の入力端子とＡＣ出力用の出力端子とから、それぞれの端子を引き出して電流測定用トランスに接続するだけなので、既存の機器に対する改修を行うことなく、負荷電流を測定することができる。
【００３７】
また、この実施の形態の電流測定装置では、負荷に大きな電流が流れた場合であっても、電流測定用トランスの電流測定用巻線を含む電流測定用回路には、大きな電流を流すことがないので、装置の容積、規模の増加を抑制することができる。また、電源トランスの二次側の内部抵抗ｒおよび磁気抵抗ｒｍのみに依存した電流測定を行っているので、負荷電流の大きさや負荷の種類などに依存することなく、正確な電流測定を行うことができる。
【００３８】
また、以上の説明では、巻数比をｎとして同一のものとして計算したが、この巻数比ｎは同一である必要はなく、負荷電流が流れていないとき、該両者の巻線から出力される電圧を抵抗等により分圧することにより均等に調整し、この電圧を使用（比較）することにより、所要の精度で負荷電流の測定を行うことができる。
【００３９】
実施の形態２．
図２は、複数の電源トランスを有する電源装置１１に接続された実施の形態２にかかる電流測定装置２０ａの回路構成を示す図である。同図に示す回路は、巻数比ｎ３の一次巻線Ｔ３１と、この一次巻線Ｔ３１に磁気結合された二次巻線Ｔ３２１〜Ｔ３２ｍをそれぞれ有する電源トランスＴ３を備えた電源装置１１に、電源トランスＴ３と構成が同一であり、かつ、それぞれの巻数比が同一である、一次巻線Ｔ４１および二次巻線Ｔ４２１〜Ｔ４２ｍを有する電流測定用トランスＴ４が接続される構成となっている。すなわち、この実施の形態の電流測定装置２０ａは、複数の電源電圧を発生する電源回路が内蔵されている電源装置１１において、これらの電源回路にそれぞれ接続された負荷に流れる電流を、個々に測定するためのものである。
【００４０】
図２において、電源トランスＴ３の一次巻線Ｔ３１の両端は、交流（ＡＣ）入力が印加される入力端子ＩＴ１およびＩＴ２にそれぞれ接続される。また、電源トランスＴ１の二次巻線Ｔ３２１〜Ｔ３２ｍの各両端は、負荷が接続される出力端子ＯＴ１１、ＯＴ１２〜出力端子ＯＴｍ１、ＯＴｍ２のそれぞれに接続される。
【００４１】
電流測定装置２０の電流測定用トランスＴ４の一次巻線Ｔ４１の両端は、ＡＣ入力が印加された入力端子ＩＴ１およびＩＴ２にそれぞれ接続される。また、電流測定用トランスＴ４の二次巻線Ｔ４２１の一端は、出力端子ＯＴ１１に接続され、電流測定用トランスＴ４の二次巻線Ｔ４２１の他端は、電流測定用端子ＤＴ１１に接続される。同様に、電流測定用トランスＴ４の二次巻線Ｔ４２ｍの一端は、出力端子ＯＴｍ１に接続され、電流測定用トランスＴ４の二次巻線Ｔ４２ｍの他端は、電流測定用端子ＤＴｍ１に接続される。このように、個々の電源トランスで見れば、実施の形態２の接続形態は、実施の形態１の接続形態と同一である。
【００４２】
したがって、出力端子ＯＴ１１、ＯＴ１２の間に負荷が接続されて負荷電流が流れたとき、電流測定用端子ＤＴ１１と電流測定用端子ＤＴ１２（出力端子ＯＴ１２として兼用）との間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。この電圧を電源トランスＴ３の二次側の内部抵抗と磁気抵抗の和で除することにより、電源トランスＴ３の二次巻線Ｔ３２１〜Ｔ３２ｍにそれぞれ接続された個々の負荷電流の値を求めることができる。
【００４３】
以上説明したように、この実施の形態の電流測定装置は、複数の電源電圧を発生する電源回路が内蔵されている電源装置において、これらの電源回路にそれぞれ接続された負荷に流れる電流を個々に測定することができるので、既存の機器に対する改修を行うことなく、負荷電流を測定することができる。
【００４４】
また、実施の形態２同様に、負荷に大きな電流が流れた場合であっても、電流測定用トランスの電流測定用巻線を含むそれぞれの電流測定用回路に大電流を流すことがないので、装置の容積、規模の増加を抑制することができる。また、複数の負荷が異なる電源トランスに接続された場合であっても、それぞれの電源トランスの二次側の内部抵抗と磁気抵抗のみに依存した電流測定を行うことができるので、負荷電流の大きさや負荷の種類などに依存することのない正確な電流測定を行うことができる。
【００４５】
また、以上の説明では、巻数比をｎとして同一のものとして計算したが、この巻数比ｎは同一である必要はなく、負荷電流が流れていないとき、該両者の巻線から出力される電圧を抵抗等により分圧することにより均等に調整し、この電圧を使用（比較）することにより、所要の精度で負荷電流の測定を行うことができる。
【００４６】
実施の形態３．
図３は、電源装置１０に接続された実施の形態３にかかる電流測定装置２０ｂの回路構成を示す図である。同図に示す回路は、図１に示す実施の形態１の電流測定装置２０ｂにおいて、電流測定の感度を増加させるための一次巻線Ｔ５１および二次巻線Ｔ５２を有する変圧トランスＴ５を備えた構成としている。その他の構成については、実施の形態１と同一あるいは同等の構成であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００４７】
図３の電流測定装置２０ｂにおいて、上述してきたように、変圧トランスＴ５の一次巻線Ｔ５１の両端には、負荷電流に比例した電圧が発生する。その結果、変圧トランスＴ５の二次巻線Ｔ５２の両端に接続された電流測定用端子ＤＴ１−ＤＴ２には、負荷電流に比例する電圧のｋ倍の電圧を発生させることができる。したがって、この実施の形態の電流測定装置２０ｂは、測定感度を増大させた電流測定を実現することができる。
【００４８】
なお、この実施の形態では、電流測定感度を増大させるための変圧トランスＴ５を実施の形態１の電流測定装置２０の電流測定用端子ＤＴ１−ＤＴ２間に挿入する構成としているが、この変圧トランスＴ５を実施の形態２に示す電流測定装置２０ａの電流測定用端子ＤＴ１１、ＤＴ１２〜電流測定用端子ＤＴｍ１、ＤＴｍ２のそれぞれの間に挿入し、あるいは一部の間に挿入する構成とすることができ、この場合についても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
実施の形態４．
図４は、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）トランスを備えたＡＶＲ電源装置１２に接続された実施の形態４にかかる電流測定装置２２の回路構成を示す図である。同図に示す回路は、巻数比ｎ（ｎ：１）の一次巻線Ｔ６１および二次巻線Ｔ６２を有するＡＶＲトランスＴ６を備えたＡＶＲ電源装置１２に、ＡＶＲトランスＴ６と巻数比が同一である一次巻線Ｔ７１および二次巻線Ｔ７２を有する電流測定用トランスＴ７が接続される構成となっている。
【００５０】
図４のＡＶＲ電源装置１２において、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１の両端は、ＡＣ入力が印加される入力端子ＩＴ１およびＩＴ２にそれぞれ接続される。一方、ＡＶＲトランスＴ６の二次巻線Ｔ６２の一端は入力端子ＩＴ１に接続され、他端は出力端子ＯＴ１に接続される。
【００５１】
また、図４の電流測定装置２２において、電流測定用トランスＴ７の一次巻線Ｔ７１の両端は、ＡＣ入力が印加された入力端子ＩＴ１およびＩＴ２にそれぞれ接続される。一方、電流測定用トランスＴ２の二次巻線Ｔ７２の一端は、ＡＶＲトランスＴ６の二次巻線Ｔ６２の一端（もしくは、二次巻線Ｔ６２の一端と同電位の端子）に接続されるが、電流測定用トランスＴ７の二次巻線Ｔ７２の他端は、電流測定用端子ＤＴ２に接続される。詳細な原理については後述するが、出力端子ＯＴ１とＯＴ２との間に負荷が接続されて負荷電流が流れたとき、出力端子ＯＴ１と電流測定用端子ＤＴ２との間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。したがって、出力端子ＯＴ１は電流測定用端子ＤＴ１も兼用して用いられることになる。
【００５２】
このように、この実施の形態の電流測定装置２２は、図１の実施の形態１で示した電流測定装置２０と同様に、ＡＶＲ電源装置１２から引き出される端子が、ＡＣ入力用の端子および負荷接続のための出力用端子のみであり、電源装置１０に付加する形で構成することができるので、既存の電源装置１０に改修を加える必要が全くないという特徴を有している。
【００５３】
なお、図４において、ＡＶＲトランスＴ６および電流測定用トランスＴ２に付けられている黒丸印は、図１に示した各トランスと同様に、それぞれの巻線に誘起される誘起電圧の向き（極性）を示すものである。
【００５４】
また、図４に示すＡＶＲトランスＴ６の接続は、ＡＣ入力を降圧させる場合の接続状態を示しており、一次巻線Ｔ６１および二次巻線Ｔ６２のこの接続状態を正極性の状態とすれば、ＡＣ入力を昇圧させる場合には、逆極性の接続状態、すなわち、二次巻線Ｔ６２に発生する誘起電圧が同図とは逆極性になるように接続すればよい。この接続切替はスイッチング素子などによって行われるが、ＡＶＲトランスＴ６の接続状態は本願発明の動作とは直接関係ないので、これ以降の説明は、同図のように接続されたＡＶＲトランスＴ６を用いて行う。
【００５５】
つぎに、図４を用いて電流測定装置２２の動作について説明する。まず、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間には負荷が接続されない状態で入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加された場合を考える。このとき、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ１２には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。したがって、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間には、（Ｖｉ−Ｖｉ／ｎ）＝｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝の電圧が発生する。
【００５６】
同様に、電流測定装置２０の電流測定用トランスＴ７の一次巻線Ｔ７１にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ７２には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。したがって、電流測定用端子ＤＴ２、出力端子ＯＴ２の間に生ずる電圧は、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間に生ずる電圧と同一であり、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝となる。
【００５７】
このように、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧と、電流測定用端子ＤＴ２と出力端子ＯＴ２との間の電圧とが等しいので、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。すなわち、負荷電流が流れないときには、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。
【００５８】
つぎに、入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加され、出力端子のＯＴ１、ＯＴ２の間に負荷が接続された状態を考える。このとき、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１の両端にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ６２の両端には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生するが、負荷電流によって二次巻線Ｔ６２自身に電圧降下が生ずるので、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧は負荷電流が流れないときよりも低下する。いま、負荷電流をｉとし、二次巻線Ｔ６２の巻線抵抗を含むＡＶＲトランスＴ６の内部抵抗をｒとし、一次巻線Ｔ６１から二次巻線Ｔ６２に磁気結合する磁気回路の磁気抵抗をｒｍとすれば、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間に生ずる電圧は、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝となる。
【００５９】
一方、電流測定装置２０では、上記のように、電流測定用トランスＴ７の一次巻線Ｔ７１に発生する電圧はＶｉであり、二次巻線Ｔ７２に発生する電圧は（Ｖｉ／ｎ）である。また、負荷電流が流れても、二次巻線Ｔ７２にはほとんど電流が流れないので、電流測定用端子ＤＴ２、出力端子ＯＴ２の間に生ずる電圧は｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝のままである。
【００６０】
その結果、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には、ＤＴ２を基準として、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝−｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝＝ｉ×（ｒｍ＋ｒ）の電圧が発生する。すなわち、電流測定用端子ＤＴ１−ＤＴ２と間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。したがって、実施の形態１と同様に、この電圧を既知の内部抵抗ｒと磁気抵抗ｒｍの和で除することにより、負荷電流ｉの値を求めることができる。
【００６１】
以上説明したように、この実施の形態の電流測定装置は、電流測定用トランスを有するだけであり、また、ＡＣ入力用の入力端子とＡＣ出力用の出力端子とから、それぞれの端子を引き出して電流測定用トランスに接続するだけなので、既存の機器に対する改修を行うことなく、負荷電流を測定することができる。
【００６２】
また、この実施の形態の電流測定装置では、負荷に大きな電流が流れた場合であっても、電流測定用トランスの電流測定用巻線を含む電流測定用回路には、大きな電流を流すことがないので、装置の容積、規模の増加を抑制することができる。また、ＡＶＲトランスの二次巻線Ｔ６２の巻線抵抗を含む内部抵抗ｒおよび磁気抵抗ｒｍのみに依存した電流測定を行っているので、負荷電流の大きさや負荷の種類などに依存することなく、正確な電流測定を行うことができる。
【００６３】
また、以上の説明では、巻数比をｎとして同一のものとして計算したが、この巻数比ｎは同一である必要はなく、負荷電流が流れていないとき、該両者の巻線から出力される電圧を抵抗等により分圧することにより均等に調整し、この電圧を使用（比較）することにより、所要の精度で負荷電流の測定を行うことができる。
【００６４】
実施の形態５．
図５は、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）トランスを備えたＡＶＲ電源装置１２に接続された実施の形態５にかかる電流測定装置２２ａの回路構成を示す図である。同図に示す回路は、図４に示す実施の形態４の電流測定装置２２において、電流測定の感度を増加させるための一次巻線Ｔ５１および二次巻線Ｔ５２を有する変圧トランスＴ５を備えた構成としている。その他の構成については、実施の形態４と同一あるいは同等の構成であり、これらの箇所には同一符号を付して示している。
【００６５】
図５の電流測定装置２２ａにおいて、実施の形態３においても述べてきたように、変圧トランスＴ５の一次巻線Ｔ５１の両端には、負荷電流に比例した電圧が発生する。その結果、変圧トランスＴ５の二次巻線Ｔ５２の両端に接続された電流測定用端子ＤＴ１−ＤＴ２には、負荷電流に比例する電圧のｋ倍の電圧を発生させることができ、測定感度を増大させた電流測定を実現することができる。
【００６６】
実施の形態６．
図６は、ＡＶＲトランスを備えたＡＶＲ電源装置１２の内部に電流測定手段を備えた実施の形態６にかかる電源装置の回路構成を示す図である。同図に示す電源装置は、巻数比ｎ（ｎ：１）の一次巻線Ｔ６１および二次巻線Ｔ６２を有するＡＶＲトランスＴ６に、一次巻線Ｔ６１に磁気結合され、かつ巻数比が略同一の三次巻線Ｔ６３を備えたＡＶＲ電源装置１２に、ＡＶＲトランスＴ６と巻数比が同一である一次巻線Ｔ７１および二次巻線Ｔ７２を有する電流測定用トランスＴ７が接続される構成となっている。
【００６７】
図６の電源装置１２ａにおいて、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１の両端は、ＡＣ入力が印加される入力端子ＩＴ１、ＩＴ２にそれぞれ接続される。一方、ＡＶＲトランスＴ６の二次巻線Ｔ６２の一端は入力端子ＩＴ１に接続され、他端は出力端子ＯＴ１に接続される。また、ＡＶＲトランスＴ６の三次巻線Ｔ６３の一端はＡＶＲトランスＴ６の二次巻線Ｔ６２の一端（もしくは、二次巻線Ｔ６２の一端と同電位の端子）に接続され、他端は電流測定用端子ＤＴ２に接続される。なお、実施の形態４と同様に、出力端子ＯＴ１は電流測定用端子ＤＴ１も兼用して用いられる。
【００６８】
つぎに、図６を用いて電流測定手段を有する電源装置１２ａの動作について説明する。まず、出力端子ＯＴ１−ＯＴ２間には負荷が接続されない状態で入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加された場合を考える。このとき、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ６２には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。また、三次巻線Ｔ６３には二次巻線Ｔ６２と同一の（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生する。
【００６９】
したがって、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間には、実施の形態３と同様に、Ｖｉ×（１−１／ｎ）の電圧が発生する。また、電流測定用端子ＤＴ２−出力端子ＯＴ２間に生ずる電圧は、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間に生ずる電圧と同一であり、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝となる。
【００７０】
このように、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧と、電流測定用端子ＤＴ２−出力端子ＯＴ２間の電圧とが等しいので、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。すなわち、負荷電流が流れないときには、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には電圧が発生しない。
【００７１】
つぎに、入力端子ＩＴ１、ＩＴ２の間にＡＣ入力（Ｖｉ）が印加され、出力端子のＯＴ１、ＯＴ２の間に負荷が接続された状態を考える。このとき、ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線Ｔ６１の両端にはＶｉの電圧が発生し、二次巻線Ｔ６２の両端には（Ｖｉ／ｎ）の電圧が発生するが、負荷電流によって二次巻線Ｔ６２自身に電圧降下が生ずるので、出力端子ＯＴ１、ＯＴ２の間の電圧は負荷電流が流れないときよりも低下する。実施の形態４と同様に、負荷電流をｉとし、二次巻線Ｔ６２の巻線抵抗を含むＡＶＲトランスＴ６の内部抵抗をｒとし、一次巻線Ｔ６１から二次巻線Ｔ６２に磁気結合する磁気回路の磁気抵抗をｒｍとすれば、出力端子ＯＴ１−ＯＴ２間に生ずる電圧は、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝となる。
【００７２】
一方、ＡＶＲトランスＴ６の三次巻線Ｔ６３に発生する電圧は（Ｖｉ／ｎ）であり、負荷電流が流れても、この三次巻線Ｔ６３にはほとんど電流が流れないので、電流測定用端子ＤＴ２−出力端子ＯＴ２間に生ずる電圧は｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝のままである。
【００７３】
その結果、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には、ＤＴ２を基準として、｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）｝−｛Ｖｉ×（１−１／ｎ）−ｉ×（ｒｍ＋ｒ）｝＝ｉ×（ｒｍ＋ｒ）の電圧が発生する。すなわち、電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間には、負荷電流に比例した電圧が発生する。したがって、実施の形態３と同様に、この電圧を既知の内部抵抗ｒと磁気抵抗ｒｍの和で除することにより、負荷電流ｉの値を求めることができる。
【００７４】
以上説明したように、この実施の形態の電源装置は、電流測定用の三次巻線をＡＶＲトランスに負荷するだけであり、簡易な構成により、負荷電流を測定することができる。
【００７５】
また、この実施の形態の電源装置では、負荷に大きな電流が流れた場合であっても、電流測定用の三次巻線を含む回路には、大電流を流すことがないので、装置の容積、規模の増加を抑制することができる。また、ＡＶＲトランスの二次巻線Ｔ６２の巻線抵抗を含む内部抵抗ｒおよび磁気抵抗ｒｍのみに依存した電流測定を行っているので、負荷電流の大きさや負荷の種類などに依存することなく、正確な電流測定を行うことができる。
【００７６】
また、以上の説明では、巻数比をｎとして同一のものとして計算したが、この巻数比ｎは同一である必要はなく、負荷電流が流れていないとき、該両者の巻線から出力される電圧を抵抗等により分圧することにより均等に調整し、この電圧を使用（比較）することにより、所要の精度で負荷電流の測定を行うことができる。
【００７７】
さらに、実施の形態５と同様に、電流測定感度を増大させるための変圧トランスＴ５を電流測定用端子ＤＴ１、ＤＴ２の間に挿入する構成とすることができ、この場合についても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、この発明にかかる電流測定装置および電流測定手段を有する電源装置は、既存の機器に軽易に付加した正確な電流測定が可能な電流測定装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】電源装置に接続された実施の形態１にかかる電流測定装置の回路構成を示す図である。
【図２】複数の電源トランスを有する電源装置に接続された実施の形態２にかかる電流測定装置の回路構成を示す図である。
【図３】電源装置に接続された実施の形態３にかかる電流測定装置の回路構成を示す図である。
【図４】ＡＶＲトランスを備えたＡＶＲ電源装置接続された実施の形態４にかかる電流測定装置の回路構成を示す図である。
【図５】ＡＶＲトランスを備えたＡＶＲ電源装置に接続された実施の形態５にかかる電流測定装置の回路構成を示す図である。
【図６】ＡＶＲトランスを備えたＡＶＲ電源装置の内部に電流測定手段を備えた実施の形態６にかかる電源装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０，１１，１２，１２ａ  電源装置
２０，２０ａ，２０ｂ，２２，２２ａ  電流測定装置
ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ１１，ＤＴ１２，ＤＴｍ１，ＤＴｍ２  電流測定用端子
ｉ  負荷電流
ＩＴ１，ＩＴ２  入力端子
ＯＴ１，ＯＴ２，ＯＴ１１，ＯＴ１２，ＯＴｍ１，ＯＴｍ２  出力端子
ｒ  内部抵抗
ｒｍ  磁気抵抗
Ｔ１  電源トランス
Ｔ１１  電源トランスＴ１の一次巻線
Ｔ１２  電源トランスＴ１の二次巻線
Ｔ２  電流測定用トランス
Ｔ２１  電流測定用トランスＴ２の一次巻線
Ｔ２２  電流測定用トランスＴ２の二次巻線
Ｔ３  電源トランス
Ｔ３１  電源トランスＴ３の一次巻線
Ｔ３２１，Ｔ３２ｍ  電源トランスＴ３の二次巻線
Ｔ４  電流測定用トランス
Ｔ４１  電流測定用トランスＴ４の一次巻線
Ｔ４２１，Ｔ４２ｍ  電流測定用トランスＴ４の二次巻線
Ｔ５  変圧トランス
Ｔ５１  変圧トランスＴ５の一次巻線
Ｔ５２  変圧トランスＴ５の二次巻線
Ｔ６  ＡＶＲトランス
Ｔ６１  ＡＶＲトランスＴ６の一次巻線
Ｔ６２  ＡＶＲトランスＴ６の二次巻線
Ｔ６３  ＡＶＲトランスＴ６の三次巻線
Ｔ７  電流測定用トランス
Ｔ７１  電流測定用トランスＴ７の一次巻線
Ｔ７２  電流測定用トランスＴ７の二次巻線
【図１】
2005181021.tif 000003
【図２】
2005181021.tif 000004
【図３】
2005181021.tif 000005
【図４】
2005181021.tif 000006
【図５】
2005181021.tif 000007
【図６】
2005181021.tif 000008