交流用のCTで直流電流を測るのは可能か？

質問

どなたかご存知の方よろしくお願いいたします。
直流電流で動作するソレノイドの動作電流を交流用のCTで測ることは可能でしょうか？
測れそうな気もしたので測ってみたところ測れました。
電流波形は△波を面取りしたような波形なので、交流の上半分の様な感じと考えると
その値はほぼ正確なのか間違っているのかどうなのでしょうか？
シャント抵抗を入れて電圧とＣＴで同時にはかればいいいのですがチャンスがないので
理屈的にはどうなのかを知りたくなり質問してみました・・・
ご存知の方よろしくお願いいたします。

回答No.6

veryyoung · ベストアンサー

No.5で、ＣＴの測定誤差は、励磁インダクタンスへの分流部分と考えられる旨、述べましたが、当該変動電流に関し、誤差を時刻の関数として表記してみました。参考まで。

R ：２次巻線抵抗＋負荷抵抗、　L ：２次換算励磁インダクタンス
i2(t) : 観測波形、Rの電流、　ie(t) ： 誤差電流、Lの電流
とします。真の電流は、i2 + ie です（１次電流はこの n2/n1 倍 ）。

L の両端電圧は、R i2 ですから、
ie = ( R / L ) ∫ i2 dt　[0から時刻 t まで積分]
が導かれます。時定数 : τ = L / R によれば、
ie = ( 1 / τ ) ∫ i2 dt　[0から時刻 t まで積分]
とも表記できます。時刻と共に誤差が拡大していく様子、ステップ波形に対し、時定数付近において、i2 とie が同程度であろう雰囲気が判ります（ただし鉄心の飽和考慮せず）。　時定数 τ は、ＣＴ仕様書の周波数特性から読み取れそうに思います。　1/(2πτ) が、いわゆるカットオフ周波数ですから。　軟磁性だとは思いますが、透磁率が高く空隙の無い環状鉄心のインダクタンスは不安定でしょうし、飽和も早いでしょう。もし必要な波形観測時間が、このτより十分短かい事が確実ならば幸運で、誤差も飽和も心配なさそうに思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ちょっと内容が難しすぎて理解が難しそうです。
今度チャンスがあったら、シャント抵抗とＣＴで同時に測定して差を見てみようと思います。
丁寧なご説明、本当にありがとうございました。

回答No.5

veryyoung

トランスのT型等価回路をイメージすれば、ＣＴにおいて「 n1 I1 = n2 I2 」が成り立つのは、励磁リアクタンスへの分流が軽微な場合に限られることが解ると思います。下限周波数の誤差は概ね「２次巻線抵抗と負荷抵抗の和」対「２次換算励磁リアクタンス」の比で決定されています。周波数の低下と共に励磁リアクタンスへの分流が無視できなくなります。時間領域応答として時定数表現するなら、
τ=（２次換算励磁インダクタンス）/(２次巻線抵抗＋負荷抵抗）
であって、観測現象がこの時間程度になると、微分特性になる理屈です。仕様書の誤差特性（対周波数、対負荷抵抗値）から各定数は推定できる筈です。励磁インダクタンスへの分流が小さく、鉄心透磁率が非線形域に突っ込まない範囲なら、多少の計算補正も可能かもしれません。

ちなみに、２次抵抗より励磁リアクタンスが小さい周波数領域においても、励磁リアクタンスに掛かる相当電圧を３次巻線で拾い、それが零になるよう、負帰還アンプで、２次電流を引っ張り出してやれば、分流誤差は軽減される筈です。また、そんな零位法による負帰還自動平衡を、電磁誘導によらず、ホール素子による磁束検出器によって構成すれば、「 n1 I1 = n2 I2 」 が直流磁束においても成立する事になります（オシロスコープ用カレントプローブなどに見受けられます）。

回答No.4

86tarou

No.1です。

瞬時で動作完了するので動作後の電流は0Ａだったと思います。＞
計測された通り、一時側の電流に変化があった時にだけ二次側に伝わるのです。
測りたいのは動作し終わって静止した状態でしょうから（この状態が一番長いですし）、微分された波形を測っても意味がないでしょう（動作開始時は突入電流として定常電流とは違った値を示します）。また、ソレノイドは負荷によっても電流が変ってきますので、完全に静止した状態でないと正しい電流値は測れないと思います。それでは動作開始時の過渡期を見ているに過ぎないですので。

http://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq02165.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
主接点に連動した補助接点（b接点）で主接点動作時点で、
ソレノイドへの電流をカットします。
ので過渡電流しか測りません。
今度チャンスがあったら、シャント抵抗とＣＴで同時に測定して差を見てみようと思います。

回答No.3

teppou

No.2です。CTを使ってオシロで測定しているという事ですか。
　そういう事ですと、波形は、CTの周波数特性によりますが、急激に上昇して、比較的緩やかに下降しているのではないでしょうか。
　コイルは、定常電流になるまで時間がかかりますので、そういう波形が表示されます。

　電流の波形が0になったという事は、電流の変化がなくなったという事で、電流が0になったことを意味しません。
　交流用CTで、定常的直流電流を測定することはできません。

　No.1の回答者の方も書いていますが、電圧を測ってみてください。電圧は、ずっとかかっているのではないでしょうか。

回答No.2

teppou

完全な直流（バッテリーの出力電流など）を交流用のCTで測ることはできませんが、波形の様子から、交流を整流しただけの物のように思えます。
　その場合、半波波形の平均値が、直流電流値として測定されます。
　交流測定器が、真の実効値を測定する事が出来るものであっても、平均値と、実効値の差が出ます。
　正弦波を前提にしているものなら、大きな誤差になります。

　それ以外に、直流磁界により、CTのコアが一方に磁化されるので、その分誤差が大きくなり、電流値により誤差が変化すると思われます。

お礼

お世話になります。
電源は完全な直流だと思います。
スイッチＯＮと同時に電流が増えてバネの力に打ち勝ち機構が完全動作すると電流が0になるイメージだと思います。ザックリな話、電流はオシロで測定したのですが、ピークが8Ａのマイルドな△波でした。Δtは10ｍｓくらいです。まずまず測定できているような気もするのですが・・・今度チャンスがあったら、シャント抵抗とＣＴで測定してみようと思います。

回答No.1

86tarou

交流用のＣＴは電線を巻いただけでしょうし、この状態では一時側の電流の変化や向きが変わらないと二次側に伝わることはないでしょう。要は、微分したような波形になるのが普通です。ソレノイドが動作して動きがなくなった時（動作状態）にも、二次側にずっと電圧が出てましたか？

お礼

お世話になります。
電源は完全な直流だと思います。
スイッチＯＮと同時に電流が増えてバネの力に打ち勝ち機構が完全動作すると電流が0になるイメージだと思います。ザックリな話、電流はオシロで測定したのですが、ピークが8Ａのマイルドな△波でした。Δtは10ｍｓくらいです。まずまず測定できているような気もするのですが・・・今度チャンスがあったら、シャント抵抗とＣＴで測定してみようと思います。
＞ソレノイドが動作して動きがなくなった時（動作状態）にも、二次側にずっと電圧が出てましたか？
　瞬時で動作完了するので動作後の電流は0Ａだったと思います。