空芯技術の原理
空芯電流センサの設計を検討する際には、いくつかの問題を考慮する必要がある。
直流電流の測定には、電界検出素子を使用する必要があります。電界が集中する領域がないため、高感度の電界検出素子を理想的には導体の周囲にアレイ状に配置することを考慮しなければなりません。
空芯技術の場合、外乱磁界に対する感度を別の方法で管理する必要があります。例えば、単一のセンサーの代わりに電界センサーのアレイを使用したり、コイルを考慮する場合は、戻り線を配線するロゴスキー法のような特別な設計を行う必要があります。
以下に3つの効率的な空芯センサー技術を紹介します：ロゴスキー、PRiME™、スプリットコア変流器技術です。
ロゴスキー電流センサ RTタイプ
特徴
- AC及びパルス信号の非接触測定
- 薄型、軽量、フレキシブルな測定ヘッド
- 使いやすい：開くことができる
- 外乱電界に対する感度を最小化
- 広い周波数範囲
- ガルバニック絶縁
動作原理 ロゴスキー電流センサ RTタイプ
ロゴスキー技術は空芯技術（磁気回路なし）です。
ピックアップコイルは、被測定電流IPによって生じる磁束と磁気的に結合します。電圧VOUTは磁束の微分に比例してピックアップコイルに誘起され、したがって被測定電流IPの微分に比例します。直流の微分はゼロであるため、この技術は交流またはパルス電流の測定にのみ有効です。
測定電流の波形は、誘起電圧VOUTの積分を必要とする。そのため、電流変換器には、処理エレクトロニクスに積分機能が含まれている場合があります（オプション）。
ロゴウスキーRT型電流変換器の代表的な用途
ロゴスキーRT型電流センサは、軽量な測定ヘッドと遠隔電子機器（ヘッドと電子機器の間の距離は4メートル、または12フィートまで可能）を組み合わせています。
これは、前述したすべての特性とともに、幅広いアプリケーションでの使用に適したデバイスにつながります。
- スマートグリッド
- バスバー・セット（特に誘導加熱装置）の電流測定
- 周波数コンバーター、可変速ドライブ、発電機
- パワー半導体の制御
- 主電源ネットワークの電流分布解析
- 高調波分析、電力測定、主電源およびUPSのピーク負荷測定
- スイッチモード電源
- 低・中電圧配電設備
- パワーエレクトロニクス設備
- 配電会社が設置するワットメーターやネットワークアナライザーの感知装置
- 電気メンテナンス、修理、機械設置、スタートアップ用途
- マルチメーター、オシロスコープ、記録装置、データロガーなど、ほとんどの測定機器への接続。
プライム電流センサ
特徴
- 広いダイナミックレンジでのAC測定
- 磁気飽和がない
- 高い過負荷容量
- 良好な直線性
- 開口部内のケーブル位置や外界に依存しない精度
- 軽量・小型パッケージ
- 熱損失が少ない
電流センサの動作原理
PRiMEは基本的なロゴスキーの原理で動作する。
従来の巻線コイルの代わりに、測定ヘッドはベースPCBに取り付けられた多数のセンサープリント基板（PCB、それぞれ2つの独立した空芯コイルで構成）でできている。
各センサーPCBは直列に接続され、2つの同心ループを形成する。そして、それらの出力における誘導電圧は、測定される電流の振幅と位相の両方の情報を得るために積分される。
プライム電流トランスデューサの代表的な用途
PRiME電流センサは、主に再生可能エネルギーとオートメーション分野で使用されています。PRiMEの技術は、次のような用途にも使用できます：
代表的なアプリケーションは以下の通りです：
- オートメーションシステム： オートメーション・システム：リモート・モニタリング（モーターなど）やソフトウェア・アラーム用のアナログ電流読み取り。
- パネルメーター： 消費電力ディスプレイへの簡単な接続。
- VFD制御負荷： VFD出力は、モーターと接続された負荷の動作を示します。
- SCR制御負荷： 位相角焼成またはバースト焼成（時間比例）SCRの正確な測定。電流測定により、温度測定よりも速い応答が得られます。
- スイッチング電源および電子安定器： 真の実効値検出は、電源またはバラストの入力電力を測定する最も正確な方法です。
分割コア変流器 AT & TT タイプ
特徴
- 非接触測定
- AC＆パルス信号
- 電源不要
- 使いやすい 開封可能
- 全体的な精度が高い
- ガルバニック絶縁
動作原理 分割コア変流器 AT & TT タイプ
トランスは、その一部を構成する巻線間の誘導結合によってエネルギーを伝達する静的電気装置である。NPターンの一次コイル（WP）とNS ターンの二次コイル（WS）が同じ磁気コア（C）に巻かれている。
一次巻線（ここでは開口部を横切る一次導体と同義：NP = 1）の電流IPが変化すると、二次巻線を横切るトランスのコアに変化する磁束が発生する。この変化する磁束は、二次巻線に変化する起電力または電圧Vind を誘導する。二次巻線に負荷を接続すると、電流ISが流れます。この補償用二次電流ISは、NP.IP = NS.ISとなるように、測定される一次電流IP に実質的に比例します。
直流電流は、磁気飽和の危険性があるため測定されず、適さない。上記の関係は、変流器の帯域幅内でのみ尊重されます。
警告! 出力は絶対に無負荷にしないでください。
分割コア変流器の代表的な用途 AT & TT タイプ
スプリットコアATおよびTTタイプの変流器は、スマートグリッドおよびオートメーション環境で使用されます。
代表的な用途は以下の通りです：
- オートメーションと監視 分散型PLCまたはリモートコントロール（SCADAソフトウェアなど）によるプロセス制御のための電流測定
- 安全性と状態監視 保護システムや予知保全のための負荷監視（コンベア、ポンプ、HVACモーターなど）
- エネルギー管理： 消費電力サブメーターへの便利な接続
- 電力計： 有効電力計算のための電流測定
- エネルギーサブメータ： エネルギー効率モニタリング、消費分析、コスト配分
- 電力品質モニタリング
- 状態監視（コンベア、ポンプ、HVACなどのモトリードなど）
- 分散型計測システム