JP2002228695A

JP2002228695A - 抵抗測定装置

Info

Publication number: JP2002228695A
Application number: JP2001026442A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yoshida; 修二芳田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電力用開閉機器等の電流導体のように、イン
ダクタンスを含んだ低抵抗値を測定する場合において、
測定時間の短縮、かつ、高精度化を図るとともに、装置
の小型化、低消費電力化が可能な抵抗測定装置を得る。【解決手段】インダクタンスＬ_２分を含む被測定物１
００にこの両端子間から電流を流すための電源回路と、
被測定物の両端子間の電圧を測定する電圧測定回路と、
被測定物に流入する電流を測定する電流測定回路と、電
圧測定回路にて測定した電圧値を電流測定回路にて測定
した電流値で除算して抵抗値を算出する抵抗算出回路と
を備えた抵抗測定装置において、電源回路は、時間に対
して電流変化が零となる点を含む波形の電流ｉを被測定
物１００に通電させ、抵抗算出回路は、時間に対して電
流変化が零となるタイミングにおける電圧値および電流
値から被測定物１００の抵抗値Ｒ_２を算出するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力用開閉機器
などの電流導体、および、電流導体の接触部などにおけ
る低抵抗値を測定するための抵抗測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電力用開閉機器などにおいては、電流導
体の接触部の異常、あるいは、電流導体そのものの異常
により、通電経路の抵抗値が増大すれば、大電流の通電
時に、接触部あるいは電流導体そのものが過熱して事故
に至る危険性がある。このことから、従来より電力用開
閉機器などの保守点検時において、接触部を含めた電流
導体の抵抗値を測定して、監視している。

【０００３】このような、電流導体および接触部の抵抗
値は非常に低抵抗であることから、一般的に、従来より
４端子法（４線式とも呼ぶ）による抵抗測定方法が用い
られている。図４は従来用いられている一般的な、４端
子法による抵抗測定装置の原理を説明するための図であ
る。図４において、１は導体および導体接触部等の被測
定物、２は直流電源、３は定電流制御器、４はスイッ
チ、５は被測定物１の両端に生じる電位差を測定する電
圧計である。

【０００４】上記のように構成された抵抗測定装置の抵
抗測定方法について説明する。まず、この回路において
スイッチ４を閉じて、被測定物１に定電流を通電する。
次に、電圧計５が被測定物１の両端に生じる電位差を測
定する。そして、被測定物１に流れる電流をＩ、被測定
物１に生じる電位差をＶ_Ｒとすると、オームの法則から
被測定物２の抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｖ_Ｒ／Ｉとなる。

【０００５】ここで電流Ｉが一定であれば、電位差Ｖ_Ｒ
は被測定物１の抵抗値Ｒに比例する。従って、電流Ｉを
所定値に設定して、電位差Ｖ_Ｒを測定することにより、
被測定物１の抵抗値Ｒを求めることができる。しかしな
がら、上記の従来例では、被測定物１に応じて測定用電
流を所定値に設定した上で、抵抗値を測定する必要があ
るため、定電流制御器３により測定電流を読み取りなが
ら調整する必要がある。そしてその被測定物１としての
導体あるいは導体接触部の状態によっては、通電するこ
とにより抵抗値が変動するため、電流Ｉを調整しなが
ら、かつ、安定したことを確認した上で値を読み取る必
要があった。

【０００６】このように、上記の従来例では測定電流の
読み取り、および、その調整作業が必要であり、同一の
被測定物１であっても、測定者の癖などのよって、測定
された抵抗値にばらつきが生じたり、測定ミスなどの恐
れがあった。

【０００７】他の従来例として図５に特開平０８−１１
４６３４号公報に示された抵抗測定装置を示す。これ
は、上記の技術例の測定作業を自動化して、個人差によ
る測定値のばらつき、および、測定ミスの問題を解消
し、導体接触部の抵抗値を高い信頼性で測定できるよう
にしたものである。

【０００８】図５において、６は抵抗測定装置であり、
被測定物１の両端を電流ケーブル１１ａ、１１ｂおよび
電圧リード１２ａ、１２ｂを介して接続されている。７
は定電流電源で、可変定電流回路を含み、通電リレー
９、電流ケーブル１１ａ、被測定物１、電流ケーブル１
１ｂを介して、被測定物１に一定の測定電流を通電す
る。８はＡ／Ｄ変換器で、被測定物１の両端に生じるア
ナログ電圧を入力して、デジタル信号に変換しコントロ
ーラ１０に出力する。

【０００９】コントローラ１０は、図示しないがＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等のメモリ、データ入出力用のＩ／Ｏポー
ト、操作用スイッチ部、データ表示部等で構成されてお
り、ＲＯＭに予め書き込んだプログラムにより、測定作
業を自動化するとともに、各種所定の処理を実行する。

【００１０】次に上記のように構成された従来の抵抗測
定装置の抵抗測定方法について説明する。まず、コント
ローラ１０は、被測定物１への通電を開始してから一定
時間経過後に、被測定物１の両端に生じる電圧を、Ａ／
Ｄ変換器８により一定時間に複数回測定し、その平均電
圧値を求めることにより、測定データの安定化を図って
いる。さらに、複数回測定した電圧値から異常な電圧値
を適度に棄却するために、コントローラ１０は電圧値よ
り特異値を除いてから平均電圧値を求める。そして、被
測定物１に通電された電流Ｉとにて、被測定物１の抵抗
が求められる。このように測定作業の自動化とともに、
個人差による測定値のばらつきや読み間違いを防いでい
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の抵抗測定装置は
上記のように構成され、前者の４端子法を用いた低抵抗
の測定では、測定電流の読み取り、および、その調整作
業が必要であり、同一の被測定物１であっても、測定者
の癖によって、測定された抵抗値にばらつきが生じた
り、測定ミスの恐れがあった。

【００１２】後者の従来の測定方法では、通電を開始し
てから一定時間経過後、さらに一定時間に複数回測定
し、その平均電圧値を求めており、測定において長時間
を要するという問題点があった。また、測定対象とし
て、電力用開閉機器等の電流導体の場合には、大電流を
流す必要からどうしても大型となり、測定回路、および
装置などについても大規模となるという問題点があっ
た。

【００１３】しかし、大電流導体の場合、その抵抗値は
非常に小さくなることから、被測定物の両端に生じる電
圧は小さく、熱起電力等による誤差の影響を抑えるに
は、大電流の直流電源を用いなければ測定精度が悪くな
る。また、測定電流を徐々に上昇させなければ、大規模
な測定回路上に発生するインダクタンス電圧により測定
誤差が生じるとともに、測定時間がさらに長時間になる
という問題点があった。

【００１４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、測定の自動化による測定作業
の簡素化のみならず、測定時間の短縮、かつ、高精度化
を図るとともに、装置の小型化、低消費電力化が可能な
抵抗測定装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の抵抗測定装置は、インダクタンス分を含む被測定物に
被測定物の両端子間から電流を流すための電源回路と、
被測定物の両端子間の電圧を測定する電圧測定回路と、
被測定物に流入する電流を測定する電流測定回路と、電
圧測定回路にて測定した電圧値を電流測定回路にて測定
した電流値で除算して抵抗値を算出する抵抗算出回路と
を備えた抵抗測定装置において、電源回路は、時間に対
して電流変化が零となる点を含む波形の電流を被測定物
に通電させ、抵抗算出回路は、時間に対して電流変化が
零となるタイミングにおける電圧値および電流値から被
測定物の抵抗値を算出するものである。

【００１６】また、この発明に係る請求項２の抵抗測定
装置は、請求項１において、電源回路は、コンデンサ
と、コンデンサを充電する充電回路と、被測定物へ電流
を流すためのスイッチとから成り、電源回路は、スイッ
チを閉じて被測定物にコンデンサの電荷を放電させるこ
とにより、時間に対して電流変化が零となる点を含む波
形の電流を通電させるものである。

【００１７】また、この発明に係る請求項３の抵抗測定
装置は、請求項１または請求項２において、電流測定回
路は、測定した電流値を微分して、時間に対して電流変
化が零となる点を求め、このタイミングにて電流値と電
圧値とを検出することを指示する測定指令信号を作成す
るものである。

【００１８】また、この発明に係る請求項４の抵抗測定
装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
電圧測定回路と、電流測定回路とは、それぞれアナログ
／デジタル変換器を備え、電圧信号と電流信号とはそれ
ぞれ同一のタイミングで連続的に変換しながら測定し、
抵抗算出回路は、時間に対して電流変化が零となるタイ
ミングにおける、デジタル信号に変換された電流値およ
びデジタル信号に変換された電圧値から抵抗値を算出す
るものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１である抵抗測定装置の構成を示すブロッ
ク図、図２は、図１に示した抵抗測定装置における、測
定原理としての等価回路を示した図、図３は、抵抗測定
時の電流波形および電圧波形を示すための波形模式図で
ある。

【００２０】図において、１００は導体および導体接触
部等のインダクタンスＬ_２分を含む被測定物、１９は抵
抗測定用の電源回路を構成するコンデンサ、１８はこの
コンデンサ１９の充電回路、２３はこの充電回路１８に
接続された直流電源で、充電回路１８を経由して、コン
デンサ１９に電荷を充電させるものである。２０は電流
波形制御回路で、図２のスイッチ１６、および通電電流
ｉを検出する電流測定回路の一部としての電流センサか
ら成る。なお、スイッチ１６はオンオフ時のサージノイ
ズを防ぐため、半導体によるスイッチ素子を用いてい
る。

【００２１】２１は測定回路で、被測定物１００の電圧
値を測定する電圧測定回路を備えている。また、２組の
Ａ／Ｄ変換器とメモリ回路とで構成しており、電流波形
制御回路２０で検出したアナログの電流信号をＡ／Ｄ変
換器によりデジタル信号に変換する。そして、被測定物
１００から得られるアナログの電圧信号を他方のＡ／Ｄ
変換器によりデジタル信号に変換する。そして、電流波
形制御回路２０で検出した電流信号のピーク値を求め、
そのピーク値の前後の電流デジタル信号および電圧デジ
タル信号をメモリ回路に記憶する。

【００２２】２２はコントローラであり、図示しない
が、測定のための各種シーケンス制御機能を持つととも
に、電流のピーク値演算とピーク値のタイミングとを求
める。さらに、そのタイミングの電圧値を電流値で除算
して抵抗値を算出する抵抗算出回路を備えている。ま
た、測定指示を行うための測定指示部と、測定結果を表
示するための表示部とで構成されている。なお、被測定
物１００は電流ケーブル線により電流波形制御回路２０
と、電圧リード線により測定回路２１とに、それぞれ接
続されている。

【００２３】次いで、上記のように構成された実施の形
態１の抵抗測定装置の抵抗測定方法について説明する。
先ず、コントローラ２２の測定指示部の操作で測定開始
指令を与える。次に、コントローラ２２から直流電源２
３に接続された充電回路１８を制御し、コンデンサ１９
に所定の電流が流れ出る電圧に充電する。

【００２４】次に、コンデンサ１９の充電が完了する
と、コントローラ２２は電流波形制御回路２０に設置さ
れているスイッチ１６をオンにする。次に、スイッチ１
６がオンすると、コンデンサ１９に充電されていた電荷
が、電流ケーブル線で接続されている被測定物１００に
放電される。

【００２５】次に、放電された電流波形は図３の如くな
り、電流波形制御回路２０に設置されている電流センサ
により、通電電流ｉを検出し、次段の測定回路２１へ送
出する。また、電流波形制御回路２０は、電流センサに
より通電電流ｉを検出し、この通電電流ｉが所定の電流
値に到達すると、データ取り込みのタイミング信号とし
て次段の測定回路２１へ送出する。

【００２６】次に、測定した通電電流ｉのアナログ電流
信号と被測定物１００の端子間のアナログ電圧信号と
は、測定回路２１に設置されている２組のＡ／Ｄ変換器
により、電流波形制御回路２０からのタイミング信号の
着信に同期して、同一タイミングでそれぞれデジタルデ
ータ信号に変換する。そして、測定回路２１内のメモリ
回路に所定サンプル数を取り込み、所定サンプル数の取
り込みが完了すると、メモリ回路内の測定データは、測
定回路２１からコントローラ２２に送られる。

【００２７】次に、コントローラ２２は、電流値の測定
データ（図３（ａ））からピーク値（即ち、通電電流ｉ
を連続的に微分して得られたデータから、時間に対して
電流変化が零となる点、ここではｔ_０の点となる）を求
める。次に、電圧値の測定データ（図３（ｂ））からピ
ーク値の時間に関して、同一タイミング（即ち、ｔ_０の
ポイント）で取り込んだ電圧値を求め、抵抗値＝電圧値
／電流値の計算から、被測定物１００の抵抗値Ｒ_２を求
めている。そして、抵抗値Ｒ_２は、コントローラ２２の
表示部に測定結果として表示される。

【００２８】次に、上記に示した抵抗測定装置の測定原
理について図２、および、図３に基づいて説明する。図
２において、被測定物１００は、インダクタンスＬ_２を
含む直流抵抗Ｒ_２として示す。Ｃはコンデンサ１９の容
量、ｉはスイッチ１６を閉じてコンデンサ１９を放電さ
せることにより発生される通電電流である。

【００２９】インダクタンスＬ_１と抵抗Ｒ_１とは、測定
回路上に分布するＬ、Ｒ成分と抵抗測定時に測定し易い
ピーク値を得るための電流波形制御回路２０の電流波形
調整用のＬ、Ｒ成分とを含んで示している。原理として
は、上記にて示したように、予めコンデンサ１９を充電
回路１８により充電しておく。そして、スイッチ１６を
閉じることにより、通電電流ｉが被測定物１００と、イ
ンダクタンスＬ_１と、抵抗Ｒ_１とを経由して流れる。

【００３０】次いで、通電電流ｉは、閉回路上の被測定
物１００のインダクタンスＬ_２、抵抗Ｒ_２において、ピ
ーク値を持つ電流が流れる。そして、通電電流ｉのピー
ク値を検出し、そのときの電流値と被測定物１００のイ
ンダクタンスＬ_２、抵抗Ｒ_２の電圧降下ｖを測定する。
次に、通電電流ｉから、被測定物１００の直流の抵抗Ｒ
_２の値をＲ_２＝ｖ／ｉ（後述の計算式）で求めるもので
ある。

【００３１】図２より、以下の計算式が成立する。Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２、Ｒ＝Ｒ_１＋Ｒ_２とすると、Ｒｉ＋Ｌｄｉ／ｄｔ＋ｖｃ＝０・・・（１）ｉ−Ｃ（ｄｖｃ／ｄｔ）＝０・・・（２）Ｌ_２ｄｉ／ｄｔ＋Ｒ_２ｉ＝ｖ・・・（３）コンデンサ１９の容量Ｃはｔ＝０でｖｃ＝Ｅ_０に充電さ
れている。求める抵抗はＲ_２であり、通電電流ｉと電圧
降下ｖとを測定して求める。このとき、通電してからｄ
ｉ／ｄｔ＝０となる時間がｔ_０のとき、Ｒ_２＝ｖ／ｉと
なり、誤差が零となる。

【００３２】具体的には、スイッチ１６を閉じ、充電が
完了しているコンデンサ１５の容量Ｃの電荷を被測定物
１に放電させると、図３に示すように測定回路上のＣ、
Ｌ、Ｒの定数による放電時定数を持った電流波形が得ら
れる。この電流波形上において、時間に対して被測定物
１００に流れる電流変化が零のとき（即ち電流がピーク
値のとき）が、インダクタンスＬによる誘起電圧の影響
がないポイントとなる。

【００３３】従って、ｄｉ／ｄｔ＝０を持つ電流波形
（インダクタンスＬ_１と抵抗Ｒ_１とで最適値に調整）を
発生させることにより、被測定物１００に流れる電流の
ピーク値と、そのときの電圧値とを求めれば抵抗値は誤
差なく測定できることになるとともに、極めて短時間で
低抵抗の測定を行うことが可能となる。また、コンデン
サを測定用電源としており、測定電流の通電時間が短い
ため、電流ケーブルを含め、装置の小型化に貢献してい
る。

【００３４】以上のように、この発明の実施の形態１の
抵抗測定装置によれば、電力用開閉機器等の電流導体の
ように、インダクタンスを含んだ低抵抗の被測定物であ
っても、測定用の電源回路として、コンデンサとその充
電回路とを備え、さらに、被測定物へ電流を流すための
スイッチを構成して、コンデンサの放電時に、ｄｉ／ｄ
ｔ＝０を持つ電流波形（インダクタンスＬ_１と抵抗Ｒ_１
とで最適値に調整）を発生させ、被測定物に流れる電流
のピーク値と、そのときの電圧値とを求めることによ
り、被測定物の抵抗値の測定の高精度化が図れるととも
に、極めて短時間にて測定を行うことが可能となる。

【００３５】また、前述したように、コンデンサを測定
用電源としており、測定電流の通電時間が短いため、大
容量の電源が不要で、電流ケーブルを含め、装置の小型
化、低消費電力化に貢献できる。また、抵抗値の測定を
自動化しており、測定の簡素化を図っていることはいう
までもない。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、インダクタンス分を含む被測定物に被測定物の両
端子間から電流を流すための電源回路と、被測定物の両
端子間の電圧を測定する電圧測定回路と、被測定物に流
入する電流を測定する電流測定回路と、電圧測定回路に
て測定した電圧値を電流測定回路にて測定した電流値で
除算して抵抗値を算出する抵抗算出回路とを備えた抵抗
測定装置において、電源回路は、時間に対して電流変化
が零となる点を含む波形の電流を被測定物に通電させ、
抵抗算出回路は、時間に対して電流変化が零となるタイ
ミングにおける電圧値および電流値から被測定物の抵抗
値を算出するので、測定時間を短縮し、装置を小型化
し、消費電力を低減し、かつ、高精度にて被測定物の抵
抗を測定することができる抵抗測定装置を提供すること
が可能となる。

【００３７】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、電源回路は、コンデンサと、コンデンサ
を充電する充電回路と、被測定物へ電流を流すためのス
イッチとから成り、電源回路は、スイッチを閉じて被測
定物にコンデンサの電荷を放電させることにより、時間
に対して電流変化が零となる点を含む波形の電流を通電
させるので、時間に対して電流変化が零と成る点を含む
波形の電流を被測定物に容易に通電されることができる
抵抗測定装置を提供することが可能となる。

【００３８】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、電流測定回路は、測定し
た電流値を微分して、時間に対して電流変化が零となる
点を求め、このタイミングにて電流値と電圧値とを検出
することを指示する測定指令信号を作成するので、確実
に時間に対して電流変化が零となる点を求めて測定する
ことができる抵抗測定装置を提供することが可能とな
る。

【００３９】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１ないし請求項３のいずれかにおいて、電圧測定回路
と、電流測定回路とは、それぞれアナログ／デジタル変
換器を備え、電圧信号と電流信号とはそれぞれ同一のタ
イミングで連続的に変換しながら測定し、抵抗算出回路
は、時間に対して電流変化が零となるタイミングにおけ
る、デジタル信号に変換された電流値およびデジタル信
号に変換された電圧値から抵抗値を算出するので、抵抗
を高精度にて測定することができる抵抗測定装置を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の低抵抗測定装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】図１の測定原理としての等価回路を示す図で
ある。

【図３】図２における抵抗測定時の、電流波形および
電圧波形をそれぞれ示す模式図である。

【図４】４端子法による従来の実施例による抵抗測定
の原理図である。

【図５】従来の実施例の抵抗測定装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１６スイッチ、１８充電回路、１９コンデンサ、
２０電流波形制御回路、２１測定回路、２２コン
トローラ、２３直流電源、１００被測定物。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インダクタンス分を含む被測定物に上記
被測定物の両端子間から電流を流すための電源回路と、
上記被測定物の両端子間の電圧を測定する電圧測定回路
と、上記被測定物に流入する電流を測定する電流測定回
路と、上記電圧測定回路にて測定した電圧値を上記電流
測定回路にて測定した電流値で除算して抵抗値を算出す
る抵抗算出回路とを備えた抵抗測定装置において、上記
電源回路は、時間に対して電流変化が零となる点を含む
波形の電流を上記被測定物に通電させ、上記抵抗算出回
路は、上記時間に対して電流変化が零となるタイミング
における電圧値および電流値から上記被測定物の抵抗値
を算出することを特徴とする抵抗測定装置。
【請求項２】電源回路は、コンデンサと、上記コンデ
ンサを充電する充電回路と、被測定物へ電流を流すため
のスイッチとから成り、上記電源回路は、上記スイッチ
を閉じて上記被測定物に上記コンデンサの電荷を放電さ
せることにより、時間に対して電流変化が零となる点を
含む波形の電流を通電させることを特徴とする請求項１
に記載の抵抗測定装置。
【請求項３】電流測定回路は、測定した電流値を微分
して、時間に対して電流変化が零となる点を求め、この
タイミングにて電流値と電圧値とを検出することを指示
する測定指令信号を作成することを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の抵抗測定装置。
【請求項４】電圧測定回路と、電流測定回路とは、そ
れぞれアナログ／デジタル変換器を備え、電圧信号と電
流信号とはそれぞれ同一のタイミングで連続的に変換し
ながら測定し、抵抗算出回路は、時間に対して電流変化
が零となるタイミングにおける、デジタル信号に変換さ
れた電流値およびデジタル信号に変換された電圧値から
抵抗値を算出することを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の抵抗測定装置。