ゼロフラックス電流センサーの動作原理と特長

この記事では、電力測定や波形観測などに用いるゼロフラックス方式の技術を用いた高確度・広帯域な電流センサーについて解説します。
商用周波数（50 Hz, 60 Hz）での測定がメインとなる系統電源品質管理用の電流センサー（汎用）について、詳しく知りたい方はこちらをご覧ください。

HIOKIは、1971年に最初のクランプテスタを発売してから、50年以上が経過しました。その間、ゼロフラックス方式にこだわり、磁電変換技術やデバイスとして代表的なフラックスゲートとホール素子を自社開発し、高確度・広帯域性能を実現してきました。

• 注記：ここではホール素子検出型での説明をしています。

• 1.測定導体に流れる電流によって、磁気コアの内部に磁束（Φ）が発生します。
• 2.磁気コアの内部で発生する磁束を打ち消すように、2次側の帰還巻線に2次電流が流れます。（帰還巻線の磁束はΦ’）
• 3.ただし、DC電流からの低周波領域では、磁束をキャンセルできないため、磁気回路内に残ります。（残留磁束はΦ-Φ’）
• 4.ホール素子はこの残留磁束（Φ-Φ’）を検出する。残留磁束（Φ-Φ’）を相殺するように、アンプ回路を介して2次帰還電流に加算されます。
• 5.2次電流はコイルを通り、シャント抵抗（r）に流れます。この電流は、CT電流（コイルによって発生する電流）とアンプ（ホール素子検出からのフィードバック電流）の合計。その結果、端子間に電圧が発生します。この出力電圧は測定電流に比例します。

ゼロフラックス方式（巻線検出型）の電流センサーは、基本的な巻線方式に負帰還回路を追加して、高性能化（高確度、広帯域）を実現した方式です。

• ゼロフラックス方式では、測定導体に流れるAC電流によって磁気コアで発生する磁束（Φ）を打ち消すように、帰還巻線に2次電流が流れ、2次電流による磁束（Φ’）が誘導されます。
• しかし、低周波領域では、磁束（Φ-Φ’）をキャンセルできないため、磁気回路内に残ります。
• 検出巻線は、この残留磁束（Φ-Φ’）を検出します。続いて、低周波領域の磁束（Φ-Φ’）を打ち消すように、アンプ回路に帰還電流が加算されます。
• このトータルの2次電流がシャント抵抗に流れ、端子間に電圧が発生します。
• この出力電圧は測定電流に比例します。

• 特徴と用途はこちら

ゼロフラックス方式（ホール素子検出型）の電流センサーは、基本的なホール素子方式に負帰還回路を追加して、高性能化（広帯域、低ノイズ）を実現した方式です。

• ゼロフラックス方式では、測定導体に流れるAC電流によって磁気コアで発生する磁束（Φ）を打ち消すように、帰還巻線に2次電流が流れ、2次電流による磁束（Φ’）が誘導されます。
• しかし、低周波領域では、磁束（Φ-Φ’）をキャンセルできないため、磁気回路内に残ります。
• ホール素子は、この残留磁束（Φ-Φ’）を検出します。続いて、低周波領域の磁束（Φ-Φ’）を打ち消すように、アンプ回路に帰還電流が加算されます。
• このトータルの2次電流がシャント抵抗に流れ、端子間に電圧が発生します。
• この出力電圧は測定電流に比例します。

• 特徴と用途はこちら

ゼロフラックス方式（フラックスゲート検出型）の電流センサーは、フラックスゲートと負帰還回路を組み合わせることで、高性能化（高確度、広帯域、広動作温度範囲）を実現した方式です。

• ゼロフラックス方式では、測定導体に流れるAC電流によって磁気コアで発生する磁束（Φ）を打ち消すように、帰還巻線に2次電流が流れ、2次電流による磁束（Φ’）が誘導されます。
• しかし、低周波領域では、磁束（Φ-Φ’）をキャンセルできないため、磁気回路内に残ります。
• フラックスゲートは、この残留磁束（Φ-Φ’）を検出します。続いて、低周波領域の磁束（Φ-Φ’）を打ち消すように、アンプ回路に帰還電流が加算されます。
• このトータルの2次電流がシャント抵抗に流れ、端子間に電圧が発生します。
• この出力電圧は測定電流に比例します。

• 特徴と用途はこちら