CN104360116A - 限流器 - Google Patents

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焦新兵
陈林
高军
薛松
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Abstract

本发明提供一种限流器，用于调节电流变化的电路中的阻值，限制电流不超过电流临界值，其特征在于，包括：磁光式电流传感部；以及与磁光式电流传感部连接的控制部。其中，磁光式电流传感部包括光源，起偏器，能够在变化电流产生的磁场作用下旋转偏振面的磁光材料，以及用于检测偏振光的光参数的探测器。控制部包括数据处理器；控制器；以及串联在电路上的可调电阻，数据处理器通过根据光参数计算出实时电流，当实时电流超过电流临界值时，数据处理器计算出待调节电阻值，控制器根据待调节电阻值调节可调电阻的阻值，使得实时电流降至电流临界值以下。本发明的限流器响应速度快。

Description

限流器
技术领域
本发明涉及一种限流器，属于电器元件领域。
背景技术
电力系统中为了避免雷击，接地，短路等故障时发生临界值以上的故障电流损伤或烧毁电力设备，设置有限制临界值以上的故障电流的限流器，这个临界值即为电流临界值。当发生临界值以上故障电流时，该发明的限流器限制所产生的故障电流，从而将施加到母线、负载等电力设备上的电流限制在一定值以下，以到达保护电力设备的目的。
传统限流器是电磁限流器，当电路中电流过大时，通过电磁铁吸引衔铁，与电路的接点会被弹簧拉起，从而切断电路。这种限流器在突发短路故障瞬间电流很大，响应速度很慢，使电路的安全受到影响。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种响应速度快的限流器。
本发明为了实现上述目的，采用了以下结构：
本发明提供一种限流器，用于调节电流变化的电路中的阻值，限制电流不超过电流临界值，其特征在于，包括：磁光式电流传感部；以及与磁光式电流传感部连接的控制部。
其中，磁光式电流传感部包括产生入射光的光源，用于将入射光变成偏振光的起偏器，能够在变化电流产生的磁场作用下旋转偏振面的磁光材料，以及用于检测偏振光的光参数的探测器，起偏器、磁光材料、检偏器和探测器依次设置在入射光的的光路上。
控制部包括与探测器连接的数据处理器；与数据处理器连接的控制器；以及串联在电路上并与控制器连接的可调电阻，数据处理器通过根据光参数计算出实时电流，当实时电流超过电流临界值时，数据处理器计算出待调节电阻值，控制器根据待调节电阻值调节可调电阻的阻值，使得实时电流降至电流临界值以下。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征，还包括：用于监测照射到探测器上的入射光是否为偏振光的检偏器。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，光参数为光强和偏振角，实时电流的计算公式为：I＝I0cos2(α+θ)：，I为实时电流，I0为偏振光的光强度，α为起偏器与检偏器的透射轴夹角，θ为偏振角。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，磁光材料为磁光晶体、磁光玻璃、或磁光液体中任一种材料。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，磁光材料为石榴石晶体晶体。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，入射光的波长范围为300nm至1700nm。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，光源可以为小功率半导体激光器、He-Ne激光器、或固体激光器中任意一种激光器。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，数据处理器还连接用于监测实时电流的波动情况的显示器。
另外，在本发明的限流器中，还可以具有这样的特征：其中，可调电阻为滑动变阻器。
发明作用与效果
根据本发明的限流器，由于具有磁光式电流传感部和控制部，磁光式电流传感部包括光源、起偏器、能够在变化电流产生的磁作用下旋转偏振面的磁光材料和能够检测光参数的探测器，控制部包括数据处理器、控制器和可调电阻，数据处理器通过根据光参数计算出实时电流，当实时电流超过电流临界值时，数据处理器计算出待调节电阻值，控制器调节可调电阻的阻值至待调节电阻值，使得实时电流降至电流临界值以下，起到限流作用；而且由于光的传输速度快，使得电路中的电流变化能快速反映到光参数变化，进而能够快速调节阻值，从而能够在突发短路故障瞬间电流很大时快速响应，保护电路安全。
附图说明
图1是本发明的限流器的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明的限流器的结构示意图。
如图1所示，限流器10包括磁光式电流传感部11和控制部12。
磁光式电流传感部11包括光源1、起偏器2、石榴石晶体3、检偏器4和探测器5，控制部12包括数据处理器6、控制器7和可调电阻8。
光源1为小功率半导体激光器，能够产生入射光，入射光的波长为1000nm。起偏器2、石榴石晶体3、检偏器4和探测器5设置在入射光的光路上。
石榴石晶体3为磁光材料。起偏器2能够将入射光变成线偏振光。检偏器4能够监测通过石榴石晶体3后照射到探测器5上的入射光是否为偏振光。光源1发出的入射光穿过起偏器2、石榴石晶体3、检偏器4和探测器5的中心处，这时起偏检偏性能最好，得到偏振光方向单一。
当然本实施例中，入射光的波长还可以为300nm至1700nm中的其他值，探测器5的种类是与入射光波长相适应的。入射光波长发生变法，探测器5需要做相应调整，以保证能检测到偏振光。
由于电路中电流会发生变化，因此电导线周围会产生磁场。当线偏振光沿外加磁场方向通过磁光材料时偏振面发生旋转的现象叫法拉第效应。旋转角度与磁场强度和光穿越介质的长度的乘积成正比，也即法拉第旋转角：θ＝V∫H·dL。其中，V是材料的菲尔德常数；H是磁场强度；L是光在磁光材料通过的长度。
由于石榴石晶体3是磁光材料，当线偏振光沿外加磁场方向通过磁光材料时偏振面发生旋转，因此通过石榴石晶体3后的偏振光的光强和偏振角会发生变化，根据这种变化能够反映出电流中电流的变化。
探测器5能够检测照射到上面的偏振光的光强和偏振角，并将光强和偏振角的数值转成电信号，并传输到数据处理器6。数据处理器6接收到电信号，并计算出实时电流。接着，数据处理器6会将实时电流与电流临界值比较。
设输出光强为I0，θ＝为偏振角，起偏器2与检偏器4的透射轴夹角为α，则由马吕斯定率可得，实时电流I为：I＝I0cos2(α+θ)：。α一般为45°，此时实时电流
当然本实施例中，起偏器2与检偏器4的透射轴夹角α还可以为0°到90°之间的其他角度。
当电路发生故障时，实时电流会超过电流临界值，数据处理器6会计算出待调节电阻值，控制器7会调节可调电阻8的阻值至待调节电阻值，可调电阻8为滑动变阻器。待调节电阻值相对于电路中的原阻值大大增加，使得实时电流迅速降至电流临界值以下，起到快速限流的作用。电路中的故障消除后，如果电路中的阻值过大，控制器7会调小可调电阻8的阻值，使得电路中的电流维持在工作电流。
实施例作用与效果
根据本实施例所涉及的限流器，由于具有磁光式电流传感部和控制部，磁光式电流传感部包括光源、起偏器、能够在变化电流产生的磁作用下旋转偏振面的磁光材料和能够检测光参数的探测器，控制部包括数据处理器、控制器和可调电阻，数据处理器通过根据光参数计算出实时电流，当实时电流超过电流临界值时，数据处理器计算出待调节电阻值，控制器调节可调电阻的阻值至待调节电阻值，使得实时电流降至电流临界值以下，起到限流作用；而且由于光的传输速度快，使得电路中的电流变化能快速反映到光参数变化，进而能够快速调节阻值，从而能够在突发短路故障瞬间电流很大时快速响应，保护电路安全。
当然，本发明涉及的限流器并不仅仅限定于以上实施例中的描述。本发明的磁光材料除了可以为石榴石晶体晶体外，还可以为磁光单晶膜等其他磁光晶体，也可以在磁光玻璃或磁光液体中任选一种。磁光材料变化后，入射光的波长可以根据不同的磁光材料做相应调整。光源还可以在He-Ne激光器和固体激光器中任选一种。

Claims (9)

1.一种限流器，用于调节电流变化的电路中的阻值，限制电流不超过电流临界值，其特征在于，包括：
磁光式电流传感部；以及
与所述磁光式电流传感部连接的控制部，
其中，所述磁光式电流传感部包括产生入射光的光源，用于将入射光变成偏振光的起偏器，能够在变化电流产生的磁场作用下旋转偏振面的磁光材料，以及用于检测偏振光的光参数的探测器，所述起偏器、所述磁光材料、所述检偏器和所述探测器依次设置在所述入射光的的光路上；
所述控制部包括与所述探测器连接的数据处理器，与所述数据处理器连接的控制器，以及串联在电路上并与所述控制器连接的可调电阻，所述数据处理器通过根据光参数计算出实时电流，当实时电流超过电流临界值时，所述数据处理器计算出待调节电阻值，所述控制器根据所述待调节电阻值调节所述可调电阻的阻值，使得实时电流降至电流临界值以下。
2.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于，还包括：
用于监测照射到所述探测器上的入射光是否为偏振光的检偏器。
3.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述光参数为光强和偏振角，所述实时电流的计算公式为：I＝I0cos2(α+θ)：，
I为实时电流，I0为偏振光的光强度，α为起偏器与检偏器的透射轴夹角，θ为偏振角。
4.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述磁光材料为磁光晶体、磁光玻璃、或磁光液体中任一种材料。
5.根据权利要求4所述的限流器，其特征在于：
其中，所述磁光材料为石榴石晶体。
6.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述入射光的波长范围为300nm至1700nm。
7.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述光源可以为小功率半导体激光器、He-Ne激光器、或固体激光器中任意一种激光器。
8.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述数据处理器还连接用于监测实时电流的波动情况的显示器。
9.根据权利要求1所述的限流器，其特征在于：
其中，所述可调电阻为滑动变阻器。
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