DE2035923C3 - Device for measuring very high currents - Google Patents
Device for measuring very high currentsInfo
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Description
Stromes im Leiter dar.
' 30 Bei einer dieser bekannten Einrichtungen zurCurrent in the conductor.
'30 In one of these known facilities for
Messung eines Stromes, der einen auf hoherMeasurement of a current that is one on high
Spannung liegenden Leiter durchfließt, durch Aus-Voltage flows through the conductor, through
Die Erfindung betrifft eine Ein.ichtung zur Mes- nützung des Faraday-Effekts mit einem optischen sung sehr hoher Ströme mittels polarisierten Lichtes Bauteil, das von linear polarisiertem Licht durch- und eines den Faraday-Effekt aufweisenden Magnet- 35 setzt wird und durch das von dem zu messenden feld befindlichen Materials, bei welcher das φ Hds Strom erzeugte Magnetfeld beeinflußt wird, ist es auf einem geschlossenen Weg um den Leiter er- weiter schon bekannt, einen dt.i elektrischen Leiter faßt isr. umfassenden Kern aus einem magnetisierbaren Werk-The invention relates to a device for measuring the Faraday effect with an optical solution of very high currents by means of polarized light the field to be measured material, in which the φ Hds current generated magnetic field is influenced, it is already known on a closed path around the conductor, a German electrical conductor holds isr. comprehensive core made of a magnetizable work-
Um die Messung höherer elektrischer Ströme in stoff anzuordnen, der zwischen zwei einander gegen-Leitungen mit normalen Meßgeräten zu ermöglichen, 40 überliegenden Polstücken einen Spalt aufweist, in erfolgt im praktischen Betrieb die Umwandlung der dem das Faraday-EIement angeordnet ist. Durch Stromhöhe durch elektromagnetische Stromwandler. diesen geschlossenen Umlauf um den stromführen-Das sind im Kurzschluß arbeitende Transformatoren, den Leiter wird also die ganze magnetische Spannung deren Amperewindungszahl der Primärseite eine ent- eines Umlaufintegrals φ Hds erfaßt. Diese Einrichsprechende Amperewindungszahl auf der Sekundär- 45 tung ist jedoch zur Messung von sehr hohen Strömen, seite gegenübersteht, d.h. ein hoher Strom auf der 10OkA und darüber, wie es die Aufgabe der vor-Primärseite wird durch das Windungszahlverhältnis liegenden Erfindung ist, nicht geeignet, da ein Eisenauf einen für die Messung geeigneten niedrigeren kern im Feldbereich eines so hohe Ströme führenden Strom auf der Sekundärseite transformiert. Bei ho- [ eiters zur Verhinderung der Sättigung völlig unhen Strömen werden vorzugsweise Einleiterwandler 50 wirtschaftliche und praktisch unausführbare Abmesangewandt, d. h. die Primärwicklung besteht nur aus sungen aufweisen müßte (deutsche Auslegeschrift einer Windung, z. B. in Form eines geraden Leiters, 1 257 275).In order to arrange the measurement of higher electrical currents in material that has a gap between two opposing lines with normal measuring devices, 40 overlying pole pieces, in which the Faraday element is converted in practical operation. Due to the amount of current through electromagnetic current transformers. This closed circuit around the current-carrying transformer - these are short-circuit transformers, the conductor is thus the entire magnetic voltage whose number of ampere-turns on the primary side is recorded by a revolution integral φ Hds. However, this device number of ampere turns on the secondary is not suitable for measuring very high currents on the opposite side, i.e. a high current on the 10OkA and above, as is the task of the upstream primary side due to the number of turns ratio. because an iron transforms to a lower core suitable for the measurement in the field area of a current carrying such high currents on the secondary side. In the case of completely unhigh currents to prevent saturation, single-conductor transformers 50 are preferably used that are economical and practically impracticable, ie the primary winding only has to have a winding (German interpretation document of one turn, e.g. in the form of a straight conductor, 1 257 275 ).
der von einem magnetischen Kern umfaßt ist, auf Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, denwhich is comprised of a magnetic core. The object of the invention is to provide the
dem sich eine entsprechende Anzahl von Sekundär- Schwierigkeiten, die der Messung von sehr hohen windungen befindet. 55 Strömen mit herkömmlichen Wandlern, vor allemwhich faces a corresponding number of secondary difficulties, those of the measurement of very high turns is located. 55 currents with conventional converters, especially
Auch zur Messung von Gleichströmen bedient auf dem Transformator- oder Transduktorprinzip,
man sich vorzugsweise eines ähnlichen Aufbaus, entgegenstehen, zu begegnen,
allerdings unter Verwendung des transduktorischen Wicklungen mit sehr hohen Windungszahlen sindAlso used for measuring direct currents on the transformer or transductor principle, one preferably opposes a similar structure to meet,
however, using the transductive windings with very high numbers of turns
Prinzips, bei welchem unter Ausnutzung des Sätti- entsprechend empfindlich und anfällig, so daß die gungsknicks des verwendeten magnetischen Mate- 60 Zuverlässigkeit in Frage gestellt ist. Bei solchen rials die zur Kompensation der vom Gleichstrom Wicklungen ist die Abfuhr der Verlustwärme sehr erzeugten Durchflutung sekundäre Gegendurchflu- schwierig, wenn nicht schon unmöglich. Die Vertung aus einem Hilfswechselstromnetz entnommen Wendung von magnetischem Material für die Eisenwird, wobei als Meßgröße für die Höhe des Gleich- kerne ist sehr problematisch, da wegen der hohen stromes direkt der fließende Wechselstrom dient. 65 Feldstärken die Eisensättigung eine obere Grenze Erreichen nun die zu messenden Primärströme setzt. Insbesondere sind solche Wandler sehr empaußerordentiich hohe Bereiche, 100 kA und dar- findlich gegen Feidunsymmetrien und Fremdfelder, über, so wird.der Aufwand für die auf der Sekundär- Da es sich bei den in Frage kommenden Stromberei-Principle in which, taking advantage of the saturation, accordingly sensitive and susceptible, so that the kink of the magnetic mate- 60 reliability is in question. In such The dissipation of the heat loss is very important to compensate for the windings from the direct current secondary counterflow- difficult, if not impossible. The Vertung taken from an auxiliary alternating current network, turning of magnetic material for the iron is, being a measured variable for the height of the equal kernels is very problematic because of the high the flowing alternating current is used directly. 65 field strengths, the iron saturation has an upper limit The primary currents to be measured are now reached. In particular, such converters are very useful high ranges, 100 kA and against field asymmetries and external fields, over, so will. the effort for the on the secondary Since it is with the power plants in question
ji. «τ it Η,τ Polarisationsebene entspreVerdrehungseffekt der ro.a ^.^ji. «Τ it Η, τ plane of polarization corresponds to a twisting effect the ro.a ^. ^
chend der Windungszam ve _ ndc mit dcm Meß-Der aus dem Rahmen «i_ ^.^ ^.^ cincs gc signal modulierte Licnisir un des Drehwinkelsaccordingly the Windungszam ve _ ndc with the measurement from the frame «i_ ^. ^ ^. ^ cincs gc signal modulated license un of the angle of rotation
eigneten Detektors zur ,"^n Dieser kann der Polansationse°j-"V ion B sfiUer mit nachgeschalz.B. aus einem ro . ^^ der potozcnc suitable detector for, "^ n This can der Polansationse ° j-" V ion B sfiUe r m i t nachgeschalz.B. from a ro. ^^ the p otozc n c
teter Fotozelle i^sicnu.. ^^ ^ ^.^ Mcß aufgenommene Signal N fü die Messungteter photocell i ^ sicnu .. ^^ ^ ^. ^ Mcß recorded signal N for the measurement
"> wertverstärker verstärkt der die iu"> the iu strengthens value enhancers
erforderliche LelSp ^.^„teii ist jedoch durch ein größere uei . errejchbar bei welchem ^ zweiten nachrequired LelS p ^. ^ "teii is, however, replaced by a larger uei. erre j c hbar wherein ^ second after
chen fast ausschließlich um Elektrolyse- oder Ofenanlagen handelt, liegt der Stromrückleiter in unmittelbarer Nähe des Hinleiters, so daß die von diesem herrührenden Frcmdfelder auf den eingebauten Wandler zwangläufig einwirken. Die Nachteile des magnetischen Kernes und der Wicklung sind nun vollkommen vermieden, wenn die Messune mittels polarisierten Lichtes und eines den Faraday-EffektWhere almost exclusively electrolysis or furnace systems are concerned, the current return conductor is in the immediate vicinity Near the outward conductor, so that the frcmdfelder stemming from it on the built-in Inevitably act converter. The disadvantages of the magnetic core and winding are now completely avoided if the Messune by means of polarized light and one the Faraday effect
aufweisenden im Magnetfeld befindlichen Materials erfolgt.having material located in the magnetic field takes place.
Da bisher die bekanntgewordenen Vorschläge zur Ausnutzung dieses Meßverfahrens ausschließlich die Messung von Strömen auf hohem Potential zum Gegenstand hatten, stellte sich die Frage des Einflusses von Fremdfeldern niht J Güd derSince so far the known proposals for the use of this measurement method exclusively the Measuring currents at high potential, the question of influence arose J Güd dernnihts foreign fields
hohen Spannung genügend probe Abstän bcnc ghigh voltage enough sample spacing bcnc g
ter zu Leiter eingehalten werden mußten. Somit die ursPrun§llc"c Indikalor sorgt hierbei dafür, genügte es bei den bekannten Ausführungen ein wird. Ein geeigne er 0|a l rjsatiOnsebene und die relativ kleines Stück des den Faraday-EfEekt auf- daß die u^Prun°"|- ,,orhandene Polarisationsebene weisenden Materials in definiertem Abstand zum 20 nach dem Uurcmd" .ih · rden so daß dann derter to conductor had to be adhered to. Thus, the P urs run § llc "c Indikalor sor gt case for this, it was enough with the known embodiments, a is A geeigne he 0 |. R j a l i sat O nsebene and the relatively small piece of the Faraday EfEekt up that the u ^ P run ° "| -" material showing the orhan dene polarization plane at a defined distance to the 20 after the Uurcmd ". ih · r the so that then the
Rine größ
KompensationsvertanruiRine great
Compensation contract
der austretende Licm*ι.the exiting Licm * ι.
uf hohem Potential zum Kompensation ^ ^^ zweiten nache sich die Frage des Ein- der austretende Licm*ι. aufweisenden Körper, nicht. Ja aus Gründen der 15 folgenden den t-arauav . ick|ung gelegt ist, in d probe Abstände von Lei- um den eine Kompe . bcnc ZUrückgedrehl n werden mußten Somit die ursPrun§llc"c t hierbei dafürIf there is a high potential for compensation ^ ^^ the question of the entry of the exiting license arises. having a body, not. Yes, for the sake of the 15 following the t-arauav. ick | is laid down, in the sample distances from the laces a compe. bcnc ZU had to be turned back so the urs P run § llc " c t here for it
^| ,,orhandene Po^ | ,, orhan dene Po
nach dem Uurcmd" .eich ·. , rden, so daß dann der des Lichtes Qf*""^*nnsationSc rom ein direkt proaufzuwendende ^omPcn _ messenden Strom darportionales Signal türaccording to the Uurcmd ". calibrate ., r den, so that then the current of the light Qf *""^ * nnsationS c ro m is a proportional signal which is to be measured directly per expended ^ om P cn _
stellt. Knmnensationsaufwand klein zu halten.represents. Can keep the installation effort small.
Um den K-omPe" nacheeschalteten KörperAround the Ko m P e " after- switched body
kann der !L'c™*ef "? °en b ^ n £nd_can he ! L ' c ™ * e f "? ° en b ^ n £ nd _
durch Mehrfachreflewom.n aby Mehrfachreflewom.n a
^"^HH^nachstehend beschriebenen Figuren An Hand aer na h äh^ "^ HH ^ figures described below On hand aer na h uh
weisenden Materials in definiertem Abstand zum Stromleiter anzuordnen, um ein stromproportionales Meßsignal zu erhalten. Jedes Fremdfe.d würde jedoch das Meßsignal verfälschen und die Genaulgkeil beeinträchtigen.pointing material to be arranged at a defined distance from the conductor in order to achieve a current proportional To get measurement signal. Each external feed would, however, falsify the measurement signal and the accuracy wedge affect.
Eine vollkommene Ausschaltung des Einflusses vor, Fremdfeldern, insbesondere des Rückleiters bei Elektrolyse- und Ofenanlagen, sowie die Vermei-A complete elimination of the influence of external fields, especially of the return conductor Electrolysis and furnace systems, as well as the avoidance
dung von Sättigungserscheinungen aufweisendem ^HHnachstehend beschrieb gThe formation of saturation symptoms is described below
magnetischen Material erfolgt bei einer Einrichtung An Hand aer na Meßprinzip noch nähermagnetic material takes place at a facility on hand aer na measuring principle even closer
zur Messung sehr hoher Ströme mittels polarisierten 30 soll das ertirioungs c umfaßt ein rechteckigerfor measuring very high currents by means of polarized 30, the direction c should include a rectangular one
Lichtes und eines den Faraday-Effekt aufweisenden erläutert werden, irig- aufweisendem Maim Magnetfeld befindlichen Materials, bei welcher das Rahmen aus den rara führenden Leiter 2,Light and one exhibiting the Faraday effect are explained, irig- au f we isendem Maim in the magnetic field in which the frame from the rara lead the conductor 2,
-φ Hds auf einem geschlossenen Weg um den Leiter tenal 1 den einenj£heJ laufint raI f Hds von -φ Hds Tenal on a closed path around the conductor 1 the einenj £ he J laufint RAI f Hds of
erfaßt ist, erfindungsgemäß dadurch, daß der ge- so daß «n gesamtes Rahmen ^.^is detected, according to the invention in that the so that «n entire frame ^. ^
schlossene Weg von dem den Faraday-Effekt auf- 35 dem Rah™e"FS cinwschliffene und verspiegelteconnected path from the Faraday effect up 35 the Rah ™ e "F S cinwschliffene and mirrored
weisendem Material selbst verkörpert ist. an den vier "^" Reflexionsflächen, so daß einpointing material itself is embodied. at the four "^" Re flexionsflächen, so that a
Wird nun gemäß der Erfindung das den Faraday- unter 45 |e^'gie vollkommenen Un.lauf auf demIf now, according to the invention, the Faraday under 45 | e ^ ' gie perfect run on the
Effekt aufweisende Material auf einem geschlossenen ^htstrahU den J°»J™Effect-exhibiting material on a closed beam
Weg um den stromführenden Leiter angeordnet, so Weg S I/ ^Way arranged around the current-carrying conductor, so way S I / ^
wird auf diesem genau die umschlossene Primär- -0 An deris on this exactly the enclosed primary -0 to the
durchfiutung β = /Hds erfaßt, da für die Drehung *>flow rate β = / Hds detected, since for the rotation *>
der Polarisationsebene eines diesen Weg durchlau-the plane of polarization of one traverses this path
fenden Lichtstrahles die Beziehung Λ =-C f Hdsfenden light beam the relation Λ = -C f Hds
gilt, wobei C eine Materialkonstante (Verdet-Kon-) i Eid Fdfelder und Unsymmeapplies, where C is a material constant (Verdet-Kon-) i Eid Fdfelder and Unsymme
welcher derwhich the
nachafter
ist >n ^ίΐζΐ d- Rahmen eine unter verspiegelt ist, anis> n ^ ίΐζΐ d- frame one under is mirrored on
Hn to. Bahmei eintritt undHn to. Bahmei enters and
tjMn α ,η Ί_ tjMn α , η Ί _
^ Rahmens diese Spiegelfläche ill d^ Frame this mirror surface ill d
fenden ^fS^ Rahmens di pgfenden ^ fS ^ frame di pg
gilt, wobei C eine Materialkonstante (Verdet-Kon- ist >n Seitf"a"s^ des Lichtstrahls prinzipiell dargestante) ist. Einstreuende Fremdfelder und Unsymme- 45 und der Ve lauf ^des L ch V der Kom.applies, where C is a material constant (Verdet-Kon- is> n since f " a " s ^ of the light beam in principle shown). Stray foreign fields and asymmetrical 45 and the course of the L ch V of the Com .
trien der Anordnung bleiben hierbei ohne ,egl.che ^J^^^^r^ die aus einem den
Auswirkung. .
Die tatsächliche Ausbildung eines solchen einen
d Gä id aus praktischenthe Anordnun geometries g here remain without egl.che ^ J ^^^^ r ^ which the impact of a. .
The actual training of such a one
d Gä id from practical
5050
Die tatsächliche Ausbildung eines s Umlauf erfassenden Gerätes wird aus praktischen Gründen die Gestalt eines Rahmens haben.The actual formation of a circulation measuring device becomes practical Reasons have the shape of a frame.
Als praktische Ausführung eines solchen Rahmens kann eine viereckige Gestalt gewählt werden wobei die Ecken mit unter 45" geneigten Reflexionsflachen versehen sind. Diese werden in zweckmäßiger Weise e.ngeschliffen und von außen verspiegelt.A square shape can be chosen as a practical implementation of such a frame the corners with less than 45 "inclined reflection surfaces are provided. These are appropriately sanded and mirrored on the outside.
Man kann jedoch den Rahmen auch m Abwe,-chung von der viereckigen Form aus in solcher Art gekrümmten Teilen zusammensetzen, daß innerhalb des Rahmenquerschnittes Totalreflexion auf tritt.und ein eingesetzter Lichtstrahl den vollen Umlauf betÄ des Effektes kann es zweckma^g ^J^^^^r^ dieHowever, one can assemble the frame and m abwe, -Chung of the square shape of curved in such kind parts that within the framework of cross-section total reflection on tritt.und an inserted light beam the full circuit betae of the effect it may expedient ^ g ^ J ^^ ^^ r ^ the
W L·, pffPkt aufweisenden Körper und einer in Faraday-Effek autw «cn folarisatiOnsebenc WL ·, p f f P kt exhibiting body and one in Faraday effect autw «cn f olarisat in O nsebenc
J^" r^he ZU^3Se Feld erzeugenden Wirerforderliche magneu gemessene Strom,J ^ " r ^ he ZU ^ 3Se field generating we required mag re-measured current,
kung besteht Der im MeBg^ g^ j verdrehtcn The effect consists in MeBg ^ g ^ j verdrehtcn
fr ^^^ uchtes in die ursprünglichef r ^^^ uchtes in the original
P°lansatl"r"set£^ ° jst eine direkt proportionale Lage crford«hch is «te _P ° lansatl " r " set £ ^ ° jst a directly proportional position crford «hch is« te _
55 Meß8r°j5.tur d"m bekannten transduktorischen gb d^m D bd wdchcm dic 55 meas 8 r ° j5. tur d " m known transductive gb d ^ m D bd wdchcm dic
^des Zu messenden Strom« nur unter Stro™gijung n Zusatzgeräten festge-^ Z and measured power "only under Stro ™ s accessories gijung fixed
^eW.chern Autw an erfindungSgemäBe McB-^ eW.chern Autw an invention acc. to McB-
^ ^J^' 3 die Stromrichtung des zu me.e nder, Pn^romes.. ^Ber^ la^ch^ ^ J ^ '3 the direction of flow of the to me.e nder, Pn ^ romes .. ^ Ber ^ la ^ ch
SSÄ h^hen Gleichstromgliedanteilen erfassen.SSÄ record high direct current components.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EF | Willingness to grant licences | ||
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