DE2130047A1 - Messeinrichtung fuer Stroeme - Google Patents

Messeinrichtung fuer Stroeme

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DE2130047A1 DE19712130047 DE2130047A DE2130047A1 DE 2130047 A1 DE2130047 A1 DE 2130047A1 DE 19712130047 DE19712130047 DE 19712130047 DE 2130047 A DE2130047 A DE 2130047A DE 2130047 A1 DE2130047 A1 DE 2130047A1
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    • G01R15/24Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
    • G01R15/245Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
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Description

AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den 11.6.71 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50
Unser Zeichen: VPA 71/3749 Kr/Etζ
Meßeinrichtung für Ströme
In der Vergangenheit wurden sum Messen von großen Strömen und von Strömen in Hochspannungsleitern meistens induktive Stromwandler eingesetzt, "bei denen es sich um im Kurzschluß-"betrieb arbeitende Meßtransformatoren handelt. Mit diesen Stromwandlern ist eine hohe Genauigkeit erreichbar, so daß sie in dieser Hinsicht keine Wünsche offen lassen. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dann, wenn Stromwandler für sehr hohe Spannungen ausgelegt oder zur Messung von großen Strömen mit Gleichstromglied eingesetzt werden sollen. Diese Schwierigkeiten entstehen dadurch, daß bei Stromwandlern für sehr hohe Spannungen der Isolationsaufwand sehr groß wird; die Kosten für die Isolation steigen etwa mit der dritten Potenz der Spannung an. Hinsichtlich der Stromwandler für große Ströme ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß die Eisenkerne in Sättigung geraten oder sehr reichlich bemessen werden müssen*
Aus dem erstgenanrten Grunde sind schon mehrere Meßeinrichtungen für Ströme iu Hochspannungsieiterη bekannt geworden, die nicht auf dem transformatorischen Prinzip beruhen, sondern zur Überwindung der Isolationsschwierigkeiten mit Lichtübertragung zwischen Hoch- und Niederspannungspotential arbeiten. So ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 257 275 eine Einrichtung zur Messung eines Stromes bekannt, der
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einen auf hoher Spannung liegenden Leiter durchfließt. Bei dieser Einrichtung ist ein den Faraday-Effekt aufweisendes optisches Muteil vorgesehen, das von linear polarisiertem Licht durchsetzt wird; dieses Licht erfährt in dem optischen Bauteil eine in Abhängigkeit von der Größe des einwirkenden Magnetfeldes abhängige Drehung der Polarisationsebene, was in einer Auswerteeinrichtung auf Niederspannungspotsntial ausgewertet wird. Da das auf das optische Bauteil einwirkende Magnetfeld dem zu messenden Strom proportional ist, ergibt sich aus der Drehung der Polarisationsebene des Lichtes auoh ein Anhalt für die Größe des zu messenden Stromes.
Ferner ist in der deutschen Auslegeschrift 1 283 363 eine Stroiäsmeßanordnung !beschrieben, bei der linear polarisiertes Licht in ein^rn magneto-optischen Modulator auf Hoehspanmmgspotentiai moduliert wird. Das modulierte, d.h. in seiner Polarisationsebene iießwertabhängig gedrehte Licht wird einem weiteren magnet» ο-opt I seilen Modulator auf Niederspannungspotential zugeführt, in dem - von einer Auswerteschaltung gesteuert - eine Rtickdrehung der Polarisationsebene erfolgt. Der su dieser Rüekdreiusng erforderliche Strom wird gleichseitig durch eine Bürde geführt und stellt ein Maß für die Größe des Stromes im Hochspannungsleiter dar.
Ferner ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 939 912 eine Meßeinrichtung für Ströme in Hochspannungsleitern mit Übertragung der Meßwerte von der Hoch- zur Niederspannungsseite in Form von Lichtimpulsen bekannt. Bei dieser Meßeinrichtung ist hochspannungsseitig eine Anordnung mit elektro-optischen oder magneto-optischen Eigenschaften vorgeaehen, in der mittels einer aus dem zu messenden Strom abgeleiteten Steuergröße ein Lichtstrahl in Lichtimpulse mit einem dem zu messenden Strom entsprechenden Informationsinhalt zerlegt wird.
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Eine weitere Einrichtung zum Messen von Strömen in Hochspannungsleitern, bei der von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle ausgehendes Licht nach Polarisation in einem auf Hochspannungspotential angeordneten magneto~optischen Modulator eine von der Stärke des zu messenden Stromes abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und danach in einer auf Niederspannungspotential angeordneten piezoelektrischen Auswerteeinrichtung mit einem weiteren magneto-optischen Modulator in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird, ist in der deutschen Offenlegungsschrift 1 903 828 beschrieben. Das von der Lichtquelle abgegebene Licht wird bei dieser bekannten Meßeinrichtung in zwei Teillichtstrahlen aufgespalten, von denen der eine auf den weiteren magneto-optischen Modulator und der andere auf den auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator fällt; dem weiteren Modulator ist eines der beiden Photoelemente nachgeordnet, dessen Ausgangsspannung in der Verstärkerschaltung mit der des über einen weiteren Analysator von dem modulierten Lichtstrahl des auf Hochspannungspotential befindlichen Modulators beeinflußten anderen Photoelementes verglichen wird.
Allen diesen bekannten, mit Lichtübertragung arbeitenden Meßeinrichtungen ist gemeinsam, daß sie insofern verhältnismäßig aufwendig ist, als sie auf Hochspannungspotential einen magneto-optischen Modulator benutzen, der aufgrund seines Aufbaues verhältnismäßig teuer ist und hinsichtlich der Lichtzuführung besondere Installationsarbeiten erforderlich macht.
Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabenstellung zugrunde, eine Meßeinrichtung für Ströme in Hochspannungsleitern zu schaffen, bei der die Modulation des polarisierten Lichtes in Abhängigkeit vom zu messenden Strom mit sehr
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einfachen Mitteln und damit auf kostengünstige Weise vorgenommen werden kann. !Ferner soll mit der Erfindung die Aufgabe gelöst werden, die "bei der Messung von großen Wechselströmen mit Gleichstromglied bisher aufgetretenen Probleme zu umgeben.
Diese Aufgaben sind bei einer Meßeinrichtung für große Ströme und für Ströme in Hochspannungsleitern, bei der polarisiertes licht in einem vom zu messenden Strom beeinflußten bzw. auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator eine von der Größe des zu messenden Stromes abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und in einer auf Niederspannungspotential angeordneten Auswerteeinrichtung in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird, dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der magneto-optische Modulator aus einer Wicklung aus einem lichtwellenleiter besteht. Vorzugsweise ist die Wicklung aus dem lichtwellenleiter so angeordnet, daß sie von dem den zu messenden Strom führenden leiter durchsetzt wird.
lichtwellenleiter, die als Index-Gradient-leiter, Gradientenfaser oder unter der Handelsbezeichnung "SElIOC-GUIDE" bekannt sind, sind für zukünftige Breitband-Nachrichtenverbindungen vorgesehen und werden in absehbarer Zeit in längen bis etwa 10Om zur Verfügung stehen. Da diese lichtwellenleiter linear polarisierte lichtstrahlen führen können, ohne daß die Polarisation des lichtes nennenswert zerstört wird, läßt sich mit diesen lichtleitern- in einfacher Weise ein magneto-optischer Modulator beispielsweise auf Hochspannungspotential aufbauen, indem erfindungsgemäß der Idchtwellenleiter zu einer Wicklung geformt wird, die z.B. auf den Hochspannungsieiter aufgeschoben ist. Dabei ist die von dem liehtwellenleiter gebildete Wicklung vorteilhafterweise so ausgeführt, daß ihre Enden bis zu der Aus-
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warteschaltung auf Niederspannungspotential reichen, wo~ durch dann "bei den "bekannten Meßeinrichtungen erforderliche Arbeiten zur Verbindung der Lichtleiter mit den magneto-optischen Modulatoren entfallen.
Wie "bei den bekannten Meßeinrichtungen kann auch die Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung einen weiteren magneto-optischen Modulator und eine Verstärkerschaltung enthalten; der weitere Modulator besteht dabei vorteilhaftereise aus einer Spule aus einem Lichtwellen-Ieiter und einer auf die Spule aufgebrachten, von der Verstärkerschaltung mit einem Strom gespeisten elektrischen Wicklung. Durch eine derartige Ausbildung des magneto-optischen Modulators in der Auswerteschaltung ergibt sich eine weitere Verbilligung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung im Vergleich zu den bekannten Meßanordnungen.
Um Temperatureinflüsse auf das Meßergebnis auszuschalten, ist in der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung eine mit einer Abschirmung versehene Referenzwicklung aus einem Lichtwellenleiter vorgesehen, die von polarisiertem Licht durchsetzt wird; der Referenzwicklung ist in der Auswerteeinrichtung ein Auswerteteil zugeordnet, indem die in der Referenzwicklung aufgetretene Drehung der Polarisationsebene in eine elektrische Referenz größe umgesetzt wird. Die Referenzwicklung wird nicht von dem den zu messenden Strom führenden Leiter durchsetzt, sondern ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie den gleichen !Temperatureinflüssen wie der als eigentliche Meßfühler dienende magneto-optische Modulator ausgesetzt ist. Auf diese Weise läßt sich der femperaturgang in diesem magneto-optischen Modulator kompensieren. Die Referenzwicklung kann sowohl auf Hochspannungs- als auch auf Niederspannungspotential angeordnet sein. Wichtig ist, daß sie stets der etwa gleichen Temperatur wie der magneto-optische Modulator beispielsweise
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-6-' YPA 71/3749 auf Hochspannungspotential ausgesetzt ist.
Der Auswerteteil der Auswerteeinrichtung enthält vorteilhafterweise einen zusätzlichen magneto™optischen Modulator, der aus einer Spule aus einem Idehtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten elektrischen Wicklung "besteht. Dieser zusätzliche Modulator ist der Referenzwicklung zugeordnet und bewirkt eine Rückdrehung der Polarisationsebene des in der Referenzwicklung gedrehten lichtes.
In der Auswerteschaltung ist jedem magneto-optischen Modulator vorteilhafterweise ein optischer Analysator nachgeordnet, von denen jeweils zwei Lichtstrahlen auf jeweils zwei Photosellen gesandt werden; an jeweils zwei Photozellen ist ein Differenzverstärker angeschlossen und diesen Differenzverstärkern ist ein weiterer Differenzverstärker nachgeordnet,, der über einen leistungsverstärker eine im Ereise der elektrischen Wicklungen der Modulatoren der Auswerteschaltüng liegende Bürde mit einem Strom speist.
Zur Übertragung des polarisierten lichtes zwischen beispielsweise Hoch- und Niederspannungspotential dienen bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung vorteilhafterweise Lichtwellenleitar, die vorzugsweise herausgeführte Enden der magneto-optischen Modulatoren und der Referenzwicklung sind.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das polarisierte Licht von einer auf Niedorspannungspotential angeordneten Lichtquelle abgegeben wird, da sich in diesem Falle die Stromversorgung der Lichtquelle verhältnismäßig einfach bewerkstelligen läßt Grundsätzlich ist es jedoch bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung auch möglichj die das polarisierte Licht abgebende Lichtquelle auf Hochspannungspotential anzuordnen*
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Wird "bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung neben dem magneto-optischen Modulator als eigentlichem Meßfühler eine Referenzwicklung zur Kompensation von Temperatureinflüssen verwendet, dann ist der das polarisierte Licht abgebende lichtquelle vorteilhafterweise ein Strahlungsteiler nachgeordnet, von dem zu dem als eigentlichen Meßfühler wirkenden magneto-optischen Modulator und zu der Referenzwicklung führende Lichtwellenleiter abgehen.
Als Lichtquelle kann mit Vorteil eine Laserdiode verwendet werden, die an einen Impulsgenerator angeschlossen ist; an den Impulsgenerator ist ferner über einen Phasenschieber ein Synchrondemodulator angeschlossen, der einen Bestandteil der Auswerteschaltung bildet.
Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Meßeinrichtung zur Messung von Strömen in Hochspannungsleitern von vollisolierten , metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen einsetzbar. In diesem Falle sind die den magneto-optischen Modulator bildenden Windungen der Wicklung aus einem Lichtwellenleiter an der Innenfläche des Außenrohres der Anlage in Umfangsrichtung angeordnet, und die Wicklung ist auf ihrer dem Hochspannungsleiter zugewendeten Innenfläche mit einem Abschirmring versehen, damit die elektrische Feldstärke innerhalb des Rohres der Hochspannungsschaltanlage keinen Einfluß auf die Drehung der Polarisationsebene nehmen kann.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung gezeigt, und zwar in der Figur 1 eine erfindungsgemäß ausgeführte Meßeinrichtung in ihrem Grundaufbau und in der Figur 3 eine Meßeinrichtung mit Temperaturkompensation; in der Figur 2 ist eine Ausführungsform eines magneto-optischen
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Modulators in der Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung wiedergegeben. In der Figur 4 ist eine Ausführung des Modulators für eine Hochspannungsschaltanlage dargestellt.
Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung wird von einer auf Niederspannungspotential angeordneten Lichtquelle L1, die ein laser sein kann, linear polarisiertes licht über einen Iiichtwellenleiter L111 zu einem magnet ο-optischen Modulator M11 gesandt, der aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter "besteht. Die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter ist so ausgebildet, daß ihre Enden sowohl den Lichtwellenleiter L111 als auch einen weiteren Lichtwellenleiter LH2 bilden, über den das in seiner Polarisationsebene im Modulator M11 gedrehte Licht zu einer auf Niederspannungspotential liegenden Auswerteeinrichtung A1 übertragen wird. Die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes erfolgt Im Modulator M11 in Abhängigkeit von der Größe des Stromes, der beispielsweise einen Hochspannungsleiter H1 durchfließt; dieser Hochspannungsleiter H1 durchsetzt den magneto-optischen Modulator M11, so daß in dem Lichtleiter des Modulators eine in longitudinaler Richtung wirkende magnetische Feldstärkekomponente wirksam wird. Diese magnetische Feldstärkekomponente bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene des Lichtes, die der Größe des zu messenden Stromes im Hochspannungsleiter H1 proportional ist. "
In der Auswerteeinrichtung A1 ist ein in der Figur 1 schematisch dargestellter weiterer magneto-optischer Modulator M12 vorgesehen, in dem eine Rückdrehung der Polarisationsebene des Lichtes erfolgt. Zu diesem Zwecke ist de'm Modulator M12 ein Analysatorprisma P1 nachgeordnet, in dem das von dem Modulator M12 kommende Licht in zwei Teillicht-
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strahlen aufgespalten wird, deren Polarisationsebenen senkrecht aufeinander stehen und die ihre Intensität proportional zum Drehwinkel der Polarisationsebene des einfallenden Strahles zueinander gegenläufig ändern. Beide !Eeillichtstrahlen werden jeweils einer Photodiode Ph11 und Ph12 zugeführt, denen ein Differenzverstärker D1 nachgeordnet ist. An den Differenzverstärkern D1 ist ein Leistungsverstärker V1 angeschlossen, der über eine Bürde B1 den magneto-optisehen Modulator M12 jeweils mit einem solchen Strom speist, daß die in dem magneto-optisehen Modulator M11 auf Hochspannungspotential erfolgte Drehung der Polarisationsebene im magneto-optisehen Modulator M12 der Auswerteschaltung A1 wieder rückgängig gemacht wird. Die Bürde B1 ist mit der üblichen Bürde von Stromwandlern vergleichbar, kann also von einem Meßinstrument oder von einer Netzschutzeinrichtung gebildet sein.
Der magneto-optische Modulator M12 nach Figur 1 kann in einer Weise ausgestaltet sein, wie dies in der Figur 2 dargestellt ist. Dort ist zu erkennen, daß ein Lichtwellenleiter L12 zu einer Wicklung gewickelt ist, die von einer weiteren Wicklung W2 aus einem elektrischen leiter umgeben ist. An die Wicklungsenden E21 und E22 der Wicklung .W2 ist beispielsweise ein Anschluß der Bürde B1 und ein Ausgang des Verstärkers T1 nach Figur 1 angeschlossen. Durch den von dem Verstärker Vt abgegebenen Strom, der durch die Wicklung W2 fließt, wird in der von dem Lichtwellenleiter L12 gebildeten Wicklung ein magnetisches Feld erzeugt, das aufgrund der Ausbildung der Auswerteschaltung A1 die Drehung der Polarisationsebene im Modulator M11 auf Hochspannungspotential rückgängig macht. Der durch die Wicklung W2 bzw. durch die Bürde B1 fließende Strom ist dann dem zu messenden Strom im Hochspannungsleiter H1 proportional.
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Bei der in der Figur 3 dargestellten Ausführung der er-• findungsgemäßen Meßeinrichtung wird linear polarisiertes Licht Ton einer laserdiode LD abgegeben, die von einem Impulsgenerator JG- gesteuert wird. Der Laserdiode LD ist ein Strahlungsteiler S3? nachgeordnet, von dem ein Lichtwellenleiter L131 und ein weiterer Lichtwellenleiter L132 wegführt. Über den Lichtwellenleiter L132 wird polarisiertes Licht in Form von Licht impuls en zu einem magneto-optischen Modulator M31 übertragen, der in seinem Aufbau mit dem Modulator M11 nach Figur 1 identisch sein kann. In Abhängigkeit von der Größe des zu messenden Stromes wird im Modulator M31 die Polarisationsebene des ihm zugeführten Lichtes gedreht und das solchermaßen modulierte Licht über einen weiteren Lichtwellenleiter L133 zur Auswerteeinrichtung A3 geführt.
In der Auswerteeinrichtung A3 ist der Lichtwellenleiter L133 mit einem weiteren magneto-optischen Modulator M32 verbunden, der so ausgeführt sein kann, wie es in der Figur 2 dargestellt ist. Dem magneto-optischen Modulator M32 ist ein Analysatorprisma P31 nachgeordnet, an das - wie bereits in der Figur 1 dargestellt - Photodioden Ph31 und Ph32 angeschlossen sind; diese Photodioden Ph31 und Ph32 speisen einen Differenzverstärker D31.
Um Einflüsse von Temperaturen auf das Meßergebnis auszuschalten, enthält die Einrichtung eine geschirmte Referenzwicklung RW, der über den Lichtwellenleiter L131 polarisiertes Licht von der Laserdiode LD zugeführt wird. In der Referenzwicklung RW, die zweckmäßigerweise jeweils den gleichen Temperaturen wie der magneto-optische Modulator M31 ausgesetzt ist, erfährt das polarisierte Licht eine von der Temperatur abhängige Drehung seiner Polarisationsebene. Das solchermaßen modulierte Licht wird über einen weiteren Lichtwellenleiter L134 zu einem zusätzlichen aagnsto-opti-
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sehen Modulator M33 in der Auswerteeinrichtung A3 übertragen. Dem zusätzlichen magneto-optischen Modulator M33 ist ein weiteres Analysatorprisma P32 nachgeordnet, in dem das ihm zugeführte licht in zwei Lichtstrahlen aufgespalten wird, die auf Photodioden Ph33 und Ph34 fallen. An die Photodioden Ph33 und Ph34 ist ein weiterer Differenzverstärker D32 angeschlossen.
Zur Kompensation von Temperatureinflüssen sind "beide Differenzverstärker D31 und D32 an einen zusätzlichen Differenzverstärker D33 angeschlossen, dem ein Synchrondemodulator SD nachgeordnet ist. Dieser Synchrondemodulator ist über einen Phasenschieber PS an den Impulsgenerator JG angeschlossen, so daß im Synchrondemodulator SD eine Demodulation der Meßgröße vorgenommen werden kann.
An den Synchrondemodulator SD ist ein leistungsverstärker V3 angeschlossen, der über eine Bürde B3 die magnetooptischen Modulatoren M32 und M33 mit einem derartigen Strom speist, daß in den Modulatoren eine Rückdrehung der Polarisationsebene des auf der Hochspannungsseite modulierten Lichtes erfolgt. Der durch die Bürde B3 fließende Strom J3 ist dann unabhängig von irgendwelchen Temperaturgängen dem zu messenden Strom proportional.
In der Pigur 4 ist die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung für den Pail teilweise wiedergegeben, daß Ströme in Hochspannungsleitern von vollisolierten, metallgekapselten Hochspannungsschaltanlagen gemessen werden sollen. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist in der Pigur 4 nur die Ausbildung des magneto-optischen Modulators in der Schaltanlage wiedergegeben; auf eine Darstellung und Beschreibung der übrigen Teile der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, die beispielsweise so ausgeführt sein können, wie es in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, wird also verzichtet.
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Wie die Figur 4 erkennen läßt, ist der magneto-optische Modulator M4 wiederum von einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter gebildet, wobei die einzelnen Windungen w41 bis w4n an der Innenfläche des Außenrohres R der Hochspannungsschaltanlage HS in Umfangsrichtung angeordnet sind. Auf ihrer dem Hochspannungsieiter H4 zugewandten Innenseite ist die Wicklung aus dem Idchtwellenleiter mit einer Abschirmung AS versehen, die zur Vermeidung einer Kurzschlußwindung mit einem Schlitz S versehen ist. Durch die Abschirmung AS ist sichergestellt, daß die elektrische Feldkomponente in der Hochspannungsschaltanlage HS keinen Einfluß auf das licht in den Windungen w41 bis w4n nehmen kann, sondern daß nur die magnetische Feldkomponente in longitudinaler Richtung auf den Lichtwellenleiter einwirkt und dabei das in diesem Lichtwellenleiter geführte linear polarisierte Licht in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Hochspannungsleiter H4 in seiner Polarisationsebene dreht.
In Auswerteschaltungen, wie sie im' Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 1 bis 3 bereits ausführlich erläutert worden sind, wird die Drehung der Polarisationsebene in einen Strom umgesetzt, der dem zu messenden Strom im Hochspannungsleiter H4 proportional ist. Zur Beseitigung von Temperatureinflüssen kann auch bei einer Meßeinrichtung mit einem magneto-optischen Modulator nach Figur eine Referenzwicklung vorgesehen sein, der in der Auswerteeinrichtung Schaltungsteile zugeordnet,· wie sie in Figur dargestellt, sind.
Mit der Erfindung ist eine Einrichtung zur Messung von Strömen in Leitern vorgeschlagen, die sich durch einen
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verhältnismäßig einfachen Aufbau auszeichnet, da die verwendeten magneto-optisehen Modulatoren in einfacher Weise aus Wicklungen aus einem Lichtwellenleiter gebildet sind. Die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung ist dabei nicht nur zur Messung von Wechselströmen geeignet, sondern läßt sich auch zur Bestimmung von Gleichströmen einsetzen.
11 Patentansprüche
4 Figuren
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Claims (11)

  1. -14- VPA 71/3749 Patentansprüche
    Meßeinrichtung für große Ströme und für Ströme in Hochspannungsleitern, bei der polarisiertes Licht in einem vom zu messenden Strom beeinflußten bzw. auf Hochspannungspotential angeordneten magneto-optischen Modulator eine von der Größe des zu messenden Stromes abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt und in einer auf Niederspannungspotential angeordneten Auswerteeinrichtung in eine dem zu messenden Strom proportionale elektrische Größe umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto-optische Modulator aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter besteht.
  2. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter von dem den zu messenden Strom führenden Leiter durchsetzt ist.
  3. 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung in an sich bekannter Weise einen weiteren magneto-optischen Modulator und eine Verstärkerschaltung enthält und daß der weitere Modulator aus einer Spule aus einem Lichtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten, von der Verstärkerschaltung mit einem Strom gespeisten elektrischen Wicklung besteht.
  4. 4. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Abschirmung versehene Referenzwicklung aus einem Lichtwellenleiter vorhanden ist, die von polarisiertem Licht durchsetzt ist, iund daß der Referenzwicklung in der Auswerteeinrichtung ein Auswerteteil zugeordnet ist, in dem die in der Referenzwicklung aufgetretene Drehung der Polarisationsebene in eine elektrische Referenzgröße umgesetzt wire? ?
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  5. 5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteteil einen zusätzlichen magneto-optischen Modulator enthält, der aus einer Spule aus einem Lichtwellenleiter und aus einer auf die Spule aufgebrachten elektrischen ¥icklung "besteht.
  6. 6. Meßeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem magneto-optischen Modulator der Auswerteeinrichtung ein optischer Analysator nachgeordnet ist, von denen jeweils zwei Lichtstrahlen auf jeweils zwei Photozellen gesandt werden, daß an jeweils zwei Photozellen ein Differenzverstärker angeschlossen ist und daß den Differenzverstärkern ein weiterer Differenzverstärker nachgeordnet ist, der über einen Leistungsverstärker eine im Kreise der elektrischen Wicklungen der Modulatoren der Auswerteschaltung liegende Bürde mit einem Strom speist.
  7. 7. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des polarisierten Lichtes zwischen Hoch- und Niederspannungspotential Lichtwellenleiter dienen.
  8. 8. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Licht von einer auf Niederspännungspotential angeordneten Lichtquelle abgegeben wird.
  9. 9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtquelle ein Strahlungsteiler nachgeordnet ist, von dem zu dem magneto-optischen Modulator auf Hochspannungspotential und zU der Referenzwicklung führende Lichtwellenleiter atgehen.
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    -16- VTA 71/3749
  10. 10. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Licht von einer Laserdiode abgegeben wird, die an einen Impulsgenerator angeschlossen ist, und daß an den Impulsgenerator über einen Phasenschieber ein Synchrondemodulator angeschlossen ist, der einen Bestandteil der Auswerteschaltung bildet.
  11. 11. Meßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche für Ströme in Hochspannungsleitern von vollisolierten, metallgekapselten HochspannungsSchaltanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die den magneto-optischen Modulator bildenden Windungen der Wicklung aus einem Lichtwellenleiter an der Innenfläche des Außenrohres der Anlage- in ümfangsrichtung angeordnet ist und daß die Wicklung auf ihrer dem Hochspannungsleiter zugewendeten Innenfläche mit einem Abschirmring versehen ist.
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    Λ*.
    Leerseit
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