DE2346722B1

DE2346722B1 - Magnetooptischer Messwandler fuer Hochspannungsstroeme

Info

Publication number: DE2346722B1
Application number: DE19732346722
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Feldtkeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1974-05-09
Also published as: US3980949A; FR2244186B1; NL7410906A; JPS5056528A; DE2346722C2; SE401273B; SE7411688L; GB1477688A; FR2244186A1; CH571226A5; BE820004A

Description

Differentialquotient-JJ-, wobei F die Faraday-Dre-

hung und / die Stromstärke des zu messenden Stromes

bedeuten, hat im Bereich der Nenn-Ströme einen großen, im Bereich der Überströme einen kleineren Wert, entsprechend der größeren Empfindlichkeit

Die Erfindung betrifft einen wie im Oberbegriff 35 des ersten Teiles des magnetooptischen Körpers bzw. des Patentanspruchs 1 angegebenen Meßwandler für der geringeren Empfindlichkeit des weiteren Teiles Höchstspannungsströme. des magnetooptischen Körpers.

Derartige Meßwandler sind bekannt. Beispiels- Vorzugsweise erfolgt die Auslegung des erfin-

weise ist in der Auslegeschrift 1 283 363 ein derarti- dungsgemäßen Meßwandlers so, daß bei der Nennges Gerät beschrieben. Bei diesem bekannten Meß- 40 Stromstärke im. magnetooptischen Körper ein Mawandler durchstrahlt polarisiertes Licht einen Fara- gnetfeld mit etwa der halben Sättigungsfeldstärke day-Dreher, der in einem vom zu messenden Strom des Materials des ersten Teiles des magnetooptischen abhängigem Magnetfeld angeordnet ist. Beim Durch- Körpers wirkt.

gang durch diesen Faraday-Dreher wird die Polari- An Hand der Figuren wird die Erfindung noch

sationsrichtung des polarisierten Lichtes in Abhän- 45 genauer erläutert.

gigkeit von diesem Magnetfeld gedreht. Das aus dem F i g. 1 zeigt den magnetooptischen Körper 1 des

Faraday-Dreher austretende, bezüglich seiner PoIa- Faraday-Drehers des erfindungsgemäßen Meßwandrisationseinrichtung geänderte polarisierte Licht lers. Der erste Teil 2 besteht aus einer Yttrium-Eisendurchstrahlt nun einen weiteren Faraday-Dreher, der Granatschicht, deren Dicke in der Größenordnung sich auf Erdpotential befindet. Auf diesen weiteren 50 von 10 μηι liegt. Der weitere Teil 3 besteht aus einem Faraday-Dreher wird mittels eines Hilfsstromkreises Gadolinium-Gallium-Granatplättchen, dessen Dicke ein regelbares Magnetfeld so angelegt, daß das be- in der Größenordnung von 1 mm liegt. Der polarizüglich seiner Polarisationsrichtung veränderte pola- sierte Lichtstrahl 10 tritt so in den magnetooptischen risierte Licht auf die ursprüngliche Polarisationsrich- Körper ein, daß er vor seinem Austritt in diesem tung zurückgedreht wird. Die Stärke des Hilfsstromes, 55 magnetooptischen Körper mehrfach reflektiert wird, d. h. des regelbaren Magnetfeldes, ist dann also ein" Dafür dienen die verspiegelten Flächen 4 und 5. Maß für die Stromstärke des zu messenden Stromes. Durch die mehrfache Reflektion und den damit ver-

Solche Meßwandler zeichnen sich durch eine rela- längerten Weg durch den magnetooptischen Körper tiv große Genauigkeit der Messung im Bereich der erhöht sich die Größe der Faraday-Drehung. Außer-Nenn-Ströme, d. h. der Stromstärke, für die die An- 60 dem kann der magnetooptische Körper in seinen Ablage ausgelegt ist, aus. Nun können aber im Falle messungen klein gehalten werden. Die Polarisationseiner Überlastung Überströme auftreten, deren Stärke richtung des Lichtstrahles 10 ist mit dem Pfeil 11 so groß ist, daß sie nicht mehr in den Meßbereich symbolisiert, die gegenüber dem Lichtstrahl 10 Vereines Wandlers fällt. Um derartige Überströme zu änderte Polarisation des austretenden Lichtstrahles messen, war bisher ein zweiter Meßwandler nötig. 65 20 mit dem Pfeil 21. Die Pfeile H geben die Richtung Bislang mußte man also zur Messung einen hohen des vom zu messenden Strom erzeugten Magnetfeldes konstruktiven Aufwand hinnehmen. wieder. Die umgekehrte Feldrichtung ist ersichtlicher-

Eine Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, weise ebenso möglich. Es sei noch darauf hinge-

3 4

wiesen, daß die F i g. 1 nur ein Ausführungsbeispiel Abszisse die Stärke des Hilfsstroms aufgetragen

zeigt. Abwandlungen der Ausführung sind möglich; denkt.

insbesondere ist auch ein magnetooptischer Körper Vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Meßmöglich, der vom polarisierten Licht auf einem ge- wandler in einen Schutzwandler verwerten: Auf raden Weg durchsetzt wird. 5 Hochspannungspotential ist ein bekannter Faraday-Fig.2 zeigt den qualitativen Verlauf der Abhän- Dreher angeordnet, der zwischen Stromstärke und gigkeit der Faraday-Drehung F von der zu messen- Faraday-Drehung eine nahezu linare Abhängigkeit

100 großer Steigung, im Bereich der Überströme be- ίο aufweist. Auf Erdpotential ist ein erfindungsgemäßer sitzt die Kurve wiederum einen linearen Abschnitt Meßwandler zur Kompensation der auf Hochspan-200 mit geringerer Steigung. nungspotential erfolgten Faraday-Drehung angeord-Der erfindungsgemäße Meßwandler kann auch mit net. Dazu ist der erfindungsgemäße Meßwandler an einem Kompensations-Faraday-Dreher ausgerüstet einen wie eingangs genannten Hilfsstromkreis mit sein. Dabei kann man zwischen dem zu messenden 15 variabler Stromstärke angeschlossen, entsprechend Hochspannungsstrom und der Stärke des Hilfsstroms wird der Faraday-Rotator des erfindungsgemäßen einen annähernd linearen Zusammenhang herstellen, Wandlers einem variablen Magnetfeld ausgesetzt. Ab wenn sowohl der Wandler auf Hochspannungspoten- einer bestimmten Größe der Faraday-Drehung, d. h. tial als auch der Kompensationswandler nach dem ab einer bestimmten Stromstärke im Hochspannungs-Prinzip der Erfindung aufgebaut sind. Liegt auf ao teil, wächst die zur Kompensation notwendige Strom-Hochspannungspotential ein erfindungsgemäßer stärke im Hilfsstromkreis stark an, da der erste Teil Meßwandler, auf Erdpotential ein wie bisher be- des Faraday-Drehers bereits gesättigt ist und der kannter Wandler, der zwischen Magnetfeld und weitere Teil, wie aus F i g. 2 ersichtlich und oben be-Faraday-Drehung einen linearen Zusammenhang mit schrieben, einen wesentlich kleineren Differential-

strom und der Stärke des Hilfsstroms eine Kennlinie, ein Schutzschalter angekoppelt, der durch das starke die der Kurve in Fig. 2 gleicht, wenn man sich auf Anwachsen des Hilfsstromes betätigt wird und die der Ordinate den Hochspannungsstrom und auf der Leitung des Hochspannungsstromes unterbricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

ORIGINAL INSPECTED

Claims

einen Meßwandler anzugeben, der sowohl im Bereich Patentansprüche der Nenn-Ströme als auch im Bereich der Überströme messen kann.

1. Magnetooptischer Meßwandler für Höchst- Diese Aufgabe wird gelöst durch einen wie einspannungsströme mit einem Faraday-Dreher, bei 5 gangs angegebenen Meßwandler, der erfindungsdem ein Strahl polarisierten Lichtes bezüglich gemäß entsprechend dem Kennzeichen des Anseiner Polarisationsrichtung beim Durchtritt Spruchs 1 ausgebildet ist.

durch einen magnetooptischen Körper in Ab- Der weitere Teil des magnetooptischen Körpers

hängigkeit von der Stärke eines vom zu messen- besteht aus einem dia- oder paramagnetischem

den Strom erzeugten und bestimmten Magnet- io Material.

feldes gedreht wird, dadurch gekenn- Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten magnetozeichnet, daß der magnetooptische Körper optischen Körper des Faraday-Drehers besteht zwieinen ersten magnetisch sättigbaren. Teil (2) und sehen; der Faraday-Drehung und der Feldstärke des einen weiteren sich dia- oder paramagnetisch Magnetfeldes, das vom zu messenden Strom erzeugt verhaltenden Teil (3) besitzt, die beide vom pöla- 15 wird, im Bereich der Nenn-Ströme eine annähernd risierten Lichtstrahl (10) durchsetzt werden. lineare Abhängigkeit. In diesem Bereich der Strom-

2. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch ge- stärke wird die Faraday-Drehung vorwiegend von dem kennzeichnet, daß der Faraday-Dreher so bemes- ersten Teil des magnetooptischen Körpers bewirkt, sen ist, daß das Magnetfeld eines vorgegebenen Steigt die Stromstärke weiter an, so wird bei einem Nennstromes der halben magnetischen Sättigungs- 20 bestimmten Wert der Stromstärke der erste Teil des feldstärke des ersten Teiles (2) des magnetoopti- magnetooptischen Körpers magnetisch gesättigt, d. h., sehen Körpers entspricht. die von ihm bewirkte Faraday-Drehung bleibt kon-

3. Magnetooptischer Meßwandler nach einem stant. Von diesem Wert der Stromstärke an wird die der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich- Größe der Faraday-Drehung nur noch von dem net, daß der erste Teil aus einer Yttrium-Eisen- 25 weiteren Teil des magnetooptischen Körpers beein-Granat-Schicht und der weitere Teil aus einem flußt. Auch in diesem Bereich der Überströme ergibt Gadolinium-Gallium-Granat-Plättchen besteht. sich wieder ein annähernd linearer Zusammenhang

zwischen Faraday-Drehung und Stromstärke. Der