RU2120128C1 - Устройство для измерения сверхбольших токов - Google Patents
Устройство для измерения сверхбольших токов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120128C1 RU2120128C1 RU97110903A RU97110903A RU2120128C1 RU 2120128 C1 RU2120128 C1 RU 2120128C1 RU 97110903 A RU97110903 A RU 97110903A RU 97110903 A RU97110903 A RU 97110903A RU 2120128 C1 RU2120128 C1 RU 2120128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- measuring
- magneto
- computing unit
- current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Данное устройство предназначено для измерения силы тока в электрофизических установках. Оно позволяет измерять силу тока ~ 106A и устойчиво к наводкам паразитных токов. Устройство содержит n магнитооптических датчиков с чувствительным элементом в виде протяженного световода из магнитооптического материала и измерительно-вычислительный блок, причем положение оптического входа каждого из n световодов магнитооптических датчиков совпадает с оптическим выходом соседнего световода таким образом, что все световоды образуют замкнутый односвязный контур, охватывающий только токопровод с измеряемым током, а выходы магнитооптических датчиков соединены с соответствующими им входами измерительно-вычислительного блока. Технический результат - увеличение максимального значения измеряемой силы тока. 1 ил.
Description
Устройство предназначено для измерения силы тока в электрофизических установках. Оно должно позволять измерять силу тока ≈ 106 A и быть устойчивым к наводкам паразитных токов.
Хорошо известно применение магнитооптического датчика для измерения электрического тока в электроэнергетике.
Магнитооптический датчик основан на использовании эффекта Фарадея - свойстве магнитного поля вращать плоскость поляризации света, проходящего сквозь магнитооптические материалы.
Известен магнитооптический датчик /1/, состоящий из источника поляризованного света, чувствительного элемента, изготовленного из магнитооптического материала, и оптоэлектронного блока измерения оптического сигнала. На выходе оптоэлектронного блока формируется электрический сигнал Uouto, который связан с углом Фарадеевского вращения F по формуле
Uout = sin2F. (1)
Угол Фарадеевского вращения определяется по формуле
где
V - постоянная Верде в чувствительном элементе;
L - оптическая длина пути, проходящего излучением в чувствительном элементе;
- напряженность магнитного поля, создаваемая внутри чувствительного элемента токопроводом с измеряемым током.
Uout = sin2F. (1)
Угол Фарадеевского вращения определяется по формуле
где
V - постоянная Верде в чувствительном элементе;
L - оптическая длина пути, проходящего излучением в чувствительном элементе;
- напряженность магнитного поля, создаваемая внутри чувствительного элемента токопроводом с измеряемым током.
Так как напряженность магнитного поля однозначно определяется током, его создавшим, то определяя угол Фарадеевского вращения, можно определить ток. Однако напряженность магнитного поля могут создавать и паразитные токи, возможно гораздо меньшей величины, но близко расположенные.
Наиболее близким к заявляемому является датчик электрического тока /2/, где в качестве чувствительного элемента используют оптическое волокно, образующего замкнутый односвязный контур, охватывающий токопровод с измеряемым током. В этом случае угол Фарадеевского вращения пропорционален дивергенции напряженности магнитного поля и по теории Максвелла пропорционален силе измеряемого тока и не зависит от длины световода.
Так как область однозначности синуса равна π/2 , то максимально измеряемая сила тока Imax в силу формулы (1) равна
Imax = 0,25π/V. (4)
При постоянной Верде в материале оптического волокна V≈4,6•10-6 Рад/А максимальный измеряемый ток будет равен Imax=1,7•105 A, что ниже требуемого.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является увеличение максимального значения измеряемой силы тока без увеличения влияния на результаты измерения паразитных токов.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения сверхбольших токов, содержащее n магнитооптических датчиков с чувствительным элементом в виде протяженного световода, сделанного из магнитооптического материала, и измерительно-вычислительного блока, причем положение оптического входа световода каждого из n датчиков совпадает с оптическим выходом световода соседнего датчика таким образом, что световоды всех датчиков образуют замкнутый односвязный контур, охватывающий только токопровод с измеряемым током, а выходы n магнитооптических датчиков соединены с соответствующими им входами измерительно-вычислительного блока. Число n выбирается из условия
n > 4V•Imax/π, (5)
где
V - постоянная Верде материала световода;
Imax - максимальный измеряемый ток,
а измерительно-вычислительный блок выполнен с возможностью реализации функции
где
I - измеряемый ток;
Uout k - выходной сигнал с k-го магнитооптического датчика.
n > 4V•Imax/π, (5)
где
V - постоянная Верде материала световода;
Imax - максимальный измеряемый ток,
а измерительно-вычислительный блок выполнен с возможностью реализации функции
где
I - измеряемый ток;
Uout k - выходной сигнал с k-го магнитооптического датчика.
Схема устройства для n=4 представлена на чертеже.
Устройство для измерения сверхбольших токов состоит из n магнитооптических датчиков 1, выходы которого подключены к соответствующим входам измерительно-вычислительного блока 2.
В качестве магнитооптического датчика 1 можно взять, например, волоконно-оптический датчик электрического тока, описанный в /3/. Он состоит из источника излучения света, поляризатора, оптического волокна в качестве чувствительного элемента, призмы Волластона, двух фотодиодов и дифференциальной электронной схемы.
В качестве измерительно-вычислительного блока 2 можно взять, например, устройство преобразования информации СУПИ24 из /4/, состоящее из нескольких АЦП и программируемого контроллера.
Сущность изобретения заключается в том, что оно заменяет интеграл по контуру в формуле (3) суммой интегралов по дугам этого контура, причем длина любой дуги выбирается таким образом, чтобы интеграл по этой дуге был меньше π/2. Математически это можно записать следующим образом
Устройство действует следующим образом. Измеряемый электрический ток создает в чувствительном элементе - световоде k-го магнитооптического датчика 1 сигнал Uout k в соответствии с формулой (1). Этот сигнал поступает через соответствующий вход в измерительно-вычислительный блок 2. Когда углы от всех датчиков 1 будут зарегистрированы, измерительно-вычислительный блок 2 по заложенной в него программе преобразует зарегистрированные сигналы Uout k в угол Фарадеевского вращения Fk и суммирует их. Эта сумма будет пропорциональна измеряемому току.
Устройство действует следующим образом. Измеряемый электрический ток создает в чувствительном элементе - световоде k-го магнитооптического датчика 1 сигнал Uout k в соответствии с формулой (1). Этот сигнал поступает через соответствующий вход в измерительно-вычислительный блок 2. Когда углы от всех датчиков 1 будут зарегистрированы, измерительно-вычислительный блок 2 по заложенной в него программе преобразует зарегистрированные сигналы Uout k в угол Фарадеевского вращения Fk и суммирует их. Эта сумма будет пропорциональна измеряемому току.
Положительный эффект достигается тем, что угол Фарадеевского вращения, регистрируемый отдельным датчиком 1, меньше предельно измеримого, устройство позволяет измерять силу тока большую, чем в прототипе. А так как световоды образуют замкнутый односвязный контур, то их суммарный угол Фарадеевского вращения равен интегралу из формулы (1), т.е. пропорционален силе измеряемого тока и не зависит от паразитных токов, не попавших в образованный ими замкнутый контур, что присуще прототипу.
Для измерения силы тока, равной 1 МА по формуле (5), необходимо использовать 6 датчиков 1, что их технически реализуемо.
Claims (1)
- Устройство для измерения сверхбольших токов, содержащее магнитооптический датчик с чувствительным элементом в виде протяженного световода из магнитооптического материала и измерительно-вычислительный блок, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит n-1 магнитооптических датчиков, причем положение оптического входа световода каждого из n магнитооптических датчиков совпадает с оптическим выходом световода соседнего датчика таким образом, что световоды всех датчиков образуют замкнутый односвязный контур, охватывающий только токопровод с измеряемым током, а выходы n магнитооптических датчиков соединены с соответствующими им входами измерительно-вычислительного блока, число n выбирается из условия
n>4V•Imax /π,
где V - постоянная Верде материала световода;
Imax - максимальный измеряемый ток,
а измерительно-вычислительный блок выполнен с возможностью реализации функции
где I - измеряемый ток,
Uout k - выходной сигнал с k-го магнитооптического датчика.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110903A RU2120128C1 (ru) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Устройство для измерения сверхбольших токов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97110903A RU2120128C1 (ru) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Устройство для измерения сверхбольших токов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2120128C1 true RU2120128C1 (ru) | 1998-10-10 |
RU97110903A RU97110903A (ru) | 1999-01-10 |
Family
ID=20194676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97110903A RU2120128C1 (ru) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | Устройство для измерения сверхбольших токов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2120128C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536334C2 (ru) * | 2009-05-21 | 2014-12-20 | Адамант Когио Ко., Лтд. | Устройство измерения электрического тока |
RU2650615C2 (ru) * | 2013-03-07 | 2018-04-16 | Адамант Ко., Лтд. | Устройство для измерения электрического тока |
-
1997
- 1997-06-26 RU RU97110903A patent/RU2120128C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Kazuo Kyuma, Shuichi Tai, Masahiro Nunoschita, Takashi Takioka, and Yoshiaki Ida, IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. QE-18, NO. 10, october 1982 2. H.S. Lassing, A.A.M. Oomens, and R. Woltjer, Rev. Sci. Instrum, 1986. 3. Бусурин В.И., Носов Ю.Р. Волоконно-оптические датчики: Физические основы, вопросы расчета и применения. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 85 - 87. 4. Система функциональных блоков и устройств преобразования информации СУПИ. Каталог, М., 1985. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536334C2 (ru) * | 2009-05-21 | 2014-12-20 | Адамант Когио Ко., Лтд. | Устройство измерения электрического тока |
US8957667B2 (en) | 2009-05-21 | 2015-02-17 | Adamant Kogyo Co., Ltd. | Electric current measuring apparatus |
RU2650615C2 (ru) * | 2013-03-07 | 2018-04-16 | Адамант Ко., Лтд. | Устройство для измерения электрического тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69919021T2 (de) | Faseroptischer stromsensor | |
JP2818300B2 (ja) | 温度補償を行った光学的交流測定方法及びこの方法を実施する装置 | |
EP0390581A2 (en) | Instrument for concurrently optically measuring thermal and electric quantities | |
EP0254396A1 (en) | A direct current magneto-optic current transformer | |
JPH02500465A (ja) | 光検出器と信号処理回路 | |
EP0567488A1 (en) | Methods and apparatus for measurements dependent on the faraday effect | |
US4956607A (en) | Method and apparatus for optically measuring electric current and/or magnetic field | |
UA34432C2 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для измерения силы электрического тока | |
CN110007125A (zh) | 双光路光学电流传感器 | |
RU2120128C1 (ru) | Устройство для измерения сверхбольших токов | |
EP0501726A2 (en) | Magnetic-field measuring apparatus | |
Gibson et al. | Enhanced bunch monitoring by interferometric electro-optic methods | |
US3412324A (en) | Optical magnetometer based on the principle of frustrated total internal reflection of light | |
RU2208798C1 (ru) | Устройство для измерения больших токов | |
RU170319U1 (ru) | Волоконно-оптическое информационно-измерительное устройство электрического тока и магнитного поля | |
JPS6166169A (ja) | 温度補償式電流センサ | |
JP2996775B2 (ja) | 光式磁界センサ | |
Dey et al. | Simplified high-current measurement probe based on a single-mode optical fiber | |
SU515065A1 (ru) | Оптико-электронный измеритель тока | |
KR100659564B1 (ko) | 광 전류센서 | |
RU62713U1 (ru) | Информационно-измерительное устройство контроля магнитного поля и электрического тока | |
SU855566A1 (ru) | Способ определени максимальных значений индукции импульсных магнитных полей | |
RU2158428C2 (ru) | Волоконно-оптическое устройство для регистрации формы импульсов сверхбольших токов | |
RU2428704C1 (ru) | Волоконно-оптическое устройство магнитного поля и электрического тока | |
SU699402A1 (ru) | Магнитооптический трасформатор тока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080627 |