SI9011362A - Naprava z optičnim vlakonom za merjenje električnega toka - Google Patents
Naprava z optičnim vlakonom za merjenje električnega toka Download PDFInfo
- Publication number
- SI9011362A SI9011362A SI9011362A SI9011362A SI9011362A SI 9011362 A SI9011362 A SI 9011362A SI 9011362 A SI9011362 A SI 9011362A SI 9011362 A SI9011362 A SI 9011362A SI 9011362 A SI9011362 A SI 9011362A
- Authority
- SI
- Slovenia
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- conductor
- measuring
- strength
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations 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
- G01R15/246—Adaptations 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 based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Communication Cables (AREA)
Abstract
Izum se nanaša na napravo z optičnim vlaknom za merjenje jakosti električnega toka z uporabo Faradayevega efekta, pri čemer magnetno polje, ki obkroža prevodnik (1), skozi katerega teče tok, vpliva na stanje polarizacije svetlobe. Optično vlakno (2) je zavrteno okoli svoje podolžne osi in izpostavljeno dvojnemu krožnemu razdvajanju, medtem ko ima en konec (4) optičnega vlakna (2) odbojno površino (5) tako postavljeno v bližino drugega konca (6), da celotno optično vlakno (2) predstavlja popolnoma v sebe zaprto pot.ŕ
Description
NAPRAVA Z OPTIČNIM VLAKNOM ZA MERJENJE JAKOSTI ELEKTRIČNEGA TOKA
Področje tehnike, kamor spada izum.
Izum se nanaša na napravo z optičnimi vlakni za merjenje jakosti električnega toka in spada v področje elektrotehnike oziroma v področje proizvodnje instrumentov za merjenje jakosti toka.
Tehnični problem.
Tehnični problem, ki se rešuje z izumom, je naslednji: kako realizirati napravo z optičnimi vlakni za merjenje jakosti električnega toka, ki izkorišča prednosti zavrtenja optičnega vlakna in istočasno zmanjšuje vse nadaljnje merilne napake?
Stanje tehnike.
Naprave te vrste uporabljajo zlasti v visokonapetostnih postrojenjih za merjenje toka v vodnikih pod visokonapetostnim potencialom. Ker so prevodniki svetlobnih valov narejeni iz stekla, ki je, kot je poznano, dober izolator, ni problemov pri izolaciji kazalnih aparatov, ki so povezani z zemeljskim potencialom, pri prevodnikih pod visokonapetostnim potencialom, kjer je treba izmeriti tok in ga pokazati.
Iz DE-AS 22 61 151 je poznana naprava, pri kateri se svetlobni vir usmerja preko polarizatorja na polprevodniško ploščo. Polarizirana svetloba prihaja odtod v optično vlakno (tam imenovano “prevodnik svetlobnega vala”), ki je deloma navito v tuljavo, v čigar osi se nahaja visokonapetostni prevodnik, v katerem teče tok, ki ga je treba izmeriti. Tuljava iz vlakna ima na svojem koncu odbojno površino ali pa je tam postavljeno zrcalo. Polarizirana svetloba prehaja skozi vsa optična vlakna, pri čemer pride znotraj tuljavnega dela vlakna, na osnovi Faradayevega efekta do obračanja polarizacijske ravnine v odvisnosti od magnetnega polja, ki ga povzroča tok, ki teče v prevodniku. Na koncu tuljave se svetlobni snop odbije in prehaja še enkrat skozi tuljavo, pri čemer pride do nadaljnjega obračanja polarizacijske ravnine. V svoji polarizacijski ravnini obrnjena svetloba izstopa iz optičnega vlakna, prehaja skozi polprevodniško ploščo in pride v napravo za vrednotenje, ki ugotavlja in pokaže kot med polarizacijsko ravnino svetlobe, ki vstopa v optično vlakno in polarizacijsko ravnino svetlobe, ki izstopa iz vlakna, pri čemer je velikost kota proporcionalna integralu po poti jakosti magnetnega polja.
Iz DE - AS 28 35 794 je prav tako poznana naprava z optičnim vlaknom za merjenje jakosti električnega toka z uporabo Faradayevega efekta, pri čemer magnetno polje, ki obkroža prevodnik, skozi katerega teče tok, vpliva na stanje polarizacije svetlobe, ki jo pot vodi skozi jedro optičnega vlakna, ki ga prevodnik obsega v obliki navitja. V nasprotju z DE - AS 22 61 151 se pri tej napravi, ki na enem koncu nima odbojne površine, na enem koncu svetloba že spaja, na drugem pa spet razdvaja, pri čemer mora imeti tuljava navita iz optičnih vlaken dvojno število navojev, tako da obdrži enak kot obračanja polarizacijske ravnine, ker svetloba prehaja skozi tuljavo samo enkrat.
Iz te poznane naprave in iz prikaza “Magneto-optic current sensing with birefringent fibers” avtorjev S.C. Rashleigh in R. Ulrich, objavljenega v Appl. Phys. Lett. 34 (11) s 1.junija 1979 je dalje poznano, da se optično vlakno z zavrtenjem okoli svoje podolžne osi izpostavlja dvojnemu krožnemu lomu, s čimer bo v nadaljevanju opisani nedostatek, ki je nastal v v obliki tuljave navitem optičnem vlaknu, s tem kompenziran. Z neobhodnim zavrtenjem vlakna pri navijanju tuljave se bo prečni prerez vlakna deformiral eliptično, pri čemer je vlakno izpostavljeno znatnemu linearnemu dvojnemu lomu, ki zmajŠuje delovanje Faradayevega efekta in lahko v neugodnih primerih privede do tega, da Faradayev efekt ni več merljiv oziroma ne pomeni isto. Z vrtenjem vlakna, ki ga dosežemo z dvojnim lomom, dosežemo, da se skupno razpoložljivi linearni dvojni lom upošteva le kot motnja na skupno razpoložljivem krožnem dvojnem lomu, tako da na Faradayev efekt ne vpliva z nazivno vrednostjo, tako da je le-ta popolnoma učinkovit.
Pokazalo se je, da so prisotne pri istočasnem upoštevanju naukov pojasnjenih v člankih, namreč pri napravi z optičnim vlaknom, pri kateri okoli podolžne osi navito optično vlakno obkroža prevodnik pod visokonapetostnim potencialom v obliki navitja in ki ima na enem koncu odbojno površino, prav tako na visokonapetostnem potencialu, na drugem koncu vlakna pa izvedemo spajanje in razdvajanje svetlobe, še nedopustno visoke merilne napake, ki znašajo v neugodnih primerih več kot 100 %.
Opis rešitve tehničnega problema.
Tehnični problem smo rešili na ta način, da smo z zavijanjem optičnega vlakna okoli podolžne osi na znani način, izpostavili le-tega krožnemu dvojnemu razdvajanju in da smo en konec optičnega vlakna z odbojno površino tako postavili v neposredno bližino drugega konca, da predstavlja celo optično vlakno popolnoma v sebe zaprto pot.
Prednosti dosežene z izumom so v tem, da postane preko v sebi zaprte poti optičnega vlakna uporaben zakon o pretoku in se lahko izzovejo magnetna polja prevodnika, čigar tok je treba meriti, pri čemer sosednji prevodnik ne more izzvati takih obračanj polarizacijske ravnine svetlobe v optičnem vlaknu, ki bi vplivala na rezultate meritve.
Izum bo pobliže objasnjen na osnovi izvedbenega primera prikazanega na sl. 1, ki shematsko prikazuje napravo v skladu z izumom.
Naprava z optičnim vlaknom za merjenje jakosti električnega toka je sestavljena iz optičnega vlakna 2 ovitega okoli njegove podolžne osi, ki sega z enim svojim koncem 6, pred katerim je leča 7, k prevodniku 1 pod visokonapetostnim potencialom, in to kot navitje 3 okrog prevodnika 1 z določenim številom drugega ob drugem navitih navojev in se ponovno vrača v bližino leče 7, pri čemer ima drugi konec 4 odbojno površino 5, ki je postavljena pod pravim kotom glede na podolžno os vlakna.
Leča 7 združuje skozi prizmo 8 prepuščeno, polarizirano svetlobo, ki jo izžareva laser 10, v en konec 6 optičnega vlakna 2. Prevodnik svetlobe je znotraj dela optičnega vlakna 2 oblikovanega v navitje 3 izpostavljen magnetnemu polju, ki nastane zaradi toka, ki teče skozi prevodnik 1. Na osnovi Faradayevega efekta se polarizira ravnina vodene svetlobe v času prehoda skozi navitje 3 in s tem se obrne tudi magnetno polje, pri čemer je velikost kota obračanja merilo za integral po poti jakosti magnetnega polja.
Za navitjem 3 svetloba prehaja dalje po optičnem vlaknu do njegovega drugega konca 4, kjer se odbija na površini 5, tako da je pot skozi optično vlakno 2 in skozi magnetno polje v področju navitja 3 v obratni smeri, pri čemer se polarizacijska ravnina ponovno obrne, tako da je kot obračanja polarizacijske ravnine pri prihodu svetlobe na lečo 7 glede na kot obračanja pri vstopu svetlobe na odbojno površino 5 skupaj podvojen.
Združevanje in razdvajanje svetlobe se izvaja s pomočjo leče 7. Po razdvajanju pride svetloba iz optičnega vlakna 2 skozi prizmo 8 do naprave za vrednotenje, ki ima še eno prizmo, dva polarizatorja 11, 12 in dva fotodetektorja 13, 14, kjer določimo kot obračanja, kateremu je bila s prehodom skozi optično vlakno 2 izpostavljena polarizacijska ravnina svetlobe in ki je merilo za jakost električnega toka, ki teče v prevodniku 1.
Merilne napake so zanemarljivo majhne, ker z zavijanjem optičnega vlakna 2 po eni strani odstranimo vpliv linearnega dvojnega loma, po drugi strani pa pri zaprti poti optičnega vlakna 2, magnetna polja prevodnika 1, čigar tok merimo, kot tudi drugih bližnjih prevodnikov ne morejo izzvati dodatnih obračanj polarizacijske ravnine svetlobe v optičnih vlaknih 2.
Za MWB MESSVVANDLER-BAU AG, Bamberg Nemčija
Claims (1)
1. Naprava z optičnim vlaknom za merjenje jakosti električnega toka z uporabo Faradayevega efekta, pri čemer magnetno polje, ki obkroža prevodnik (1), skozi katerega teče tok, vpliva na stanje polarizacije svetlobe, pot katere vodi skozi jedro optičnega vlakna (2), ki je navito okoli prevodnika (1) v obliki navitja (3), pri čemer je na enem koncu (4) optičnega vlakna (2) predvidena odbojna površina (5), medtem ko se na drugem koncu (6) izvaja združevanje in razdvajanje svetlobe, označena s tem, da je optično vlakno (2) z zavijanjem na znani način okoli podolžne osi izpostavljeno krožnemu dvojnemu razdvajanju in da je en konec (4) optičnega vlakna (2) z odbojno površino (5) tako nameščen v neposredno bližino drugega konca (6), da celotno optično vlakno (2) predstavlja popolnoma v sebe zaprto pot.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3923804A DE3923804A1 (de) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | Faseroptische anordnung zum messen der staerke eines elektrischen stromes |
| YU136290A YU47724B (sh) | 1989-07-19 | 1990-07-12 | Uređaj sa optičkim vlaknom za merenje jačine električne struje |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SI9011362A true SI9011362A (sl) | 1998-08-31 |
| SI9011362B SI9011362B (sl) | 1999-10-31 |
Family
ID=6385322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SI9011362A SI9011362B (sl) | 1989-07-19 | 1990-07-12 | Naprava z optičnim vlakonom za merjenje električnega toka |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0483189B1 (sl) |
| CN (1) | CN1026159C (sl) |
| AT (1) | ATE99063T1 (sl) |
| AU (1) | AU5954790A (sl) |
| BA (1) | BA97215A (sl) |
| DD (1) | DD296751A5 (sl) |
| DE (2) | DE3923804A1 (sl) |
| DK (1) | DK0483189T3 (sl) |
| ES (1) | ES2063972T3 (sl) |
| SI (1) | SI9011362B (sl) |
| TR (1) | TR26408A (sl) |
| WO (1) | WO1991001501A1 (sl) |
| YU (1) | YU47724B (sl) |
| ZA (1) | ZA905606B (sl) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9100924D0 (en) * | 1991-01-16 | 1991-02-27 | Rogers Alan J | Interference-free optical-fibre current measurement |
| DE4115370A1 (de) * | 1991-05-10 | 1992-11-26 | Asea Brown Boveri | Faseroptischer sensor |
| FR2686423B1 (fr) * | 1992-01-22 | 1996-12-13 | Balteau France | Boitier polarimetrique de mesure de l'angle de faraday. |
| DE4224190B4 (de) * | 1992-07-22 | 2007-01-18 | Abb Research Ltd. | Faseroptischer Stromsensor |
| DE4311328A1 (de) * | 1993-04-06 | 1994-10-13 | Siemens Ag | Optische Meßanordnung zum Messen eines elektrischen Stromes mit verflochtenen Übertragungsleitungen |
| DE4312184A1 (de) * | 1993-04-14 | 1994-10-20 | Siemens Ag | Optisches Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE4312183A1 (de) * | 1993-04-14 | 1994-10-20 | Siemens Ag | Optisches Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US5811964A (en) * | 1993-10-01 | 1998-09-22 | Siemens Aktiengelsellschaft | Method and device for measuring an electrical alternating quanity with temperature compensation |
| DE4432146A1 (de) * | 1994-09-09 | 1996-03-14 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation |
| DE4436181A1 (de) * | 1994-10-10 | 1996-04-11 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer elektrischen Wechselgröße mit Temperaturkompensation durch Fitting |
| DE19608946A1 (de) * | 1996-03-08 | 1997-09-18 | Daimler Benz Ag | Magnetooptischer Stromsensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP3488576B2 (ja) | 1996-08-30 | 2004-01-19 | 株式会社東芝 | 光変流器 |
| DE29711683U1 (de) * | 1997-07-03 | 1998-11-05 | Felten & Guilleaume Energietechnik AG, 51063 Köln | Sensoranordnung |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3746983A (en) * | 1970-07-20 | 1973-07-17 | Transformatoren Union Ag | Apparatus fur measuring very high currents particularly direct currents |
| AU1440676A (en) * | 1975-06-05 | 1977-12-01 | Gen Electric Co Ltd | Magneto-optical transducers |
| DE2924804A1 (de) * | 1979-06-20 | 1981-01-15 | Licentia Gmbh | Verfahren zur eliminierung der temperaturabhaengigen aenderung des polarisationszustandes in einer von linear polarisiertem licht durchlaufenen tordierten lichtleitfaser |
| FR2461956A1 (fr) * | 1979-07-24 | 1981-02-06 | Thomson Csf | Dispositif interferometrique de mesure de courant electrique a fibre optique |
| GB2104213A (en) * | 1981-08-12 | 1983-03-02 | Giers | Electric current measurement |
| DE3132414A1 (de) * | 1981-08-17 | 1983-02-24 | Ernst Dr. 5600 Wuppertal Brinkmeyer | Anordnung zur abtrennung von rueckgestreutem licht in systemen mit optischen lichtwellenleitern |
| EP0089275B1 (fr) * | 1982-03-12 | 1986-05-28 | Thomson-Csf | Dispositif interferométrique de mesure de courant électrique à fibres optique |
-
1989
- 1989-07-19 DE DE3923804A patent/DE3923804A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-07-12 YU YU136290A patent/YU47724B/sh unknown
- 1990-07-12 DE DE90910592T patent/DE59003976D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-07-12 WO PCT/DE1990/000532 patent/WO1991001501A1/de active IP Right Grant
- 1990-07-12 ES ES90910592T patent/ES2063972T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-12 AT AT90910592T patent/ATE99063T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-07-12 AU AU59547/90A patent/AU5954790A/en not_active Abandoned
- 1990-07-12 DK DK90910592.6T patent/DK0483189T3/da active
- 1990-07-12 SI SI9011362A patent/SI9011362B/sl not_active IP Right Cessation
- 1990-07-12 EP EP90910592A patent/EP0483189B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-17 TR TR90/0685A patent/TR26408A/xx unknown
- 1990-07-17 ZA ZA905606A patent/ZA905606B/xx unknown
- 1990-07-18 DD DD90342876A patent/DD296751A5/de not_active IP Right Cessation
- 1990-07-19 CN CN90104758A patent/CN1026159C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-02 BA BA970215A patent/BA97215A/bs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5954790A (en) | 1991-02-22 |
| EP0483189B1 (de) | 1993-12-22 |
| DD296751A5 (de) | 1991-12-12 |
| DK0483189T3 (da) | 1994-01-31 |
| EP0483189A1 (de) | 1992-05-06 |
| SI9011362B (sl) | 1999-10-31 |
| TR26408A (tr) | 1995-03-15 |
| CN1026159C (zh) | 1994-10-05 |
| ES2063972T3 (es) | 1995-01-16 |
| BA97215A (bs) | 2001-09-14 |
| YU47724B (sh) | 1996-01-08 |
| CN1051427A (zh) | 1991-05-15 |
| DE59003976D1 (de) | 1994-02-03 |
| ATE99063T1 (de) | 1994-01-15 |
| DE3923804A1 (de) | 1991-01-31 |
| YU136290A (sh) | 1993-11-16 |
| WO1991001501A1 (de) | 1991-02-07 |
| ZA905606B (en) | 1991-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5136235A (en) | Rugged fiber-optical current sensor based on the faraday effect | |
| KR100248128B1 (ko) | 광변류기 | |
| SI9011362A (sl) | Naprava z optičnim vlakonom za merjenje električnega toka | |
| US10481182B2 (en) | Optical sensor with spun birefringent sensing fiber | |
| DE112013006884T5 (de) | Faseroptischer Stromsensor mit gesponnener Faser und Temperaturkompensation | |
| CN101226210A (zh) | 一种反射式偏振无关的小型化光电互感器 | |
| CA2064020C (en) | Fibre optic arrangement for measuring the strength of an electric current | |
| KR102383843B1 (ko) | 센싱용 광 케이블을 이용한 전류 센싱 시스템 | |
| CN201749141U (zh) | 一种全光纤电流互感器 | |
| GB2190744A (en) | Magnetic field sensors | |
| US5677622A (en) | Current sensor using a Sagnac interferometer and spun, single mode birefringent optical fiber to detect current via the Faraday effect | |
| CN113341236B (zh) | 保偏光纤耦合型电光晶体电场传感器 | |
| ATE154443T1 (de) | Strommessanordnung für eine kabelstrecke | |
| EP0619021B1 (en) | Current sensor | |
| ATE154442T1 (de) | Strommessanordnung für eine kabelstrecke | |
| JP4215312B2 (ja) | 光変流器 | |
| KR20230046162A (ko) | 광섬유 기반 패러데이 회전거울 및 이를 이용한 광섬유 전류 센싱 시스템 | |
| IL96060A (en) | Optical fiber current sensor | |
| KR20050064682A (ko) | 레이저를 이용한 고전류 측정용 광섬유 센서 및 고전류측정방법 | |
| Vitsinskii et al. | Fiber-optic ac transformers | |
| JPH07174791A (ja) | 電流計測装置 | |
| JPH07280850A (ja) | 電流の測定方法 | |
| JPH0980137A (ja) | 光磁界センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF | Valid on the event date | ||
| KO00 | Lapse of patent |
Effective date: 20050412 |