SU955165A1 - Устройство дл передачи и приема световых сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам световых сигналов управлени , в частности в высоковольтной пре- образовательной технике, а именно к системам светового управлени  высоковольтными тиристорными вентил ми (ВТВ) преобразовательных мостов электропередач посто нного тока высокого напр жениа, . Известно., что дл  передачи сигналов управлени  ВТВ с потенциала земли на высокий потенциал к каждому мо дулю или к каждой силовой тиристорной  чейке используютс  различные системы светового управлени . Известна светова  система помодУл ного управлени  тиристорными блоками , содержаща  резервированные с необходимой:кратностью источники и приемники излучени , линзовую, сметему и высоковольтный распределительный волоконный световод коллекторно:го типа, торцы жгутов которого сопр  жены с приемниками излучени . Излучение источников фокусируетс  оптической системой на входное отверстие концентрирующего устройства, соединенного со световодом -коллекторного типа, наход щимс  на высоковольтном тиристорном блоке и разводитс  жгутами световода по ({юто чейкам каждого модул  блока. Цель этого изобретени  - увеличение надежности, изол ционной прочности и КПД системы Cv. Нар ду с положительными качествами система подвержена .вли нию запы-. ленности открытых элементов оптики. Не исключено вли ние паразитных засветок . Возможно нарушение юстировки оптической системы под деистви ем вибраций или механических воздействий . Эти факторы могут привести к нарушению работоспособности или к отказу системы. Кроме того, в про- цессе монтажа системы i требуетс  проаедение взаимной оптической юстиров си компонентов системй как на потен

3- - 95 циале земли так и на потенциале 8ТВ, а также требуетс  проведение ревизий по проверке сохранности юстировки . Все это св зано с затратами на обслуживание. В системе, не решаетс  вопрос о равномерности распределени  свеТоБог.о сигнала по жгутам световода , что снижает эффективность мсполь .зовани  истрчника излучени . Система конструктивно малопригодна дл  ВТВ, выполн емых в герметичном корпусе с изол цией жидким или газообразном диэлектриком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  передачи и приема световых сигналов, содержащее на передающей стороне источники излучени , выход каждого из которых оптически сопр жен со входом световода, на приемной стороне выходы световодов через фото чейки соединены со входамиисполнительных .элементов, а таюке волокнистую матрицу, выполненную из световодов .

Известное устройство обеспечивает возможность резервировани  источников и приемников излучени  С2.

Недостатками устройства  ,вл ютс  сложность изготовлени  волоконной матрицы в особенности дл  систем, имеющей большое количество источников и приемников излучени , низка  равномерность делени  светового сигнала от каждого источника по приемникам-, так как дл  равномерного делени  требуетс  прин тие специальных технических решений-ПО обеспечению равномерной освещенности торцов входных пучков , что во многих случа х трудно реализовать. Это, в конечном счете, снижает надежность управлени  и эффективность использовани  источников излучени .

Цель изобретени  - повышение надежности устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены отражатели в виде прозрачных пластин и блоки контрол  мощности излучател , а в оптическую линию св зи включен оптический смеситель, выполненный на удлиненной призме, обеспечивающей многократное отражение световых сигналов от боковых ее граней, между выходом каждого .источника излучени  и входом световода установлен отражатель напрозрачной пластине, ось наклона

4

которой сопр жена с входом блока контрол  мощности излучател .

Корпус приемной стороны устройства заполнен жидким или газообразным

диэлектриком, световод выполнен в виде стержн , а на выходном торце оптического смесител  установлен механический улавливатель.

На фиг. 1 и 2 показана схема устройства .

Устройство содержит источники 1 излучени , выполненные на оптических квантовых генераторах, волоконные световоды 2, оптический смесительЗ , световоды4, фото чейки 5, исполнительные элементы 6, выполненные на высоковольтных тиристорных выключател х , прозрачные пластины 7, световоды 8, блоки 9 контрол  мощНости излучателей, стержневой световод 10, герметизирующую втулку 1.1. На потенциале земли, например в шкафу управлени , размещены дв-а источника 1 излучени  оптического диапазона , .в качестве которых использованы полупроводниковые оптические квантовые генераторы (ПКГ), например , арсенидгаллиевые, работающие в импульсном режиме. Излучение ПКГ

фокусируетс  на торцы жгутов высоковольтного стеклоеолоконного световода И. Саетовод содержит два,жгута, по числу ПКГ. Сечение жгутов выбрано таким, чтобы все излучение ПКГ фокусировалось на их торце. Длина световода и его конструкци  выбираютс  из услови  обеспечени  надежной электрической изол .ции ВТВ. Коллектор световода может иметь круглое или квадратное сечение.

Торец коллектора световода 2 со- , пр гаетс  разъемным соединением с торцом оптического смесител  3.

В ка.частве оптического смесител  используют одиночный световод в виде

пр моугольной призмы квадратного

сечени . Смеситель изготавливаетс  из оптического стекла с высоким светопропуеканием .

Бокова  поверхность смесител  мржет быть со светоизолирующим покрытием или без него. В последнем случае она должна иметь минимальную площадь оптического контакта с защитным кожухом . ,

Дл  конкретного случа  применени  разработан оптический смеситель из . стекла К8 с размерами мм с полированными гран ми. При освеще5 . 9 НИИ входного торца этого смесител  коническим пучком света с диаметром п тна на торце 2. мм и углом при вершине на его выходном торце независимо от положени  п тна на входном торце достигаетс  однородна  освещенность с неравномерностью, не превышающей 5%. Это свойство позвол ет использовать такой смеситель в предлагаемой системе управлени  дл  еложени  световых сигналов от нескольки источников и равномерного распределе ни  их по всем приемникам. По сравнению с волоконной матрицей , использованной в прототипе, кон струкци  и технологи  изготовлени  подобного оптического смесител  значительно проще. В то же врем  достигаетс  более высока  равномерность ; светоделени , не требуетс  равномерного освещени  входных торцов жгутов световода 2 и упрощаютс  требовани  , к источникам излучени  и к их стыковке со световодами. В отличие от концентратора, предложенного в аналоге, оптический смеситель обеспечивает гарантируемую равномерность делени  светового сигнала . Выходной торец смесител  3 совме . щаетс  с торцом коллектора высоковольтного стекловолокониого световода k коллекторного типа. Световод i и смеситель 3 могут быть оформлены в -виде неразборной ко струкции как Один элемент оптической системы. При этом смеситель может быть соединен с коллектором любым способом, дающим хорошее светопропус кание и механическую прочность. Световод k имеет количество жгутов , равное количеству фото чеек 5 в элементах 6. Длина жгутов выбираетс  минимальной, но достаточной дл  разводки их к фото чейкам. Торцы жгу тов сопр гаютс  с оптическим вход- . ным окном фотоприбора, использованно го в фото чейке, в качестве которого может быть применен фотодиод, фототранзистор , фоторитистор и др. Сечение жгутов световода 4, их стыковка с фотоприбором и параметры ПКГ выбираютс  такими, чтобы коэффициент передачи света на чувствительную площадку фотоприбора был мак симальным и чтобы на выходежгутов могла быть обеспечена мощность из :лучени , достаточна  дл  надежного управлени  фото чейкой. Дл  обеспечени  необходимой надежности фото чейки 5 на каждом элементе 6 дублированы. В системе предусмотрены контроль мощности излучени  ПКГ, производимый с помощью прозрачной пластины 7, световода 8 и блока 9. Пластина 7 изго,товл етс  из оптического стекла и устанавливаетс  между ПКГ и торцом жгута световода 2 под углом к оси излучени . Устройство работает следующим образом. Оптические квантовые генераторы 1 запускаютс  электрическими импульсами , поступающими на их вход от системы управлени  преобразовательным мостом. Этиимпульсы преобразуютс  ПКГ в импульсы излучени  оптического диапазона. Часть излучени  (1-2%) отражаетс  пластиной 7 на то- рец световода 8, по оторому поступает в блок 9 контрол . По жгутам световода 2 излучение обоих ПКГ поступает в оптический смеситель 3, который обеспечивает равномерную освещенность торца коллектора световода излучением от каждого ПКГ. Благодар  этому к каждой фото чейке 5 по одному жгуту поступает излучение по обоих ПКГ, т.е. обеспечиваетс  дублирование оптического сигнала. Ьото чейка 5 преобразует световые сигналы излучени  в электрические, которые Поступают в схему формировани  сигналов управлени  дл  силовых тиристоров модул . На каждом модуле фото чейки дублированы . Така  схема резервировани  источников излучени  и фото чеек (перекрестное дублирование) позвол ет обеспечить высокую надежность световой системы управлени . На фиг. 2 приведен пример выполнени  системы светового управлени  ВТВ с масл ной изол цией. Оптический тракт такой системы в отличие от системы, приведенной на фиг. 1, до-полн етс  высоковольтным жестким лакуумнопрочным световодом 10 стержневого типа, проход щим внутрь корпуса вентил  через направл ющую и герметизирующую втулку 11. Это дает ; возможность реализовать герметичный ввод световода внутрь корпуса ВТВ. Световод имеет сечение, одинаковое с торцом световода 2, На корпусе смесител  3 устанавливаетс  механический улавливатель, позвол ющий монтировать световод 10 через направл ющую и .герметизирующ втулку. 11. Конструкци  световода 10, .смеси тел  3, световода i и фото чеек 5 должна быть рассчитана дл  работы в масле. Принцип действи  этого варианта системы оаетового;управлени  аналогичен, описанному выше. Использование предлагаемого уст ройства позвол ет повысить надежнос светового управлени  васоковольтными тиристорными вентил ми за счет обеспечени  необходимой кратности резервировани  простыми средствами , исключени  вли ни  засветки и запыленности, искпю чени  возможности нарушени  юстировки оптической системы, а также за счет равномерного распределени  оптиче.ского сигнала по фото чейкам. Упроще ние эксплуатации системы обеспечиваетс  исключением юстировки , увеличением периода профилактического обслуживани . Предлагаема  система передачи световых сигналов управлени  имеет более широкую область при менени , так как может быть использована дл  электрических аппаратов как с воздушной, так и с маслиной и элегазовой изол цией. Формула Изобретени  1. Устройство дл  передачи и пр ема световых сигналов, содержащее 8 на передайщей стороне источники излучени , ВЫХОД: каждого из которых оптически сопр жен с входом световода , на приемной стороне выходы световодов через фото чейки соединены с входами исполнительных элементов, о тл ич а ющ. е е с   тем, что, с целью повышени  надежности, в устг ройство введены отражатели в виде пррзрачных пластин и блоки контрол  мощности излучател , а в оптическую линию св зи включен оптический смеситель , выполненный на удлиненной призме, обеспечивающей/многократное отражение световых сигналов от боковых ее граней, между выходом каждого источника излучени  и входом световода установлен отражатель на прозрачной пластине, ось наклона .которой сопр жена с входом блока контрол  мощности излучател . 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е ее   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства, корпус приемной стороны устройства заполнен жидким или газообразным диэлектриком, световод выполнен в виде стержн , а на входном торце оптического смесител  установлен механический улавливатель. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М , кл. Н 02 Р 13/16, 1972. 2.Патент США № , кл. 250-227, 1962 (прототип).

.1

JL

s $

.i

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для передачи и приема световых сигналов, содержащее на передавшей стороне источники излу чения, выход· каждого из которых оптически сопряжен с входом световода, на приемной стороне выходы свето5 водов через фотоячейки соединены с входами исполнительных элементов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в уст·: ройство введены отражатели в виде to прозрачных пластин и блоки контроля мощности излучателя, а в оптическую линию связи включен оптический смеситель, выполненный на удлиненной призме, обеспечивающей;многократ15 ное отражение, световых сигналов от боковых ее граней, между выходом каждого источника излучения и входом световода установлен отражатель на .прозрачной пластине, ось наклона конторой сопряжена с входом блока контроля мощности излучателя.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможно₂₅ стей устройства, корпус приемной стороны устройства заполнен жидким или газообразным диэлектриком, световод выполнен в виде стержня, а на входном торце оптического смесителя ус_зо тановлен механический улавливатель.