Устройство для бесконтактного измерения силы тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения силы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряжений . Целью изобретения является повьшение точности измерения силы тока . Для достижения цели в устройство , содержащее магнитооптическую ячейку 1 Фарадея, двухлучевую поляризационную призму 3, светодиоды 5, 6, 11 и 13, источники 7, 8 света, анализатор 9, фотоприемники 12, 14, селективный усилитель 15, синхронньЕй детектор 16, усилитель 17 постоянного тока, регистратор 22, фильтр 23 нижних частот, дифференс S циальный усилитель 24, источник 25 (Л опорного напряжения, генератор 28 прямоугольного напряжения, введены магнитооптическая ячейка 2 Фарадея, ю 05 Г) о о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д!! g С 01 R 13/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3782537/24-21 (22) 20.08.84 (46) 07.11.86. Бюл. И - 41 (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянного тока высокого напряжения (72) В.Б. Архангельский, С.Ф. Глаголев, В.fl. Зубков, Т.П. Казакова, Л.А. Кузнецова, Т.Г. Палей и М.M. Червинский (53) 621.317.7 (088.8) (56) Патент Франции Р 1555799, кл. G OI R, 1968.

Авторское свидетельство СССР.

Ф 1022058, кл. G 01 К 13/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть

„„SU 1269Î37 А 1 использовано для измерения силы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряжений. Целью изобретения является повышение точности измерения силы тока. Для достижения цели в устройство, содержащее магнитооптическую ячейку 1 Фарадея, двухлучевую поляризационную призму 3, светодиоды 5, 6, 11 и 13, источники 7, 8 света, анализатор 9, фотоприемники 12, 14, селективный усилитель !5, синхронный детектор 16, усилитель 17 постоянного тока, регистратор 22, фильтр 23 нижних частот, дифференциальный усилитель 24, источник 25 опорного напряжения, генератор 28. прямоугольного напряжения, введены магнитооптическая ячейка 2 Фарадея, f двухлучевая поляризационная призма ,4, анализатор 10, селективный усили тель 20, синхронный детектор 21, регулируемые источники 18 и 2б напряжения и аналоговые ключи 19,,27. По1269037 вьппение точности измерения обуславливается исключением влияния неодинаковости чувствительностей фотоприемников на результаты измерений.

1 ил.

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения сипы тока высоковольтных линий электропередач постоянного и переменного напряжений.

Цель изобретения — повьппение точности измерения силы тока за счет исключения влияния неодинаковости чувствительностей фотоприемников на 10 результат измерения.

На чертеже приведена структурная схема устройства для бесконтактного измерения силы тока.

В магнитоное поле измеряемого то- 15 ка помещены две магнитооптические ячейки 1 и 2 Фарадея, которые двухлучевые поляризационные призмы 3 и 4 и первый 5 и второй 6 световоды оптически связаны с первым 7 и вторым 8. источниками света и через анализаторы 9 и 1О и четвертый световоц 11 с вторым фотоприемником 12. Вторые выходы двухлучевых поляризационных

25 призм 3 и 4 оптически связаны через третий световод 13 с первым фотоприемником 14. Выход первого фотоприемника 14 через первый селективный усилитель 15, первый синхронный детектор

16, усилитель 17 постояннм о тока, первый регулируемый источник 18 напряжения и первый аналоговый ключ 19 подключен к первому источнику 7 света.. Выход второго фотоприемника 12 через второй селективный усилитель

20 и второй синхронный детектор 21 соединен с регистратором 22 и через фильтр 23 нижних частот, дифференциальный усилитель 24, второй вход которого подключен к источнику 25 опор ного напряжения, второй регулируемый источник 26 напряжения и второй аналоговый ключ 27 соединен с вторым источником 8 света, а выходы генератора 28 прямоугольного напряжения подключены соответственно к управляющему входу первого аналогового ключа 19 и опорному входу первого синхронного детектора lá, к управляющему входу второго аналогового ключа

27 и опорному входу второго синхронного детектора 21.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 28 прямоугольного напряжения вырабатывает два прямоугольных напряжения, сдвинутых по фазе на

180, которыми управляются первый 19 и второй 27 аналоговые ключи. Ключи поочередно включают первый 7 и второй 8 источники света, подавая на них напряжения от первого 18 и второго 26 регулируемых источников нанряжения. Источники 7 и 8 света генерируют световые потоки, которые через первый 5 и второй 6 световоды поступают на двухлучевые поляризационные призмы 3 и 4. С первых выходов этих призм 3 и 4 световые потоки поступают на первую 1 и вторую 2 ячейки Фарадея, расположенные в магнитном поле измеряемого тока, а с вторых выходов через третий световод

13 на первый фотоприемник 14. Если мощности потоков, падающих на первый фотоприемник 14, не равны между собой, то на выходе фотоприемника

14 появляется гармоника с частотой, равной частоте генератора 28 прямо1 угольного напряжения. Эта гармоника усиливается первым селективным . усилителем 15 и детектируется синхронным детектором 16, à его выходное напряжение усиливается усилителем 17 постоянного тока и управляет первым регулируемым источником

18 напряжения, который изменяет мощность первого источника 7 света так.

1269037 что амплитуда измеряемой гармоники стремится к нулю. Так как световые потоки на выходе световодов 5 и 6 полностью деполяризованы, тс все четыре световых потока на выходах двух- 5 лучевых призм 3 и 4 оказываются равными по мощности.

Азимуты поляризации световых потоков, прошедших ячейки 1 и 2 Фарадея, измеряются на угбл, пропорциональный величине измеряемого тока, причем направление распространения световых потоков в ячейках 1 и 2 Фарадея выбраны таким образом, что углы поворота плоскостей поляризации имеют противоположный знак. После анализаторов 9 и 10 изменения азимута превращаются в изменения мощности световых потоков эти потоки через четвертый световод 11 по- 2О ступают на второй фотоприемник

12;

Постоянная составляющая напряжения на выходе второго фотоприемника

12 пропорциональна суммарной мощности потоков, она выделяется фильтром

23 нижних частот и сравнивается дифференциальным усилителем 24 с опорным напряжением, подаваемым от источника 25 опорного напряжения. Выходное напряжение дифференциального усилителя 24 через второй регулируемый источник 26 напряжения изменяет мощность второго источника 8 света таким образом, что постоянная состав- 5 ляющая на выходе второго фотоприемника 12 остается неизменной и равнбй по величине опорному напряжению.

Таким образом обеспечивается ста40 бильность мощностей источников 7 и

8 света.

Так как углы поворота плоскостей поляризации в ячейках 1 и 2 Фарадея имеют противоположные знаки, то на

1выходе второго фотоприемника 12 появляется гармоника с частотой, рав.ной частоте генератора прямоугольного напряжения, и амплитудой, пропорциональной величине измеряе мого тока.

Эта гармоника усиливается вторым селективным усилителем 20, детектируется вторым синхронньм детектором 21 и поступает на регистратор 22.

Формула

I изобретения

Устройство для бесконтактного измерения силы тока, содержащее два источника света, магнитооптическую ячейку Фарадея, поляризатор, анализатор, два фотоприемника, четыре световода, оснащенные четырьмя объекти-. вами, генератор прямоугольного напряжения, селективный усилитель, синхронный детектор, усилитель постоянного тока, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, фильтр нижних частот и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено второй магнитооптической ячейкой Фарадея, вторым поляризатором, вторым анализатором, вторым селективным усилителем, вторым синхронным де. тектором, двумя регулируемыми источниками напряжения и двумя аналоговыми ключами, при этом поляризаторы выполнены двухлучевыми, первый поляризатор оптически связан первым световодом с первым источником света, третьим световодом — с первым фотоприемником и через первую магнитооптическую ячейку Фарадея, первый анализатор и четвертый световод — с вторым фотоприемником, второй поляризатор оптически связан вторым световодом с вторым источником света, третьим световодом — с первым фотоприемником и через вторую магнитооптическую ячейку Фарадея, второй анализатор и четвертый световод — с вторым фотоприемником, выход первого фотоприемника через первый селективный усилитель, первый синхронный детектор, усилитель постоянного тока, первый регулируемый источник напряжения и первый аналоговый ключ подключен к первому источнику света, а выход второго фотоприемника через второй селективный усилитель и второй синхронный детектор — к регистратору и через фильтр нижних частот, дифференциальный усилитель, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, второй регулируемый источник напряжения и второй аналоговый ключ — к второму источнику света, выходы генератора прямоугольного напряжения подключены к управляющим входам аналоговых ключей и к опорным входам соответствующих синхронных детекторов.