Магнитооптический измерительный преобразователь электрической мощности Советский патент 1985 года по МПК G01R13/40 

Изобретение относится к измери- тельной технике.

Цель изобретения - повьппение точности и упрощение устройства путем исключения необходимости применения s ячейкл Покпельса, являющейся сложным элементом, дающим большую погрешность.

На чертеже представлена блок-схема магнитооптического измерительного to преобразователя электрической мощности.

Устройство содержит выпрямитель J, входом соединенный с щиной сигнала напряжения, а выходом через уп- 15 равляемый источник 2 оптического излучения соединен с входом оптического разветвителя 3, первый выход которого через последовательно соединенные поляризатор 4, ячейку 5 Фарадея и 20 анализатор 6 соединен с входом основного фотопрнемника 7, а вторым выходом через дополнительный фотоприемкик 8 - с первым входом дифференциального усилите ля 9, в торой вход 25 которого соединен с выходом фотоприемника 7, а выход - через фазочувствительный выпрямитель 10 с входом элемента 11 усредйения, синхронизирующий вход выпрямителя 10 соединен 30 с входом выпрямителя 1, управляющий вход ячейки 5 соединен с шиной сигнала тока..

Устройство работает следукхцим образом, 35

Измеряемое напряжение через выпря- митель 1 подается на вход управляемого источника 2 оптического излучения, выполненного на основе светодиода и расположенного на потенциале земли, 0 В основу работы управляемого источника оптического излучения положен принцип сравнения сигнала, пропорционального излучению светодиода, с сигналом, пропорциональным напряжению в конт- ролируемой сети. Луч света, пропорциональный выпрямленному напряжению контролируемой сети, с выхода управ ляемого источника оптического излу чения поступает в оптический развет- 50 витель 3, где раздваивается на два одинаковых световых луча. Первый луч через поляризатор 4 подается в магнитооптическую ячейку Фарадея 5, расположенную на токоведущей шине и моду 55 лируется пропорционально измеряемому току. Далее световой луч через анали . затор 6 поступает на основной фотоприемник 7. Световой поток, выходящий из анализатора, при работе ячейки Фарадея на линейном участке характеристики преобразования и угле 45 между плоскостями поляризации поляризатора и анализатора равен

,S+VLK I s;n(ul-tfl KoUwSin utf

где K(jUj, Ф, - световой поток на

выходе поляризатора;

.К - коэффициент пропорциональности;UM - амплитудное значение напряжения в контролируемой цепи;

(,- амплитудное значе ние тока в контролируемой цепи; U) - угловая частота

напряжения; О - угол сдвига фаз тока по отношению к фазе напряжения - постоянная Верде; L - суммарная длина

витков светового луча в ячейке Фа-

радея;

К„- коэффициент,учитывающий параметры ячейки Фарадея Если обозначить К, 0,5 KO и-Т(2 ,,, то выражение 1) примет вид

.ФАК,имб пЫ+К21,и„(ы1-д15;п а1.

(2}

Таким образом, выходной сигнал анализатора содержит две составляющие, одна из которых пропорциональна выпрямленному напряжению, а вторая, как будет показано ниже, - электрической мощности. С целью устранения первого слагаемого в выражении (2), вносящего ошибку в результат преобразования электрической мощности при несинусоидальных входных величинах, осуществляется вычитание сигнала, пропорционального данному слагаемому, путем использования в устройстве дополнительного фотоприемника 8 и дифг ференциального усилителя 9, работающего в режиме вычитания входных сигналов.

Световой поток второго луча, поступающего с. оптического разветви- теля непосредственно на дополнитель ньй фотоприемник 8, можно выразить соотношением: Ф 0,5 RpKoU sinut, (3) где KU - коэффициент,учитывающий свойства оптического канала разветвителя. Сигналы напряжений с выходов дополнительного и основного фото.приемНИКОВ, пропорциональные световым по- токам (З) и (2), соответственно, будут равны и. ,.Ф. U2 где Ц(nf и Кфд - коэффициенты преоб разования основног и дополнительного фотоприемников,соответственноПри подаче сигналов U н U. на входы дифференциального усилителя, коэффициенты усиления которого по первому и второму входам равны К К uj, напряжение на выходе усилителя при условии Ку, КрК(/7 РЗВНО -lebivAa A м5in «t-sin((Jt-cf), где Кд « К Ку, К fA ЧА2 Осуществляя выпрямление данного сигнала посредством фазочувствитель- ного выпрямителя 10, который управляется сигналом напряжения контролируемой сети, его выкодное напряжение будет пропорционально мгновенному значению входного сигнала, т.е. Bыx9в A fвUмIм5in()()вinй)t где К eg - козффИ1щент передачи фазочувствительного вьтрямителя. Обозначая К KiK g среднее значение сигнала, полученного на выходе схемы усреднения II, примет вид: eb, KUlco5cf, о. . и, следовательно, будет пропорциоально активной мощности в контролиуемой сети.

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, содержащий последовательно соединенные поляризатор, ячейку Фарадея, анализатор, основной фотоприемник, управляющий вход ячейки Фарадея соединен с шиной сигнала тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, в него введены выпрямитель, управляемый источник оптического излучения, оптический разветвитель, дополнительный фотоприемник, дифференциальный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, элемент усреднения, причем вход выпрямителя соединен с синхронизирующим входом фазочувствительного выпрямителя и с шиной сигнала напряжения, а выход через управляемый источник оптического излучения - с входом оптического разветвителя, первый выход которого соединен с входом поляризатора, а второй через дополнительный фото- (Л приемник - с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом основного фотоприемника, а выход через фазочувствительный выпрямитель соединен с входом элемента усреднения.