Устройство для бесконтактного измерения действующего значения переменного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 G01R13/40 

10

Устройство относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения переменного тока высоковольтных линий электропередач стационарного переменного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности измерения действующего значения стационарного переменного тока за счет использования компенсационного способа измерения и уменьшения погрешности, обусловленной шумами, попадающими в полосу пропускания регистрирующей системы.

На чертеже приведена структурная схема устройства для бесконтактного измерения действующего значения переменного тока.

Первый вход смесителя 1 световых потоков оптически связан через первую магнитооптическую ячейку 2 Фарадея, первый поляризатор 3 и первый электрооптический модулятор 4 - с первым источником 5 света, второй вход через 25 вторую магнитооптическую ячейку 6 Фарадея, второй поляризатор 7 и второй злектрооптический модулятор 8 - с вторым источником 9 света, а выход через двухлучевой анализатор 10 - с двумя фотоприемниками 11 и 12. Выход первого фотоприемника 11 через первый селективный усилитель 13 и первый синхронный детектор 14 соединен с уптрооптические модуляторы 4 и 8 модулируют световые потоки источников 5 и 9 света по синусоидальному закону. После поляризаторов 3 и 7, плоскости пропускания которых расположены параллельно, световые потоки поступают в обе магнитооптические ячейки 2 и 6 Фарадея. Азимут поляризации светового потока, прошедшего ячейку 2 Фарадея, изменяется на угол, пропорциональный мгновенному значению измеряемого тока, а азимут поляризации потока, прошедшего ячейку 6 Фарадея,- на угол,

15 пропорциональный току компенсации. После смесителя 1 световых потоков оба световых потока расщепляются двухлучевым анализатором 10 и подаются на фотоприемники 11 и 12. Двухлучевой анализатор 10 установлен так, что плоскость поляризации света, падающего на первый фотоприемник 1 1, параллельна плоскости пропускания поляризаторов 3 и 7, а плоскость поляризации света, падающего на второр фотоприемник, перпендикулярна плоскости пропускания поляризаторов 3 и 7. Если интенсивности световых потоков, падающих на смеситель 1, не одинако30 вы, то в выходном напряжении первого фотонриемника появляется гармоника с частотой, определяемой генератором 21 переменного напряжения. Эта гармони20

ка усиливается nepBtiiM селективным равляющим входом управляемого аттеню- 35 усилителем 13, детектируется первым атора 15. Выход второго фотоприемни- синхронным детектором 14 и с помощью ка 12 через второй селективный усилитель 16, второй синхронный детектор 17, усилитель 18 постоянного тока и обмотку ячейки 6 Фарадея с шунтом 19 40 соединен с регистратором 20. Первый выход генератора 21 переменного напряжения подключен к опорным входам синхронных детекторов 14 и 17 и через управляемый аттенюатор 15 к управля- 45 кости поляризации в ячейке 2 Фарадея ющему входу первого электрооптическо- не равны между собой, то в выходном го модулятора 4, а второй выход - к напряжении второго фотоприемника 12

появляется гармоника с частотой, определяемой генератором 21 переменного напряжения. Эта гармоника усиливается вторым селективным ус1 лителем 16, детектируется вторым синхронным детекуправляемого аттенюатора 15 изменяет амплитуду синусоидального напряжения, управляющего первым электрооптическим модулятором 4 так, что интенсивности потоков, падающих на смеситель 1, выравниваются. Если поворот плоскости поляризации в ячейке 6 Фарадея и действующее значение угла поворота плосуправляющему входу второго электрооптического модулятора 8.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 21 переменного напряжения вырабатывает два синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе на 180 . Этими напряжениями управляются электрооптические модуляторы: первый электрооптический модулятор 4 - через управляемый аттенюатор 15, а второй модулятор 8 - непосредственно, Элек50

55

тором 17 и через усилитель 18 постоянного тока изменяет ток ячейки 6 Фарадея таким образом, чтобы выполнялось равенство угла поворота плоскости поляризации ячейки 6 Фарадея и действующего значения угла ячейки 2 Фарадея,

5

трооптические модуляторы 4 и 8 модулируют световые потоки источников 5 и 9 света по синусоидальному закону. После поляризаторов 3 и 7, плоскости пропускания которых расположены параллельно, световые потоки поступают в обе магнитооптические ячейки 2 и 6 Фарадея. Азимут поляризации светового потока, прошедшего ячейку 2 Фарадея, изменяется на угол, пропорциональный мгновенному значению измеряемого тока, а азимут поляризации потока, прошедшего ячейку 6 Фарадея,- на угол,

5 пропорциональный току компенсации. После смесителя 1 световых потоков оба световых потока расщепляются двухлучевым анализатором 10 и подаются на фотоприемники 11 и 12. Двухлучевой анализатор 10 установлен так, что плоскость поляризации света, падающего на первый фотоприемник 1 1, параллельна плоскости пропускания поляризаторов 3 и 7, а плоскость поляризации света, падающего на второр фотоприемник, перпендикулярна плоскости пропускания поляризаторов 3 и 7. Если интенсивности световых потоков, падающих на смеситель 1, не одинако0 вы, то в выходном напряжении первого фотонриемника появляется гармоника с частотой, определяемой генератором 21 переменного напряжения. Эта гармони0

ка усиливается nepBtiiM селективным усилителем 13, детектируется первым синхронным детектором 14 и с помощью кости поляризации в ячейке 2 Фарадея не равны между собой, то в выходном напряжении второго фотоприемника 12

управляемого аттенюатора 15 изменяет амплитуду синусоидального напряжения, управляющего первым электрооптическим модулятором 4 так, что интенсивности потоков, падающих на смеситель 1, выравниваются. Если поворот плоскости поляризации в ячейке 6 Фарадея и действующее значение угла поворота плос55

тором 17 и через усилитель 18 постоянного тока изменяет ток ячейки 6 Фарадея таким образом, чтобы выполнялось равенство угла поворота плоскости поляризации ячейки 6 Фарадея и действующего значения угла ячейки 2 Фарадея,

313

Напряжение, пропорциональное току компенсации, снимается с шунта 19 и поступает на регистратор 20.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения действующего значения переменного тока, содержащее источник света, расположенную в магнитном поле измеряемого тока первую магнитооптическую ячейку Фарадея, оптически связанную с поляризатором, двухлучевой анализатор, оптически связанный с двумя фотоприемниками, последовательно соединенные селективный усилитель и синхронный детектор, опорный вход которого подключен к генератору переменного напряжения, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения стационарного переменного тока, устройство снабжено смесителем световых потоков, шунтом, усилителем постоянного тока и управляемым аттенюатором, вторым источником света, второй магнитооптической ячейкой Фарадея, поляризатором, селективным усилителем, синхронным детектором и двумя электрооптическими модуляторами, при этом

Редактор Е.Копча Заказ 4125/42

Составитель А.Цыпляков Техред В.Кадар

Корректор

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2

первый электроопт№ еский модулятор оптически связан с первым источником света и первым поляризатором, выход смесителя световых потоков оптически связан с анализатором, первый вход с первой магнитооптической ячейкой Фарадея, а второй через вторые магнитооптическую ячейку Фарадея, поляризатор, электрооптический модулятор - с вторым источником света, первый фотоприемник подключен к входу первого селективного усилителя, второй фотоприемник через второй селективный усилитель, второй синхронный детектор, усилитель постоянного тока и обмотку второй магнитооптической ячейки Фарадея с шунтом подключен к регистратору, первый вход генератора переменного напряжения соединен с опорным входом второго синхронного детектора л через управляемый аттенюатор, управляющий вход которого подключен к выходу первого синхронного детектора, соединен с управляющим входом первого электрооптического модулятора, а второй выход генератора переменного напряжения подключен к управляющему входу второго электрооптического модулятора .

Корректор А.Зимокосов

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения действующего значения переменного тока высоковольтных линий электропередач стационарного переменного напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерений действующего значения ста- пионарного переменного,тока - достигается путем использования компенсационного способа измерения и уменьшения погрешности, обусловленной шумами, попадающими в полосу пропускания регистрирующей системы. Для этого в устройство дополнительно введены смеситель 1 световых потоков, два электрооптических модулятора 4 и 8, магнитооптическая ячейка Фарадея 6, второй поляризатор 7, источник 9 света, управляемьй аттенюатор 15, селективный усилитель 16, второй синхронный детектор 17 и шунт 19. Кроме того, устройство содержит магнитооптическую ячейку Фарадея 2, поляризатор 3, источник 5 света, двухлучевой анализатор 10, фотоприемники 11 и 12, селективный усилитель 13, первый синхронный детектор 14, регистратор 20, генератор 21 переменного напряжения. 1 ил. с (Л со со 00 to ц. 16