DE2131225B2 - Aus Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehender kombinierter Meßwandler - Google Patents
Aus Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehender kombinierter MeßwandlerInfo
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Description
ier- und Spannungswandlereinheit bestehenden kombinierten Meßwundler mit einem einen Primärleiter aufnehmenden und ein Strommeßteil enthaltenden Gehäu-
wird eine nur der zu messenden Spannung Meßgröße
und eine weitere nur dem zu messenden Strom enuprechende Meßgröße gewonnen.
von
^j^ s 5ρ^
Kombinierte Meßwandler sind seit langem bekannt worden (deutsche
Zu einem Teü bestehen sie aus einer induktiven Strom- jedoch ist diese ältere W
wandtereinhei-t und aus einer induktiven Spannungs- meßemnchtung unter Verwendung
wandlereinheit und zu einem weiteren Teil aus einer leiters aus einer Toroidspule Ke"cht
^aktiven Stromwandlereinheit und aus einer kapaziü- i. findung sich auf e.ne spezielle Anwendug
ven Spannungswandlereinheit wellenleiter* zur Spannungsmessung m einem komb,
Neben diesen klassisch zu nennenden kombinierten ""^^^"^" T0T1L11,,^ Abführung eines
Meßwandlera sind andere Kombinationswandler be- Durch eine erfindungsgemaEte ^"^^
kannt, bei denen die Stromwandlereinheit nicht nach kombiniertes Meßwandlers laßt sich
dem transformatorischen Prinzip arbeitet So ist bei- 15 herkömmlicher Stromwandler ohn*
spSsweise in der deutschen Offenlegungsschrift struktive Änderungen zu einem
1538 092 eine aus Stromwandler und kapazitivem wandler ausgestalte* da der afc
Spannungswandler ^stehende Meßgruppe beschrie- Lichtwellenleiter in..B^tohtionsSe^^
ben. bei der innerhalb d~* kapazitiven Teilers des Span- net werden kann die aus Isola«°n^l"Pe"
nungswandlers ein Durchgang freigelassen ist, über den ao bleibe,ι mfcser^ oder ^JJg««
eine drahtlose Strommeßwertübertragung zwischen kums dienen. Ua ein
dem Kopfteil und dem Sockelteil erfolgen kann; im Kopfteil befindet sich nämlicr dne Sendeeinrichtung,
von der aus zur Niederspannungsseite Signale gesendet werden, die Aufschluß über die Größe des Stromes auf a5
der Hochspannungsseite geben. Im Empfangsteü wird
d üb Göß i Meßgröße gebildet
der Hochspannungsseite geben. Im Epg
aus der übertragenen Größe eine Meßgröße gebildet. die mit der üblichen Sekundärgröße von als Stromwandler arbeitenden Meßtransformatoren vergleichbar
lStDie bekannten kombinierten Meßwandler stellen
Sonderausführungen von Meßwandlern dar, die sich in ihrem Aufbau sowohl von Stromwandler- als auch von
Spannungswandlerausführungen wesentlich unterscheiden. Dies führt zu einer verhältnismäßig großen Zahl 35 sch«
von unterschiedlichen Einzelteilen und zu einer auf- ^ wendigen Fertigung.
fid li
material bracht wer
weise er««>en; .
tern die Rede ist,
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sich
Lichts«
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UcS-führen.
zerstört wird. elektrischen
^^ 'Drehung de7 Polarisa-Mhrt
w.rc[ ™*Q»™^e[ligsn e,ektri-
'" A° 1J"«gMJTkrih Feldstärke der
JSTi. Mt sich aus
.Jf die Höhe der
endigen Fertigung.
Der Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabenstellung zugrunde, einen kombinierten Meßwand.er zu
schaffen, der weitgehend aus den Baute.len zusammengesetzt werden kann, die bei der Herstellung von Einzelwandlern soWeso benötigt werden.
Diese Aufgabe ist bei einem kombinierten Meßwandler der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß ein Meßfühler aus e.nem
Lichtwellenleiter in einem von der Spannung hervorgerufenen elektrischen Feld im Gehäuse und/oder in der
Durchführungsanordnung so untergebracht ist daß ihn
durchsetzendes polarisiertes Licht eine von der Hohe der Spannung abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt, und daß auf Niederspannungspotennal in
an sich bekannter Weise eine Auswerteeinrichtung angeordnet ist, in der das polarisierte Licht in e.ne der
Spannung proportionale elektrische Meßgröße umge-
setzt wird. . . , ·
Es ist bereits eine Einrichtung mit einem von polansiertem Licht durchstrahlten elektro-optischen Element
bekannt (DT-OS 2 010 978). das in einem ^r zu erfassenden Spannung proportionalen elektrischen Feld angeordnet ist, wobei dem elektro-optischen Element in
Richtung des Lichtstrahles ein Faraday-Rotator nachgeordnet ist, der dem Magnetfeld des zu messenden
hochgespannten Stromes ausgesetzt ist jedoch wird
bei dieser Einrichtung durch die zwe.mahge Änderung der Polarisation des Lichtstrahles e.ne e.nz.ge Meßgroße gewonnen, die dem Produkt aus zu messendem
Strom und zu messender Spannung proportional .st. Mit dem erfindungsgemäßen Meßwandler h.ngegen ^SS^^SSSS^ .Jf die
c!L™»f„JΓ Selbst schließen Wird das elektrische Feld
Spannung selbst schiieuerL w ro di
££äSS? ^£ Tlarisier-
Meßwandler kann der in unterschiedlicher untergebracht
S^^IIhAuin. den Lichtspannungssteuernden Elementen
^Liig unterzubringen, da sich
lichtwellenleiter in einem definier
deJ filSch. wenn der Lichtwellenetae
Spuk bildet, weil dann der
eine P einem ^
«™« s d damit auch bei verhält-5^^^ΑΑΓ
FeUtotirten noch eine
meßbare Drehung der Polarisationsebene des Lichtes meUDare urenung uci
βιη*"α ς , „us dem Lichtwellenleiter ist in einer un°.e Spule 'gj^^mxdamg v0™gsweise
ihre Längsachse in Achsnchmre 8 Es wefden
ri*tton«el)eiie des Lichtes
ausgenutzt, die zwischen der
Elektrode und Erdpoten- ^Kiber voraus, daß die jeweilige
Schtwellenleiter keinen Fremdfelde.ngn^uJe£t
st DieSe Voraussetzung wird in
nüssen Wetzt υ inen erfuUt sein
dann
da dort die Phasenabstände verhältnismäßig groß sind.
In vielen Fallen wird man einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Wandlers den Vorzug geben, bei der
die Spule aus dem Lichtwellenleiter in einer Durchführungsanordnung mit eingebetteten Steuerelektroden
untergebracht ist; in einer solchen Durchführungsanordnung ist die Spule vorteilhafterweise zwischen benachbarten Steuerelektroden angeordnet Um bei einer
derartigen Ausführung die Durchfuhrungsanordnung in üblicher Weise bemessen zu können, erscheint es vorteilhaft, die Lagen der Spule aus dem Lichtwellenleiter
zwischen den einzelnen Steuerelektroden unterzubringen, also die Spulen in einzelne Lagen aufzuteilen, die
dann entsprechend der Anordnung der Steuerelektroden gegeneinander versetzt in der Durchführungsan-
Ordnung liegen. Die einzelnen Lagen sind untereinander durch einen Lichtwellenleiter verbunden, zweckmäßigerweise aus einem durchgehenden Lichtwellenleiter
gewickelt Bei einer derartigen Ausführung des erfindungsgemäßen Meßwandlers liegen die einzelnen La- ao
gen der Spulen aus dem Lichtwellenleiter also in der Regel konzentrisch um die Achse der Durchfuhrungsanordnung.
In Abweichung von der eben behandelten Ausführung und Anordnung des Lichtwellenleiters in der as
Durchfuhrungsanordnung ist es auch möglich und kann auch vorteilhaft sein, den Lichtwellenletter des Meßfühlers in der Durchführungsanordnung mit eingebetteten
Steuerelektroden an diesen Elektroden entlang und zwischen jeweils zwei benachbarten Steuerelektroden
hindurchzuführen. Bei einer derartigen Führung des Lichtwellenleiters enthält dieser also Teiie, die sich parallel zur Längsachse der Durchführungsanordnung erstrecken und so angeordnet sind, daß der Lichtwellenleiter von elektrischen Feldlinien transversal durchsetzt
ist Es ergibt sich in diesem Falle eine mäanderähnliche Führung des Lichtwellenleiters in der Durchführungsanordnung.
Bei einem Material des Lichtwellenleiters, das eine nur geringe Drehung der Polarisationsebene des Liehtes in Abhängigkeit von der zu messenden Spannung
ergibt, erscheint es vorteilhaft, den Lichtwellenleiter
des Meßfühlers unter Bildung mehrerer zusammenhängender Toroidspulen um die einzelnen Steuerelektroden zu wickeln. Es ist dann eine erheblich größere Lan-
ge des Lichtwellenleiters dem elektrischen Feld ausgesetzt, und es wird eine größere Drehung der Polarisationsebene erreicht was zur Erzielung einer höheren
Meßgenauigkeit vorteilhaft ist
Die Erfindung läßt sich also bei kombinierten Wandlern mit sehr unterschiedlich ausgebildeten Durchführungsanordnungen anwenden. Dies gilt auch für eine
Durchführungsanordnung mit gewickelten Kondensatoren als spannungssteuernde Elemente; bei einer derartigen Durchführungsanordnung werden die Lichtwel-
lenleiter des Meßfühlers vorzugsweise in die Kondensatoren mit eingewickelt Bei einer Durchführungsanordnung mit Platten- oder Telierkondensatoren ist der
Lichtwellenleiter des Meßfühlers zwischen den Elektroden der Kondensatoren angeordnet
Zur Erzielung eines kombinierten Meßwandlers nach der Erfindung ist nicht nur die Anordnung des Lichtwellenleiters innerhalb der Durchführungsanordnung
möglich, sondern es läßt sich auch das Topf- oder Kopfgehäuse des Wandlers zur Unterbringung des
Lichtwellenleiters zum Zwecke der Spannungsmessung verwenden. Bei einem Kopfteil mit einer leitenden,
ringförmigen Schale zur Aufnahme des Stroinineßteils
und einem diese Schale timfassenden Kopfgehäuse läßt sich dies so durchführen, daß zwischen der Schale und
dem Kopfgehäuse der Lichtwellenleitcr des Meßfühlers angeordnet und so geführt ist daß er von den elektrischen Feldlinien transversal durchsetzt ist Der Lichtwellenleiter kann dabei in unterschiedlicher Weise geführt sein, beispielsweise kann er die ringförmige Schale an ihrem äußeren Umfang umfassen. Vorteilhafter
erscheint es jedoch, wenn der Lichtwellenleiter unter
Bildung einer Toroidspulle um die ringförmige Schale gewickelt ist
Das im Gehäuse eines Kopf- oder Topfteils untergebrachte Strommeßteil kann ebenfalls in unterschiedlicher Weise angeordnet und ausgebildet sein; beispielsweise kann bei einem Wandler in Kopfbsuweise in der
ringförmigen Schale in bekannter Weise eine übliche Sekundärwicklung mit Eisenkern untergebracht sein.
Mittels eines solchen Strommeßteils lassen sich dann Strommessungen für Verrechnungszwecke durchführen.
Besonders vorteilhaft erscheint es, wenn in der ringförmigen Schale des Kopfteils mindestens eine Spule
aus einem Lichtwellenleiiter untergebracht ist in dem
polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Primärleiter
in seiner Polarisationsebene gedreht wird Auf diese Weise läßt sich nämlich eine Information über den
Netzstrom gewinnen, und zwar sowohl für sehr niedrige Betriebsströme als auch für höchste Kurzschlußströme, ohne daß — wie bei klassischen Stromwandlern
mit Eisenkern — eventuelle Sättigungserscheinungen zu nichtlinearen Verzerrungen führen.
Kann auf die Möglichkeit der konventionellen Strommessung mittels Eisenkern für Verrechnungszwecke verzichtet werden, dann besteht im Rahmen
des erfindungsgemäßen Vorschlages die Möglichkeit, das Strommeßteil aus einer oder mehreren Wicklungen
aus einem Lichtwellenleiler zu bilden und durch die
Wicklungen den Primärleiter zu führen, so daß den
Lichtwellenleiter durchsetztes polarisiertes licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit vom Strom im
Primärleiter gedreht wird. Bei mehreren Lichtwellenleiter-Wicklungen lassen «ich mehrere gegebenenfalls
sich überlappende Strommeßbereiche mit hoher Ge nauigkeit erzielen, wobei im Betriebsstrommeßbereich
die Messung für Verrechnungszwecke und im Kurz schlußstrombereich die Messung für Schutzzwecke
wichtig ist Sind die Wicklungen aus dem Lichtwellenleiter vergossen und mit einem leitenden Außenbelag
versehen, dann wird der Lichtwellenleiter elektrisch völlig abgeschirmt und ist ausschließlich dem Magnetfeld ausgesetzt, das von dem Strom im Primärleiter erzeugt wird. Die Drehung der Polarisationsebene des
Lichtes in diesen Wicklungen ist dann ausschließlich ein Maß für den Strom durch den Primärleiter.
Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen kombinierten Meßwandlers mit einer oder mehreren Wicklungen aus einem Lichtwellenleiter zur Strommessung
ist auf Niederspannungspotential eine zusätzliche Auswerteeinrichtung vorhanden, in der die Drehung der
Polarisationsebene des Lichtes in dem Strom im Primärleiter proportionale elektrische, digitale oder analoge Meßgrößen umgeformt wird.
Bei dem erfindungsgernäßen kombinierten Meßwandler kann die Durchführungsanordnung selbst in
unterschiedlicher Weise ausgeführt seia Vorteilhaft erscheint es, wenn die Durchführungsaruordnung einen
Porzellan-Isolator aufweist der mit voi-zuckum»!«»· auf.
geschäumtem Silikongummi ausgegossen ist.
Es ist aber auch zweckmäßig, die Durchführungsanordnung in Gießharz-Vollverguß auszuführen.
Insbesondere bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Meßwandlers mit einem Strommeßteil mit einer
oder mehreren Wicklungen aus einem Lichtwellenleiter zur Strommessung ist es vorteilhaft, wenn die Durchführungsanordnung
einen aus Faserstoffen bestehenden Strunk mit dem Lichtwellenleiter des Meßfühlers
und dem Lichtwellenleiter enthält, der von und zur Wicklung zur Strommessung führt; dieser Strunk weist
eine Kunststoffumhüllung mit Schirmen auf. Eine derartige Durchführungsanordnung bietet den Vorteil, daß
sie in verhältnismäßig großen Längen relativ preiswert hergestellt werden kann, was für Durchführungsanordnungen
mit Porzellan-Isolatoren nicht gilt Porzellan-Isolatoren sind nämlich verhältnismäßig teuer, was
dazu fuhrt, daß bei einer Verwendung derartiger Isolatoren
für einen kombinierten Meßwandler für Höchstspannungsanlagen für beispielsweise 1500 kV die Kosten
allein für den Isolator sehr hoch sind.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 bis 3 drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
kombinierten Meßwandlers dargestellt.
Der in der F i g. 1 dargestellte kombinierte Meßwandler
besteht im wesentlichen aus einem Kopfteil t, einer Durcliführungsanordnung 2 und einem Sockelteil
3. Innerhalb der Durchfuhrungsanordnung 2 ist innerhalb eines Isolators 4 eine Spannungssteuerung 5 untergebracht
Die Spannungssteuerung 5 enthält mehrere Steuerelektroden 6, 7 und 8. die metallische Zylinder
darstellen. Wie die in der F i g. 1 linke Darstellung der Durchführungsanordnung 2 erkennen läßt ist ein Lichtwellenleiter
9 aus dem Sockelteil 3 kommend in Achsrichtung der Durchführungsanordnung 2 zunächst innen
an der Steuerelektrode 8 vorbeigeführt. Dann ist der Lichtwellenleiter 9 um das obere Ende 10 der
Steuerelektrode 8 herumgelegt und zwischen der Steuerelektrode 7 und 8 bis zum unteren Teil 11 der
Steuerelektrode 7 geführt. Von dort ist der Lichtwellenleiter 9 zunächst außen an der Steuerelektrode 7
vorbei- und dann zwischen der Steuerelektrode 6 und Steuerelektrode 7 hindurchgeführt. In gleicher Weise
ist der Lichtwellenleiter 9 auf der rechten Seite der Durchführungsanordnung 2 wieder heruntergeführt.
Dies ist jedoch in der F i g. 1 nicht dargestellt da mit dieser Figur auch noch eine andere Anordnung des
Lichtwellenleiters in der Durchführungsanordnung 2 erläutert werden soll.
Ein Lichtwellenleiter t2 kann nämlich innerhalb der
Durchführungsanordnung 2 auch so angeordnet sein, daß er einzelne Windungen 13 bildet, die konzentrisch
um die Langsachse der Durchführungsanordnung 2 angeordnet sind. Die Windungen 13 des Lichtwellenleiters
12 bilden mehrere Lagen, die so angeordnet sind, daß sie jeweils zwischen zwei Steuerelektroden 6 und 7
sowie 7 und 8 liegen.
Bei beiden Anordnungen des Lichtwellenleiters 9 bzw. 12 in der Durchführungsanordnung 2 ist dafür gesorgt,
daß der Lichtwellenleiter von elektrischen Feldlinien transversal durchsetzt ist so daß linear polarisiertes
Licht «iss vom Sockelteil 3 her den Lichtwellenleiter
durchläuft eine Drehung seiner Polarisationsebene erfährt die von der elektrischen Feldstärke und damit
von der Spannung am Primärleiter 14 abhängig ist.
In der Durchführungssnordnung 2 ist außerdem noch eine Ausleitung IS für das Strommeßteil 16 im Kopfgehäuse
1 vorgesehen.
Das Kopfteil 1 des in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Meßwandlers weist ein Kopfgehäuse 17 auf, das auf die Durchführungsanordnung
2 aufgesetzt ist. Das Kopfgehäuse 17 wird von dem Primärleiiter 14 durchsetzt Innerhalb
des Kopfgehäuses 17 befindet sich eine leitende, ringförmige Schale 18, die auf Niederspannungspotential
liegt. Innerhalb dieser ringförmigen Schale 18 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Sekundär-
ίο wicklung 19 mit Eisenkern sowie eine Wicklung 20 aus
einem Lichtwellenleiter untergebracht Sowohl die Enden der Sekundärwicklung 19 als auch die Enden der
Wicklung 20 aus dem Lichtwellenleiter sind durch die Durchführungsanordnung 2 nach Niederspannungspotential
geführt
Der in der F i g. 1 dargestellte kombinierte Meßwandler gestattet eine Messung des Stromes durch den
Primärleiter 14 in einem sehr großen Strombereich, da durch die Verwendung einer Wicklung 20 aus einem
»o Lichtwellenleiter Sättigungserscheinungen, die bei klassischen
Stromwandlern zu nichtlinearen Verzerrungen führen können, nicht auftreten können. Mit Hilfe der
Sekundärwicklung 19 mit Eisenkern lassen sich außerdem Strommessungen für Verrechnungszwecke durch-
a5 führen. Außerdem kann durch den Lichtwellenleiler 9
bzw. 12 innerhalb der Durchführungsanordnung 2 eine Messung der Spannung am Primärleiter 14 vorgenommen
werden. Die das linear polarisierte Licht erzeugende Lichtquelle sowie die Auswerteeinrichtungen zur
Umsetzung der Polarisationsebenendrehungen des Lichtes in elektrische Meßgrößen sind bei dem erfindungsgemäßen
kombinierten Wandler vorzugsweise in einem Schaltkasten 2t am Sockelteil 3 untergebracht.
Die Auswerteeinrichtungen können dabei beispielsweise in einer Weise ausgeführt sein, wie dies in der deutschen
Offenkgungsschrift 1 903 828 beschrieben ist.
Das in der F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eiaes erfindungsgemäß ausgebildeten Meßwandlers besteht
wiederum aus einem Kopfteil 22. einer Durchführungsanordnung 23 und einem Sockelteil 24. Die
Durchführungsanordnung 23 weist einen Porzellan-Isolator 25 auf, in dem eine Spannungssteuerung 26 untergebracht
ist
Das Kopfteil 22 ist bis auf die Anordnung eines Lichtwellenleiters 27 genauso aufgebaut wie das Kopfteil 1 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1. Während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Lichtwellenleiter 9 bzw. 12 zur Spannungsmessung innerhalb der Durchführungsanordnung 2 untergebracht ist. ist der Lichtwellenleiter 27 zum Zwecke der Spannungsmessung bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unter Bildung einer Toroidspule um eine ringförmige Schale 28 angeordnet Da die Schale 28 geer de«, ist, liegt zwischen dieser Schale 28 und einem Ge häuse 29 die Spannung an dem das Kopfteil 22 durch setzenden Primärleitung 30, und es herrscht in den Raum zwischen der Schale 28 und dem Kopfgehäuse 2. eine entsprechende elektrische Feldstärke. Demzufolg wird linear polarisiertes Licht in dem Lichtwellenleite 27 in Abhängigkeit von dieser Spannung in seiner PoIa risationsebene gedreht In einer Auswerteeinrichtun in einem nicht dargestellten Schaltkasten am Sockelte 24 kann daraus eine elektrische Größe gewonnen wei den, die der zu messenden Spannung proportional is Das Strommeßteil kann genauso aufgebaut sein, wie < im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 1 e läutert worden ist.
Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbc
Das Kopfteil 22 ist bis auf die Anordnung eines Lichtwellenleiters 27 genauso aufgebaut wie das Kopfteil 1 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 1. Während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Lichtwellenleiter 9 bzw. 12 zur Spannungsmessung innerhalb der Durchführungsanordnung 2 untergebracht ist. ist der Lichtwellenleiter 27 zum Zwecke der Spannungsmessung bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unter Bildung einer Toroidspule um eine ringförmige Schale 28 angeordnet Da die Schale 28 geer de«, ist, liegt zwischen dieser Schale 28 und einem Ge häuse 29 die Spannung an dem das Kopfteil 22 durch setzenden Primärleitung 30, und es herrscht in den Raum zwischen der Schale 28 und dem Kopfgehäuse 2. eine entsprechende elektrische Feldstärke. Demzufolg wird linear polarisiertes Licht in dem Lichtwellenleite 27 in Abhängigkeit von dieser Spannung in seiner PoIa risationsebene gedreht In einer Auswerteeinrichtun in einem nicht dargestellten Schaltkasten am Sockelte 24 kann daraus eine elektrische Größe gewonnen wei den, die der zu messenden Spannung proportional is Das Strommeßteil kann genauso aufgebaut sein, wie < im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 1 e läutert worden ist.
Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbc
409537/1
spiel ist ein Lichtwellenleiter 31 ähnlich wie in der F i g. 1 bereits dargestellt innerhalb einer Spannungssteuerung 32 derart geführt, daß den Lichtwellenleiter
31 durchsetzendes, linear polarisiertes Licht eine Drehung seiner Polarisationsebene erfährt, die der Span-
nung am Primärleiter 33 proportional ist. In einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung kann dann eine Sekundärgröße gewonnen werden, die der Spannung am
Primärleiter 33 proportional ist.
Die Strommessung erfolgt bei dem Ausführungsbei- xo spiel nach F i g. 3 mittels einer Wicklung 34 aus einem
Lichtwellenleiter 35; die Wicklung 34 wird von dem Primärleiter 33 durchsetzt, so daß der Lichtwellenleiter
35 in longitudinaler Richtung von einem Magnetfeld durchsetzt ist, das dem Strom im Primärleiter 33 proportional ist Die Wicklung 34 ist vorzugsweise vergossen, beispielsweise mit Silikongummi, und mit einem
leitenden Außenbelag 36 versehen. Durch diesen Außenbelag 36 ist sichergestellt, daß die Wicklung 34
elektrisch völlig abgeschirmt ist und nur vom Magnetfeld beeinflußt wird. Linear polarisiertes licht, das den
Lichtwellenleiter 35 der Wicklung 34 durchsetzt, wird daher in seiner Polarisationsebene nur in Abhängigkeil
vom Magnetfeld gedreht, das von dem Strom durch den Primärleiter 33 erzeugt wird.
Sowohl der Lichtwellenleiter 31 zur Spannungsmessung als auch der Lichtwellenleiter 35 zur Strommessung sind zu einem Sockelteil 37 geführt, in dem sich
nicht dargestellte Auswerteeinrichtungen befinden.
Mit der Erfindung wird ein kombinierter Meßwand ler vorgeschlagen, der sich ohne wesentliche konstruk
tive Änderungen aus Einzelteilen bekannter Einzel wandler herstellen läßt
Claims (21)
1. Αϊ» Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehender kombinierter Meßwandler mit S
einem einen Primärleiter aufnehmenden und ein StrommeBteil enthaltenden Gehäuse, das sich Ober
oder unter einer Durchführungsanordnung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßfühler aus einem Lichtwellenleiter in einem von der
Spannung hervorgerufenen elektrischen Feld im Gehäuse und/oder in an sich bekannter Weise in
der Durchführungsanordnung so untergebracht ist, daß ihn durchsetzendes polarisiertes Licht eine von
der Höhe der Spannung abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt, und daß auf Niederspannungspotential in an sich bekannter Weise eine
Auswerteeinrichtung angeordnet ist, in der das polarisierte Licht in eine der Spanning proportionale
elektrische Meßgröße umgesetzt wird. ao
Z Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers
zwischen spannungssteuernden Elementen der Durchführungsanordnung angeordnet ist
3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers eine Spule bildet
4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus dem Lichtwellenleiter in
einer ungesteuerten Durchführungsanordnung derart untergebracht ist, daß ihre Längsachse in Achsrichtung der Durchführungsanordnung verläuft
5. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen der Spule aus
dem Lichtwellenleiter zwischen den einzelnen Steuerelektroden untergebracht sind.
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtwellenleiter
des Meßfühlers in einer Durchführungsanordnung mit eingebetteten Steuerelektroden an den Steuerelektroden entlang und zwischen jeweils benachbarten Steuereiektroden hindurchgeführt ist
7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers
unter Bildung mehrerer zusammenhängender Toroidspulen um die einzelnen Steuerelektroden gewickelt ist.
8. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtwellenleiter
des Meßfühlers bei einer Durchführungsanordnung mit gewickelten Kondensatoren als spannungssteuernde Elemente in die Kondensatoren miteingewikkelt ist
9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtwellenleiter
des Meßfühlers bei einer Durchführungsanordnung mit Platten- oder Tellerkondensatoren als spannungssteuernde Elemente zwischen den Elektroden
der Kondensatoren angeordnet ist
10. Wandler nach einem der vorangehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet daß bei einem ein
Kopfteil bildenden Gehäuse mit einer leitenden ringförmigen Schale zur Aufnahme des Strommeßtcils und einem diese Schale umfassenden Kopfgehäuse der Lichtwellenleiter des Meßfühlers zwi-
sehen der Schale und dem Kopfgehäuse angeordnet und so geführt ist, daß er von den elektrischen Feldlinien transversal durchsetzt ist ., ,,
11. Wandler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers
eine auf die ringförmige Schale aufgewickelte Toroidspule bildet
12. Wandler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß das Strommeßteil innerhalb
der ringförmigen Schale mindestens eine übliche Sekundärwicklung mit Eisenkern enthält
13. Wandler nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet daß in der ringförmigen Schale mindestens eine Spule aus einem Lichtweilenleiter untergebracht ist i~· dem polarisiertes
Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stroms im Primärleiter in seiner
Polarisationsebene gedreht wird.
14. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das Strommeßteil im
Kopfteil aus einer Wicklung aus einem Lichtwellenleiter besteht und daß durch die Wicklung der Primärleiter geführt ist so daß den Lichtwellenleiter
durchsetzendes polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit vom Strom im Primärleiter gedreht wird (F i g. 3).
15. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß bei einem ein Topfteil
bildenden Gehäuse mit einer den Primärleiter darstellenden oder enthaltenden Schale und einem diese Schale umfassenden Topfgehäuse der Lichtwellenleiter des Meßfühlers zwischen der Schale und
dem Topfgehäuse angeordnet und so geführt ist, daß er von den elektrischen Feldlinien transversal
durchsetzt ist
16. Wandler nach Anspruch 15, dadurch gekennsieicbnet daß die Schale mit einem Üchtwellenleiter
so umgeben ist daß ihn durchsetzendes polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stroms im Primärleiter in
seiner Polarisationsebene gedreht wird.
17. Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet daß die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter vergossen und mit einem leitenden Außenbelag versehen ist
18. Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß auf Niederspannungspotential eine zusätzliche Auswerteeinrichtung vorhanden ist in der die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes in eine dem Strom im Primärleiter
proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird
19. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Durchführungsanordnung einen Porzellan-Isolator aufweist der mit vorzugsweise aufgeschäumtem Silikongummi ausgegossen ist
20. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet daß die Durchführungsanordnung in Gießharz-Vollverguß ausgeführt ist.
21. Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet daß die Durchführungsanordnung einen aus Faserstoffen bestehenden Strunk
mit den Licht Wellenleitern enthält und eine den Strunk umgebende Kunststoffumhüllung mit Schirmen aufweist
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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