DE2131225A1 - Aus stromwandler- und spannungswandlereinheit bestehender kombinierter messwandler - Google Patents

Aus stromwandler- und spannungswandlereinheit bestehender kombinierter messwandler

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DE2131225A1
DE2131225A1 DE19712131225 DE2131225A DE2131225A1 DE 2131225 A1 DE2131225 A1 DE 2131225A1 DE 19712131225 DE19712131225 DE 19712131225 DE 2131225 A DE2131225 A DE 2131225A DE 2131225 A1 DE2131225 A1 DE 2131225A1
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/34Combined voltage and current transformers
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Aus Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehender kombinierter Meßwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehenden kombinierten Meßwandler mit einem einen Prirnärleiter aufnahmenden und ein Strommeßteil enthaltenden Gehäuse, das sich über oder unter einer Durchführungsanordnung befindet.
  • Kombinierte Meßwandler sind seit langem bekannt. Zu einem Teil bestehen sie aus einer induktiven Stromwandlereinhet und aus einer induktiven Spannungswandlereinheit und zu einem weiteren Teil aus einer induk-tiven Stromwandlereinheit und aus einer kapazitiven Spannungswandlereinheit.
  • Neben diesen klassisch zu nennenden kombinierten Meßwandlern sind andere Kombinationswandler bekannt, bei denen die Stromwandlereinheit nicht nach dem transformatorischen Prinzip arbreitet. So ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 1 538 092 eine aus Stromwandler und kapazitivem Spannungswandler bestehende Meßgruppe beschrieben, bei der innerhalb des kapazitiven Teils des Spannungswandlers ein Durchgang freigelassen ist, über den eine drahtlose Strommeßwertübertragung zwischen dem Kopfteil und dem Sockelteil erfolgen kann; im Kopfteil befindet sich nämlich eine Sendeeinrichtung, von der aus zur Niederspannungsseite Signale gesendet werden, die Aufschluß über die Größe des Stromes auf der Hochspannungsseite geben. Im Empfangsteil wird aus der übertragenen Größe eino Meßgroße gebildet, die mit der üblichen Sekundärgröße von als Stromwandler arbeitenden Meßtransformatoren vergleicElbar i-st.
  • Die bekannten kombinierten Ne ßwan dl er stellen Sonderausführungen von Meßwandlern dar, die sich in ihren Aufbau sowohl von Stromwandler- als auch von Spannungswandlerausführungen wesentlich unterscheiden. Dies führt zu einer verhältnismäßig großen Zahl von unterschiedlichen Einzelteilen und zu einer aufwendigen Fertigung.
  • Der .Erfindung liegt daher zunächst die Aufgabenstellung zugrunde, einen kombinierten Meßwandler zu schaffen, der woitgehend aus den Bauteilen zusamrnengesetzt werden kann, die bei der herstellung von Einzelwandlern sowieso benötigt werden.
  • Diese Aufgabe ist bei einem kombinierten Meßwandler der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß ein Meßfühler aus einem Lichtwellenleiter in einem von der Spannung hervorgerufenen elektrischen Feld irn Gehäuse und/oder 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 Nie derspannungspo t ential eine Auswerte e ini4 ohtung angeordnet ist, in der das polarisierte Licht in eine dSr Spannung proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird.
  • Durch eine derartige Ausführung eines kombinierten Meßwandlers läßt sich beispielsweise ein herkömmlicher Stromwandler ohne wesentliche konstruktive Änderungen zu einem kombinierten Meßwandler ausgestalten, da der als Meßfühler wirkende Licht;« wellenleiter in Bereichen des Wandlers angeordnet werden kann die aus Isolationsgründen ungenutzt bleiben müssen oder die zur Bildung eines Dielektrikums dienen. Da ein Lichtwellenleiter aus Isolationsmaterial besteht, kann er in diesen Bei reichen untergebracht werden, ohne daß sich Störungen der Funktionsweise ergeben.
  • Sofern im Rahmen der Erfindung von Lichtwellenleitern die Rede ist, so sind damit insbesondere Index-Gradient-Leiter, Gradietltenfasern und unter der Handelsbezeichnung "SELFOC-GUIDE" bekannte Lichtleiter gemeint. Lichtwellenleiter können linear polarisiertes Licht führen, ohne daß die Polarisation des Lichtes zerstort wird. Werden diese Lichtwellenleiter von einer elektrischen Feldstärke in transversaler Richtung beaufschlagt, dann tritt - wenn dem Lichtwellenleiter linear polarisiertes Licht zugeführt wird - eine Drehung der Polarisationsebene in Abhängigkeit von der jeweiligen elektrischen Feldstärke ein, Da die elektrische Feldstärke der elektrischen Spannung proportional ist, läßt sich aus der Drehung der Polarisationsebene auf die Höhe der Spannung selbst schließen. Wird das elektrische Feld von der zu messenden-Spannung erzeugt, dann ist die Drehung der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichtes ein Naß fiir den Augenblickswert der jeweils zu messenden Spannung.
  • Bei dem erfindun£sgemäßen Meßwandler kann der Lichtwellenleiter des MeßfüJers in unterschiedlicher Weise i.n der Durchführungsanordnung untergebracht sein. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, den Lichtwellenleiter zwischen spannungssteuernden Elementen der Durchführungsanordnung unterzubringen, da sich in (iiosem Fal.le der Lichtwellenleiter in einem definierten elektrischen Feld befindet.
  • Vorteilhaft erscheint es auch, wenn der Lichtwellenleiter des Meßfühlers eine Spule bildet, weil dann der Lichtwellenleiter über eine größere Lange einem elektrischen Feld ausgesetzt ist und damit auch bei verhältnismäßig kleinen elektrischen Feldstärken noch eine meßbare Drehung der Polarisationsebene des Lichtes eintritt.
  • Die Spule aus dem Lichtwellenleiter ist in einer ungesteuerten Durchführungsanordnung vorzugsweise derart untergebracht, daß ihre Längsachse in Achsrichtung der Durchführungsanordnung verläuft. Es werden dann zur Drehung der Polarisationsebene des Lichtes die elektrischen Feldlinien ausgenutzt, di.e zwisehen der an Hochspannung liegenden Elektrode und Erdpotential verlaufen. Dies setzt aber voraus, daß die jeweilige Spule aus dem Lichtwellenleiter keinen Fremdfeldeinflüssen ausgesetzt ist. Biege Voraussetzung wird in Höchstspannungsanlagen im allgemeinen erfüllt sein, da dort die Phasenabstände verhaltnismäßig groß sind.
  • In vielen Fällen 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 Dürchführungsanordnung ist die Spule vorteilhafterweise zwischen benachbarten Steuerelektroden angeordnet. Um bei einer derartigen Ausftthrung die Durchführungsanordnung 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 Durchführun.gsanordnung liegen. Die einzelnen Lag<n sind untereinander durch einen Lichtwellenleiter verbunden, zweckmäßigerweise aus einem durchgehenden Lichtwellenleiter gewickelt. Bei einer derartigen Ausführung des erfindungsgemäßen Meßwandlers liegen die einzelnen Lagen der Spulen aus dem Lichtwellenleiter also in der Regel konzentrisch um die Achse der Durchführungsanordnung.
  • In Abweichung von der eben behandelten Ausführung und Anordnung des Lichtwellenleiters in der Durchführungsanordnung ist es auch möglich irnd kann auch vorteilhaft sein, den Licht wellenleiter 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 elso Teile, die sich parallel zur Längsachse der Durchführungsanordnung erstrecken und so anneordnet 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 einen Nteral des Lichtwellenleiters, , das eine nur geringe Drehung der Polarisationsebene des Lichtes in Abhängigkeit von der zu messenden Spannung ergibt, erscheint es vorteilhaft, den Lichtwellenleiter des Meßfühlers unter Bildung mehrerer zusammenbängender Toroidspulen um die einzelnen Steuerelektroden zri wickeln. Es ist dann eine erheblich größere Länge des Lichtwellenleiters dem elektrischen Feld ausgesetzt, und es wird eine größere Dreht der Polarisationsebene erreicht, was zur Erzielung einer höheren Meßgenauigkeit vorteilhaft ist.
  • Die Erfindung lcßt sich also bei kombinierten Wandlern mit sehr unterschiedliche ausgebildeten Durchführungsanordnungen anwenden. Dies gilt auch für eine Durchführungsanordnung mit gewickelten Kondensatoren als spannungssteuernde Elemente; bei einer derartigen Durchführungsanordnung werden die Lichtwellenleiter des Meßfühlers vorzugsweise in die Kondensatoren miteingewickelt. Bei einer Durchführungsanordnung mit Platten-oder Tellerkondensatoren 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 des 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 Strommeßteiles und einem diese Schale umfassenden Kopfgehäuse läßt sich dies so durchführen, daß zwischen der Schale und dem Kopfgehäuse der Lichtwellenleiter des IvIeßftil!lers 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 Toroidspule um die ringförmige Schale gewickelt ist.
  • Das im Gehäuse eines Kopf- oder Topfteiles untergebrachte Strommeßteil kann ebenfalls in unterschiedlicher Weise angeordnet und ausgebildet sein; beispielsweise karn bei einem Wandler in Kopfbauweise in der ringförmigen Schale in bekannter Weise eine üblichc Sekundärwicklung mit Eisenkern untergebracht sein. Mittels eines solchen Strommeßteiles lassen sich dann Strommessungen für Verrechnungszwecke durchführen.
  • Besonders vorteilhaft erscheint es, wenn in der ringförmigen Schale des Kopfteiles mindestens eine Spule aus einen Lich-twellenleiter untergebracht ist, in dem polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Primäleiter in seiner Polarisationsebene gedreht wird. Auf diese Weise läßt sich nämlich eine Information über den Netzstrom gewinnen, und zwar so@ohl für sehr niedrige Betriebsströme als auch für höchste Kurzschlußströme, ohne daß - wie bei klassischen Stromwandlern mit Eissenkern - eventuelle Sättigungserscheinungen zu nichtlinearen Verzerrungen führen.
  • Kann auf die Möglichkeit der konventionellen Strommessung mittels Eisenkern für Verrochnungszwecke verzichtet werden, dann besteht im Rahmen des erfindungsgemäßen Vorschlages die Möglichkeit, das Strommeßteil aus einer oder mehreren Wicklungen aus einem Lichtwellenleiter zu bilden und durch die Wicklungen den Prilnarleiter zu führen, so daß den Lichiwellenleiter durchsetztes polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit vom Strom im Primärleiter gedreht wird. Bei mehreren Lichtwellenleiter-Wicklungen lassen sich mehrere gegenenfalls sich überlappende Strommeßbereiche mit hoher Gcnauigkeit erzielen, wobei im Betriebsstrommeßbereich die Messung für Verrechnungszwecke und im Kurzschlußstrombereich die Messung für Schlutzzwecke wichtig ist. Sind die Wicklungen aus dem Lichtwellenleiter vergrossen 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 Wicklung 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 ungeformt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen kombinierten Meßwandler kann die Durchführungsanordnung selbst in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Vorteilhaft erscheint es, wenn die Durchführungsanordnung einen Porzellan-Isolator aufweist, der mit vorzugsweise aufgesehäumtem 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 Wbklung 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 führt, daß bei einer Verwendung derartiger Isolatoren für einen kombinierten Meßwandler für Hochstspannungsanlagen für beispielsweise 1500 kV die Kosten allein für den Isolator sehr hoch sind.
  • Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 3 drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen kombinierten Meßwandlers dargestellt.
  • Der in der Figur 1 dargestellte kombinierte Meßwandler besteht im wesentlichen aus einem Kopfteil 1, einer Durchführungsanordnung 2 und einem Sockelteil 3. Innerhalb der Durchführungsanordnung 2 ist innerhalb eines Isolators 4 eine SparnLungsrteuerung 5 untergebracht. Die Spannungssteuertmg 5 enthält mehrere Steuerelektroden 6, 7 und 8, die metalli-che Zylinder darstellen. Wie die in der Figur 1 linse 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 Ende II 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 Figur 1 nicht dargestellt, da mit dieser Figur auch noch eine andere Anordnung des Lichtwellenleiters in der Durchführungsanordnung 2 erläutert werden soll.
  • Ein Lichtwellenleiter 12 kann nämlich innerhalb der Durchführungsanordnung 2 auch so angeordnet sein, daß er einzelne Windungen 13 bildet, die konzentrisch um die Längsachse 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, das 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 Durchführungsanordnung 2 ist außerdem noch eine Ausleitung 15 für das Strommeßteil 16 im Kopfgehäuse 1 vorgesehen.
  • Das Kopfteil 1 des in der Figur 1 dargestellten Ausführungs beispiels des erfindungsgemäßen MeBwandlers weist ein Kopfgehäuse 17 auf, das auf die Durchführungsanordnung 2 aufgesetzt ist. Das Kopfgehäuse 17 wird von dem Primärleiter 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 Ausfuhrungsbeispiel eine Sekundarwicklung 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 Figur 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 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 durchführen. Außerdem kann durch den Lichtwellenleiter 9 bzw. 12 innerhalb der Durchfilhrungsanordnung 2 eine Messung der Spannung am Primärleiter 14 vorgenommen werden. Die das linear polarisierte Licht erzeugende Lichtquelle sowie die Auswerteeinrichtungen zur Umsetziing der Poiarisationsebenendrehungen des Lichtes in elektrische Meßgrößen sind bei dem erfindungsgemäßen kombinierten Wandler vorzugsweise in einem Schaltkasten 21 am Sockelteil 3 untergebracht. Die Auswertecinrichtungen können dabei beispielsweise in einer Weise ausgeführt sein, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 1 903 828 beschrieben ist.
  • Das in der Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Meßwandlers besteht wiederum aus einen Kopfteil 22, einer Durchführungsanordnung 23 und einem Sockelteil 24. Die Durchführungsanordnung 23 weist eten 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 Ausfiihrungsbeispiel nach Figur 1. Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 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 Figur 2 unter Bildung einer Toroidspule um eine ringförmige Schale 28 angeordnet. Da die Schale 28 geerdet ist, liegt zwischen dieser Schale 28 und einem Gehäuse 29 die Spannung an dem das Kopfteil 22 durchsetzenden Primärleiter 30, und es herrscht in dem Raum zwischen der Schale 28 und dem Kopfgehäuse 29 eine entsprechende elektrische Feldstärke. Demzufolge wird linear polarisiertes Licht in dem Lichtwellenleiter 27 in Abhängigkeit von dieser Spannung in seiner Polarisationsebene gedreht. In einer Auswerteeinrichtung in einem nicht dargestellten Schaltkasten am Sockelteil 24 kann daraus eine elektrische Größe gewonnen werden, die der zu messenden Spannung proportional ist. Das Strommeßteil kann genauso aufgebaut sein, wie es im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 1 erläutert worden ist.
  • Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Lichtwelleleiter 31 ähnlich wie in der Figur 1 bereits dargestellt innerhalb einer Spannungssteuerung 32 derart gefüiirt daß den Lichtwellenleiter 31 durchsetzendes, linear polarisiertes Licht eine Drehung seiner Polarisationsebene erfährt, die der Spannung 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 Ausführungsbeispiel nach Figur 3 mittels einer Wicklung 34 aus einem Liclitwellenleiter 35; die Wicklung 34 wird von dem Primärleiter 33 setzt, so daß der Lichtwellenleiter 35 in longitudinaler Richttrng 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 Abhängigkeit vom Magnetfeld gedreht, das von dem Strom durch den Primärleiter 33 erzeugt wird.
  • Sowohl der Lichtwellenleiter 31 zur SpannungsruesEullg als auch der Lichtwellenleiter 35 zur Strommessung sind zu einem Sockelteil 37 geführt, in dem sich nicht dargestellte Auswerteeinrichtungen befinden.
  • Ilit der Erfindung wird ein kombinierter Meßwandler vorgeschlagen, der sich ohne we sentli ehe konstruktive Ä Änderungen aus Einzelteilen bekannter Einzelwandler herstellen läßt.
  • 3 Figuren 22 Ansprüche

Claims (22)

  1. Patentansprüche 1. Aus Stromwandler- und Spannungswandlereinheit bestehender kombinierter Meßwandler mit einem einen Primärleiter aufnehmenden und ein Strommeßteil enthaltenden Gehäuse, das sich über 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 der Durchführungsanordnung so untergebracht ist, daß ihn durchsetzendes polarisiertes Licht eine von der Höhe der Spannung abhängige Drehung seiner Polarisationsebene erfährt, undaß auf Niederspannungspotential eine Auswerteeinrichtung angeordnet ist, in der das polarisierte Licht in eine der Spannung proportionale elektrische Meßgröße umgesetzt wird.
  2. 2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers zwischen spannungssteuernden Elementen der Durchführungsanordnung angeordnet ist.
  3. 3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers eine Spule bildet.
  4. 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. 5. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus dem Lichtwellenleiter in einer Durchführungsanordnung mit eingebetteten Steuerelektroden zwischen benachbarten Steuerelektroden angeordnet ist.
  6. 6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der Spule aus dem Lichtwellenleiter zwischen den einzelnen Steuerelektroden untergebracht sind.
  7. 7. 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 Steuerelektroden hindurchgeführt ist.
  8. 8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers unter Bildung mehrerer zusammenhängender Toroidspulen um die einzelnen Steuerelektroden gewickelt ist.
  9. 9. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers bei einer DurchfUhrungsanordnung mit gewickelten Kondensatoren als spannungssteuernde Elemente in die Kondensatoren miteingewickelt ist.
  10. 10. 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.
  11. 11. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ein Kopfteil bildenden Gehäuse mit einer leitenden ringförmigen Schale zur Aufnahme des Strommeßteiles und einem diese Schale umfassenden Kopfgehäuse der Lichtwellenleiter des Meßfühlers zwischen der Schale und dem Kopfgehäue angeordnet und so geführt ist, daß er von den elektrischen Feldlinien transversal durchsetzt ist.
  12. 12. Wandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter des Meßfühlers eine auf die ringförmige Schale aufgewickelte Toroidspule bildet.
  13. 13. Wandler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßteil innerhalb der ringförmigen Schale mindestens eine übliche Sekundärwicklung mit Eisenkern enthält.
  14. 14. Wandler nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der ringförmigen Schale mindestens eine Spule aus einem Lichtwellenleiter untergebracht ist, in dem polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Primärleiter in seiner Polarisationsebene gedreht wird.
  15. 15. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
  16. 16. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
  17. 17, Wandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale mit einem Lichtwellenleiter so umgeben ist, daß ihn durchzetzendes polarisiertes Licht in seiner Polarisationsebene in Abhängigkeit von der Größe des Stromes im Primärleiter in seiner Polarisationsebene gedreht wird.
  18. 18. Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus dem Lichtwellenleiter vergossen und mit einem leitenden Außenbelag versehen ist.
  19. 19. Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf Niederspannungspotential eine zusätzliche Auswerteeinrichtung vorhanden ist, in der die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes in eine dem Strom im Primärleiter proportionaldelektrische Meßgröße umgesetzt ird.
  20. 20. Wandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsanordnung einen Porzellan-Isolator aufweist, der mit vorzugsweise aufgeschäumtem Silikongummi ausgegossen ist.
  21. 21. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsanordnung in Gießharz-Vollverguß ausgeführt ist.
  22. 22. Wandler nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungsnordnung einen aus Faserstoffen bestehenden Strunk mit den Lichtwellenbiten enthält und eine den Strunk umgebende Kunststoffumhüllung mit Schirmen aufweist.
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