互感器的結構和工作原理(1)-資料下載頁
2024-11-25 20:33本頁面
【正文】 點，其主要缺點如下： （ 1）電壓等級越高，其制造工藝越復雜，可靠性越差，造價越高。 （ 2）帶導磁體鐵芯易產生磁飽和及鐵磁諧振，且有動態(tài)范圍小、使用頻帶窄等缺陷。 第三節(jié) 光電式互感器的結構和原理 第三節(jié) 光電式互感器的結構和原理 自 20世紀 60年代以來，一些科技發(fā)達國家已在研究一種新型的互感器，利用光學技術、光纖傳感技術開發(fā)研制出光電式電壓互感器（ OTV）、光電式電流互感器（ OTA）以及組合式光電互感器（ OMU）。它們具有傳統(tǒng)互感器不可比擬的優(yōu)點。 光電式互感器優(yōu)點： （ 1）體積小，重量輕； （ 2）價格低，測量精度高； （ 3）不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁諧振等問題； （ 4）暫態(tài)響應范圍大，頻率響應范圍寬； （ 5）抗電磁干擾性能好； （ 6）沒有因充油而產生易燃、易爆炸等危險； （ 7）便于向數(shù)字化、微機化方向發(fā)展。 第三節(jié) 光電式互感器的結構和原理 第三節(jié) 光電式互感器的結構和原理 一、 光電式電壓互感器（ OTV） 二、 光電式電流互感器（ OTA） 三、 組合式光電互感器（ OMU） 一、光電式電壓互感器 （ OTV） 1．基于電光效應的電壓互感器 某些晶體在沒有外電場作用時，其各向同性，光率體為一圓球體。在外電場作用下，導致其入射光折射率改變，這種效應就是光學的 Pockels效應。 其表達式為 這種折射率的變化將使某一方向入射晶體的偏振光產生的電光相位延遲，且延遲量與外加電場強度成正比。 測量光的折射率通常是通過干涉法進行間接測量，其基本結構主要由傳感頭、信號傳輸光纖和測量系統(tǒng)組成，如圖 428所示。 KEn ??一、光電式電壓互感器 （ OTV） 圖 429所示為 BGO光纖電壓傳感頭的工作原理和結構。它由起偏器、 l/4入波片、 BGO晶體、檢偏器構成。 光纖傳輸?shù)淖匀还饨浲哥R準直，由起偏器變成線偏振光，經 1/4入波片將偏振光再變成圓偏振光。由于加在 BGO晶體上的電壓或電場的作用，這個圓偏振光又變成橢圓偏振光，經檢偏器檢偏后的光信號，其強度受到交流電壓或電場的調制。因此，加在 BGO上的電信號就可以通過檢測光信號來測量。 一、光電式電壓互感器 （ OTV） 2．基于逆壓電效應的 OTV 當壓電晶體受到外加電場作用時，晶體除了產生極化現(xiàn)象外，同時形狀也產生微小變化即產生應變，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應。 利用逆壓電效應引起晶體形變轉化為光信號的調制并檢測光信號，則可實現(xiàn)電場（或電壓）的光學傳感。其結構如圖 430所示。 一、光電式電壓互感器 （ OTV） 這種傳感器僅采用石英晶體作為敏感器件，晶體圓柱表面纏繞橢圓芯雙模光纖。當交流電壓施加在晶體上時，引起晶體的交變形變，這種形變由橢圓形雙模光纖感知，光纖的兩種空間模式（即 LP01和 LP11）在傳播中經過調制的光學相位差通過相關干涉法測量得到。 一、光電式電壓互感器 （ OTV） 3．基于分壓效應的 OTV 分壓效應的 OTV結構如圖 431所示。母線電壓經電容器串聯(lián)而取得分壓，經傳感器的 Pockels晶體，把電信號轉換為光信號，光信號由光纖傳送至信號處理器，把光信號轉換為電信號，輸出電壓值。 一、光電式電壓互感器 （ OTV） 二、光電式電流互感器 （ OTA） l．基于 Faraday效應的 OTA OTA的工作原理基于磁光效應（法拉第旋光效應）。它是指物質中傳輸光的偏振面因受到外加磁場作用而產生旋轉的現(xiàn)象。線性偏振光通過置于磁場中的法拉第旋光材料后，若磁場的方向與光的傳播方向平行，則出射線性偏振光與入射線性偏振光的偏振平面將產生旋轉角 θ ，其值滿足 θ ＝ μ UdHL 圖 432所示為一種 OTA的基本結構示意圖。 ? 在圖 432中，光源發(fā)出的光通過光纖引至起偏器，經起偏器后變?yōu)榫€性偏振光，然后通過法拉第旋光器件，光產生一定的旋轉角 θ ，檢偏器可以測出 θ ,光電檢測器將光信號轉變?yōu)殡娦盘枴? 二、光電式電流互感器 （ OTA） 2．混合式電流互感器 該型互感器的傳感頭不是光學元件，而是采用空心繞組。圖 433所示是空心繞組的結構和它的等效電路圖。 二、光電式電流互感器 （ OTA） 空心繞組由導線繞在非導磁的環(huán)形骨架上，骨架平均半徑為 r，截面積為 S，二次輸出電壓為 E2，一次導線穿過空心繞組。由于骨架采用的是非導磁材料，等效電路中的互感 M值因導磁率低而較小，負載電抗值較大。 根據(jù)電磁感應定律可得 MdtdiME ?????2二、光電式電流互感器 （ OTA） 三、組合式光電互感器 （ OMU） 組合式光電互感器是把前述光電電壓互感器的 Pockels晶體縱向電光效應和光電電流互感器的火石玻璃 Faraday磁光效應組合而成。其結構見圖 434所示。 電壓和電流傳感器置于充滿 SF6氣體的復合瓷套內，復合瓷套由起支柱作用的玻璃纖維筒和硅橡膠傘裙組成。
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