Оптические датчики тока Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ТОКА

'Галимова Айсылу Рафисовна - студент;

2Абзалилова Юлия Рамилевна - студент, кафедра информационно-измерительной техники, факультет авионики, энергетики и инфокоммуникаций, Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа

Аннотация: в статье рассматриваются волоконно-оптические датчики тока, основанные на эффекте Фарадея. Автором поясняется суть эффекта Фарадея, применение. Рассматриваются достоинства и недостатки волоконно-оптических датчиков тока. В статье был осуществлен обзор современных фирм-производителей оптических датчиков тока. На основе показателей датчиков различных компаний была составлена сравнительная характеристика. По данным сравнительной характеристики можно более четко представить основные направления в улучшении показателей волоконно-оптических датчиков тока.

Ключевые слова: эффект Фарадея, волоконно-оптические датчики тока, плоскость поляризации света.

Эффект Фарадея, который можно отнести к магнитооптическим явлениям, заключается в прохождении линейно поляризованного света через намагниченное вещество. Таким образом, происходит вращение плоскости поляризации и одновременно появляется круговая поляризация волны. Плоско поляризованная волна в намагниченном веществе, разлагается на две волны с правой и левой круговой поляризацией, имеющих определенные фазовые постоянные [1]. Угол поворота плоскости поляризации волны можно определить следующим образом:

а = уИ1, (1)

где V - постоянная Верде, 1 - длина пути волны в веществе, а И -напряженность магнитного поля.

На постоянную Верде V влияют такие параметры, как длина волны, температура, также постоянная зависит от свойства веществ. Многократное прохождение света через намагниченное вещество приводит к увеличению угла поворота [2].

На эффекте Фарадея создаются различные волоконно-оптические датчики, которые используются для измерения тока, перемещения, температуры, давления и т. д.

Волоконно-оптические датчики тока, действия которых основано на эффекте Фарадея, широко применяются в настоящее время. Они включают в себя достоинства датчиков и трансформаторов, основанных на эффекте Холла. Но также они не имеют тех недостатков, присущих этому эффекту. ВОДТ все больше находят применений в разных отраслях производства. Эти датчики обладают высокой точностью, широкий динамический диапазон, высокая линейность, устойчивость к внешним

| 17 | НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 2 (13). 2017

электромагнитным помехам, большая скорость работы. Кроме высоких метрологических характеристик, волоконно-оптические датчики тока обладают малыми размерами и массой. Они просты в установке, пожароустойчивы и безопасны.

Волоконно-оптические датчики тока производятся многими современными компаниями, из отечественных следует отметить компанию «ПРОФОТЕК». Это единственное отечественное предприятие полного цикла в области производства волоконно-оптических приборов. К датчикам, которые они производят, возможно подключить неограниченное количество потребителей измерительной информации. Данные датчики обладают высокой точностью, обеспечивают единства измерений для всех приборов, которые получают данные.

Рассмотрим сравнительные характеристики датчиков тока различных производителей. Основные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительная характеристика ВОДТразличных фирм

Основные показатели Профо-тек NxtPhase FieldMetrics OptiSense Network Airak

Номинальный ток, кА 0.1-400 0.1-100 0.6-20 0.003-1 0.000340

Диапазон частот, Гц 0-16000 0.25 до 5000 - 5-5000

Номинальное напряжение, кВ 110-750 69-765 11-36 15-35 3.6-36

Класс точности, % 0.1 0.25 0.2 0.2 1

Диапазон рабочих температур, °С -60...+60 -50...+60 -50...+85 -40...+75 40...+85

Масса, кг 5 49-65 5-15 9 0.0280.57

Разработкой волоконно-оптических датчиков тока занимаются и многие зарубежные компании. Например, фирма «NxtPhase T&D Corporation», с которой заключила соглашение о сотрудничестве российская компания «ПроЛайн». Компания «NxtPhase» авторитетный лидер в создании и производстве волоконно-оптического оборудования измерения тока и напряжения.

Также немало известны американские фирмы «OptiSense Network», «FieldMetrics», «Airak». Компания «Optisense Network» производит высокоточные компактные датчики тока и напряжения, компания «Airak» выпускает волоконно-оптические датчики тока с малыми размерами и массой [3].

По приведенным данным можно сделать вывод, что основными недостатками датчиков являются низкая точность измерения, малый диапазон измерений напряжения, температурный диапазон (в российских условиях необходим более больший диапазон). К достоинству можно отнести малые массогабаритные показатели, большой диапазон измерений тока.

Литература

1. Чечерников В. И. Магнитные измерения. М.: Издательство Московского университета, 1969. 320 с.

2. Калитиевский Н. И. Волновая оптика: Учебное пособие. 4-е изд., стер. СПб.: Издательство «Лань», 2006. 480 с.

3. Абраменкова И., Корнеев И., Троицкий Ю. Оптические датчики тока и напряжения // Компоненты и технологии, 2010. № 8. С. 60-63.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 2 (13). 2017 | 18 |