Фарадејев ефекат

1. ОПТИЧКЕ ТЕХНИКЕ ЗА МОНИТОРИНГ И ДИЈАГНОСТИКУ ВИСОКОНАПОНСКИХ ПОСТРОЈЕЊА Oптичка активност и индукована оптичка активност • Оптичка активност је појава да одговарајуће течности и чврсти материјали имају особину да ротирају правац линеарне поларизације • Индукована оптичка активност је способост неких материјала да се под утицајем неке спољне силе ротирају правац линеарне поларизације, тј. понашају се као кристали и остали оптички индуковани материјали

2. Фарадејев ефекат

3. θ -угао ротације равни поларизације μ -релативна пермеабилност V-Вердеова константа H, dl -компоненте поља у правцу простирања Iс-труја модулатора N-број навојака калема V-Вердеова константа, k-коефицијент који зависи од конструктивних особина модулатора.

4. Мерење на бази Фарадејевог ефекта(Главни типови оптичких струјних претварача) • Класични струјни трансформатор са оптичким очитавањем

5. Магнетни концетратор са оптичким мерењем

6. Оптички пут око проводника • Запреминска (масовна) оптика

7. Оптичко влакно

8. Оптоелектронски уређаји

9. Емитери • Емитери • Детектори • Optocouplers/Optoisolators (Oптички спрежни уређаји) • Oптички пренос сигнала • Оптичко влакно • Оптички изолатор • Фарадејев елеменат

10. Напредак на пољу фибер оптичких сензора за мерење струје Двојно преламање (бирефригенција)? Како је елиминисaти? • Фибероптички струјни сензори који користе двоструко влакно • Фибероптички струјни сензори који користе шему са бројачем пропагације

13. Фарадејев елемент • Фарадејев елемент са феромагнетним материјалом (YIG) • Фарадејев елемент са једноструким кристалом (BGO)

14. Фибер оптички напонски сензор

15. РАЗВОЈ И ПРАКТИЧНА ПРИМЕНА УРЕЂАЈА ЗА МЕРЕЊЕ СТРУЈЕ НА БАЗИ ФАРАДЕЈЕВОГ ЕФЕКТА Практична примена Fiber Optic Current Sensor (FOCS) за мерење хармоника у електроенергетском систему Постоје два типа ових сензора : • унутрашњи • спољашњи Оба уређаја (FOCS, FOICS) су спољашњи сензори

16. Главни дeо овог уређаја је мерна глава у облику прстена која садржи Фарадејев кристал (TGGG-Gadolinium Gallium Gamet Terbium)

17. Шематски приказ експеримента за мерење струје уз помоћ шанта и FOCS-a

18. Електронски процесорски блок

20. Постоје три тачке мерења (MP1, MP2, MP3) • MP1 – мерна тачка за неоптерећену (MP1a) и оптерећену (MP1b) пумпу генератора А2, респективно • MP2 – мерна тачка за 630 kVA, 6.3/0.4 kV трансформатор филтра генератора А2 • MP3 – мерна тачка за тиристорску побуду генератора А2

21. Фотографија поставке за мерење струје

22. Приказ резултата на рачунару

23. Тотална хармонијска дисторзија

24. Развој FOICS-а ( Fiber Optic Impulse Current Sensor) за тестирање високонапонске опреме Да би се конструисао FOICS, прво мора да се одредe кључни захтеви: • естимацијa Фарадејевог угла ротације кад се мери импулсна струја • одређивање пропусног опсега мереног сигнала • проценa системске функције преноса

25. Приказ поставке за мерење импулсних струја уз помоћ Фарадејевог ефекта

26. Поставка експеримента

27. Резултати експеримента

28. Закључци • Чело таласа које је приказано на FOICS-у скоро савршено се поклапа са номиналним челом импулсне струје (8 s). Чело таласа које се види на шанту је у појединим случајевима ниже од номиналне вриједности (7.4 μs). То је разлог што је декларисана вриједност за T1за шант 7.12 μs. Због тога релативна грешка T1има позитивне вредности. • Релативна грешка T2је негативна што указује на то да се струјни импулсни талас региструје брже уз помоћ FOICS-а него уз помоћ шанта.

29. Предност магнетно-оптичких метода у односу на класичне струјне трансформаторе Предност оптичких струјних сензора су: • не садрже уље, самим тим не могу да експлодирају • нема сатурације приликом мерења струја квара • не садрже гвожђе тако да се не јавља ферорезонантни ефекат • не постоји хистерезисни ефекат • излаз је фибер оптички кабл (не постоји опасност од високог напона у празном ходу) • мали су и лаки • имуни су на електромагнетске сметње

30. Предност магнетно-оптичких метода у односу на класичне струјне трансформаторе Предност се постиже и употребом оптичких влакана: • мали губици (0.15 dB/km –неколико пута мање него код бакра) • знатно шири опсег – 1 GHz за мултимодно влакно, а 100GHz за мономодно • оптичка влакна се праве тако да су лакша од бакарних, ужа су, мања и много су еластичнија • нема утицаја сметњи између два вода ако су постављени један поред другог • вештачки материјал је у питању тако да је јефтинији од бакра, цена бакра остаје константна годинама, а цена оптичких влакана опада

31. Недостаци магнетно-оптичких метода у односу на класичне струјне трансформаторе Недостаци су: • Лакше се ломи од бакарног кабла • Релативно је нова технологија, тек од 80-тих почињу више да се користе тако да се не зна како се понашају после дужег низа година експлоатације • Пријемници и предајници су скупи, много скупљи од класичних

32. У последњих 20 година постигнут је велики помак у развоју и практичној примени неконвенционалних уређаја за мониторинг и дијагностику високонапонских постројења • Већ су се појавили одређени уређаји који су конкурентни традиционалним уређајима ценом, а наравно и перформансама, па се у скоријој будућности очекује све масовнија примена ових уређаја.