Tilbake til oversikten

Funksjonsprinsipp

Hvordan kan lynstrøm måles? Hvordan oppstår overspenning? Hvordan videreføres overspenning til utstyr og anlegg? Du har kanskje også, på et eller annet tidspunkt, stilt deg disse spørsmålene. På de neste sidene får du detaljert informasjon om registrering av lynstrøm.

Oppbygging av målestrekningen

Målestrekningen består av et transparent medium (dielektrikum) med polarisatorer og polfiltre plassert på begge sider. Målestrekningen er plassert slik at den inntar en vinkel på 90° mot strømretningen i avlederen. Utbredelsesretningen til en fiberoptisk kabel i en målestrekning ligger dermed parallelt med støtstrømmens magnetfelt i avlederen.

Tilbake oppover

Polarisatorer

Lineært virkende polarisator  

Lineært virkende polarisator

Polarisatorer eller polfiltre er optiske elementer som forårsaker en polarisering. Elektromagnetiske bølger blir da, som følge av absorpsjon eller stråledeling, separert i lineært, elliptisk eller sirkulært polarisert lys. For å dra nytte av Faradayeffekten blir lyset i denne sammenheng polarisert lineært. Det betyr at kun lineært polarisert lys trenger gjennom polfilteret.

Tilbake oppover

Magnetisk påvirkning av polarisasjonsnivået

Magnetisk påvirkning av polarisasjonsnivået  

Magnetisk påvirkning av polarisasjonsnivået

Lysbølgen forårsaker svingninger i elektronene i dielektriket. Magnetfeltet forandrer elektronbevegelsen inne i dielektriket. Det påvirker lysets polarisasjonsnivå. Polarisasjonsnivået kan generelt dreies i alle retninger.

Tilbake oppover

Magnetooptisk effekt i LM-S

Den grafiske modellen viser alle vesentlige elementer og størrelser i den magnetooptiske effekten i lynmålesystemet. En lysbølge Φ med definert lysstyrke føres til målestrekingen via en optisk fiber.

Polfilter P1 på målestrekningens inngang polariserer det tilførte lyset lineært. Lysbølgen som er polarisert på denne måten, forårsaker svingninger i elektronene i mediet og beveger seg gjennom målestrekningens medium på polarisasjonsnivået. Polarisasjonsnivået kan påvirkes magnetisk.

Tilbake oppover

Magnetfeltet til en støtstrøm dreier lysbølgens polarisasjonsnivå rundt lengdeaksen inne i mediet. Dreieretningen er avhengig av de magnetiske feltlinjenes retning og dermed av strømretningen. Støtstrømmen av negative og positive lyn forårsaker eksempelvis ulikt rettede magnetiske feltlinjer.

Jo høyere strøm I, desto sterkere er magnetfelt B og dermed også størrelsen på dreievinkel β. Magnetfelt B1 forårsaker en høyredreining og magnetfelt B2 en venstredreining av lysbølgen.

På målestrekningens utgang er det andre, lineære polfilteret P2 plassert i en vinkel på 45° mot inngangspolfilteret. Med utgangspunkt i en upåvirket lysbølge trenger dermed kun 50 % av lysmengden gjennom utgangspolfilteret. Avhengig av lysbølgens dreining slipper utgangspolfilteret mer eller mindre lys igjennom. Slik får man et lyssignal som kan måles og evalueres.

Måleresultat og evaluering

Måleresultat og evaluering  

Prinsipiell fremstilling: Endring av lysmengde bak utgangspolfilteret

Et positivt lyn forårsaker en høyredreining av det polariserte lyssignalet. Lysmengden bak andre polfilter tiltar, og utgjør mellom 50 und 100 %. Når lyssignalets dreievinkel når 45°, tilsvarer det 100 % måleverdi av et positivt lyn.

Et negativt lyn forårsaker en venstredreining av det polariserte lyssignalet. Lysmengden bak andre polfilter avtar, og utgjør mellom 50 og 0 %. Når lyssignalets dreievinkel når -45°, tilsvarer det 100 % måleverdi av et negativt lyn.

Det som måles, er lysmengden bak utgangspolfilteret. Typiske parametere for registrert lynstrømstøt avledes av lysmengdens typiske forløp. Det er maksimal stømstyrke, lynstrømstigning, ladning og spesifikk energi.

Tilbake oppover

Påvirkende faktorer

De viktigste faktorene som forårsaker en påvirkning, er mediets material, lysets bølgelengde, lysets veilengde gjennom mediet samt magnetisk feltstyrke. Utover dette følger på de neste sidene en nærmere forklaring av teoretisk grunnlag og faktorer som utgjør en påvirkning. Klikk på overskriftene for å hente opp nærmere informasjon.

Elektrisk feltvektor E beskriver forløpet og posisjonen til lysbølgen som påvirkes. Den vises i form av en pil (se grafisk modell).

Dielektrikum er betegnelsen på alle svakt ledende eller ikke-ledende, ikke-metalliske substanser med ladningsbærere som generelt ikke er fritt bevegelige. Det kan være en gass, væske eller fast stoff. Disse substansene er typisk umagnetiske og utsettes for elektriske eller elektromagnetiske felter.

Verdet-konstant V tilsvarer den magnetiske induksjonens dreieegenskaper pr. enhet. Den beskriver Faraday-effektens styrke for dielektriket som skal evalueres. Verdien er avhengig av de elektromagnetiske bølgenes bølgelengde i mediet.

Dreievinkel β, som polarisasjonsnivået dreier seg rundt, beregnes på følgende måte:
 
                                                    β = V x d x B
 

d = lysveiens lengde gjennom medium, B = magnetisk induksjon, V = Verdet-konstant.

Tilbake oppover

PHOENIX CONTACT AS

Strømsveien 344
N-1081 Oslo
+47 22 07 68 00

Dette nettstedet bruker cookies, ved å fortsette å bla gjennom samtykker du til vår cookie politikk. Les vår personvernpolicy for mer informasjon.

Lukk