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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kurzschluss mit Pulsgenerator ermitteln


Autor: Raphael (Gast)
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Hallo zusammen

Ich breuchte mal eine Bestätigung von euch.

Um in einem Kabel von 670 m länge einenen Kurzschluss zu ermitteln habe 
ich mit einem pulsgenerator eine spannung von 2000V auf den hauptleiter 
(+) gegeben. Der 2. Leiter (GND) habe ich auf erde gelegt. nun messe ich 
mit einem Oszilloskop das delta T vom spannungsimpuls

 + 2000V --> 
---------------------------------------------|--------------
kanal 1                                                   |
oszi                                                      |Kurzschluss
kanal2                                                    |
 GND    <-- 
---------------------------------------------|--------------

mit S/V = T => 2*670m/3E8= 4.6 us

errechnet man die Zeit welche der Spannungsimpuls für die gesammte länge 
der zwei Leitungen benötigt.

ich kann mit dem ozi allerdings keine zeitdifferenz feststellen. ich 
frage mich wo mein Fehler begraben liegt....

hat jemand eine Idee?

Gruss

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Das Verfahren der Zeitbereichsreflektometrie (engl. TDR) ist hier
http://dbindustrie.work.svhfi.de/AI/resources/603b...
anscheinend was besser beschrieben. In einem Praktikum hatte ich mal das 
Vergnügen mit einem entspr. Gerät.

Deiner Skizze nach möchtest du die Laufzeit des Pulses vom "Kabeleingang 
Ader 1 zum Kabeleingang Ader 2" messen, klemme Pulsgenerator und Skop 
lieber mal parallel an das Kabel (also Ader 1 an Generator + und an Skop 
+ und Ader 2 an die Massen.)

Bitte 8e darauf daß der Puls sich im Kabel nicht mit c ausbreitet, 
sondern etwas langsamer (Stichwort Verkürzungsfaktor.) und du dadurch 
(erfreulicherweise) mit längeren Zeiten für gleiche Strecken zu tun 
hast.
Klappt normalerweise prima.

Grüße
Hendrik, DG3HDA

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Das nennt sich Time domain reflectometry TDM
Die Laufzeit hägt noch vom Verkürzungsfaktor des Kabel-Dieelktrikums ab, 
wenn es nicht luftisoliert ist. Übliche Koaxkabel haben etwa einen 
Faktor 0,6.
Der rücklauf überlageert sich dem hinlaufenden Impuls, sodaß im 
Oszillogramm eine Stufe auftritt. Allerdings kenne ich das Verfahren 
nicht mit so hohen Spannungen, normalerweise reicht ein TTL-Impuls aus 
einem 74 AC...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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1. Die Geschwindigkeit liegt nicht bei c sondern eher bei 2/3c 
(zumindest bei den üblichen Koaxleitungen sind 200000km/s ein guter 
Wert).
2. Sind 2kV nicht etwas viel ? Ich hatte solche Versuche mit 5V Impulsen 
gemacht, und konnte bei Kabeln mit einigen 10m die Länge auf wenige cm 
genau bestimmen.

Ich habe mal ein Bild angehängt, wie das aussieht, wenn man ein 5V 
Rechtecksignal mit einigen 100kHz über 50Ohm in ein kurzgeschlossenes 
Koaxkabel einspeist.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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TDR natürlich

Autor: Falk (Gast)
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@Raphael

>Um in einem Kabel von 670 m länge einenen Kurzschluss zu ermitteln habe
>ich mit einem pulsgenerator eine spannung von 2000V auf den hauptleiter
>(+) gegeben. Der 2. Leiter (GND) habe ich auf erde gelegt. nun messe ich
>mit einem Oszilloskop das delta T vom spannungsimpuls

Was du machst ist TDR (Time Domain Reflectometry)
Dazu braucht man aber keine 2000V!

>errechnet man die Zeit welche der Spannungsimpuls für die gesammte länge
>der zwei Leitungen benötigt.

>mit S/V = T => 2*670m/3E8= 4.6 us

Die Phasengeschwindigkeit im Kabel ist sicher nicht gleich die 
Lichtgeschwindigkei im Vakuum. Eher 1/2 .. 2/3 davon, abhängig vom 
Kabeltyp.

>ich kann mit dem ozi allerdings keine zeitdifferenz feststellen. ich
>frage mich wo mein Fehler begraben liegt....

Ist die Anstiegszeit des Pulses klein genug? Wie sieht denn dein 
Oszi-bild aus? wie siet der Puls ohne Kabel aus?

MfG
Falk

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Hier eine Bauanleitung für Amateurfunkzwecke:
http://www.dl7maj.de/tdr.html

Autor: Raphael (Gast)
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es handelt sich um ein gröberes kabel (600V 400HZ) das problem irgentwo 
im kabel ist ein fehler in der isolation. dieser fehler macht sich in 
einer spannungsprüfung ert bei ca. 1500 volt bemerkbar, das heisst ab 
1500V bildet sich ein lichtbogen von leitung 1 nach leitung 2. deshalb 
muss ich mit so hohen spannungen prüfen. ich setze dabei zwei 
Hochspannungsmessspitzen (80k-40 von Fluke) ein welche den spannungspuls 
von 2000v auf 2 volt wandeln damit sich mein oszi nicht in rauch 
auflöst.

der puls steigt senkrecht an und beginnt sich dan langsam 
auszusschwingen. (1-2 us)

ok werde mit der geschwindigkeit 2/3 c weiter rechnenen.

aber leider kann ich immer noch keine verzögerung messen...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Wenn keine Zeitverzögerung zu sehen ist, könnte das auch ein direktes 
kapazitives Übersprechen sein.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das mit dem Lichtbogen könnte ein Problem sein, denn es dauert eventuell 
ein Weilchen bis der Lichtbogen gezündet hat. Das verfälscht das 
Ergebnis.

Autor: Falk (Gast)
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@Raphael

>es handelt sich um ein gröberes kabel (600V 400HZ) das problem irgentwo
>im kabel ist ein fehler in der isolation. dieser fehler macht sich in
>einer spannungsprüfung ert bei ca. 1500 volt bemerkbar, das heisst ab
>1500V bildet sich ein lichtbogen von leitung 1 nach leitung 2. deshalb
>muss ich mit so hohen spannungen prüfen. ich setze dabei zwei

Ich kenn mich mit Kabelmesstechnik nicht so aus, aber kann es sein dass 
du hier zwei Sachen durcheinander wirfst? Das eine ist eine 
Hochspannugsprüfung die AFAIK mit Gleichspannung gemacht wird. Das 
andere ist TDR mit relativ kleinen Spannungen.

>der puls steigt senkrecht an und beginnt sich dan langsam
>auszusschwingen. (1-2 us)

Für diese Laufzeiten des Kables viel zu langsam. Das dürften hier max. 
100ns sein (Pi mal Daumen).

>ok werde mit der geschwindigkeit 2/3 c weiter rechnenen.
>aber leider kann ich immer noch keine verzögerung messen...

Wird mit solchen langsamen Pulsen auch schwierig.

MfG
Falk

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Könnte man eine hohe Gleichspannung mit einem schnellen Puls überlagern? 
Den Puls über hochspannungsfeste Kondensatoren einkoppeln. Schutzdioden 
gegen den gewaltigen Einschaltknacks

Autor: ernst (Gast)
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erstmal: kannst du das andere ende kurzschliessen?
welche leistung und pulsdauer kann der hv generator ?

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Ist das Kabel in der Erde vergraben? Es wirkt jedenfalls wie ein 
Kondensator, der beim Kurzschluss mit einem lauten Knall antladen wird. 
Diesen Knall kann man recht gut hören und auch orten. Schlecht ist es 
wenn sich der Überschlag schleichend aufbaut, dann ist das recht leise.
Der Stromimpuls ist aber auch mess/ortbar wenn der Generator genügend 
Energie liefern kann. Mit einer dicken Spule und einem Oszi kann man den 
Impuls(Strom) verfolgen bis er weg ist. kuz vor dieser Stelle ist dann 
der Kurzschluss/Überschlag zu suchen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Hendi (dg3hda) (Gast)
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Hm...

bevor du dich quälst und mit hausgemachter TDR-Technik ned so recht 
rankommst, geh doch mal bei dein lokales E-Werk, das sollte Prüftechnik 
genau für deinen Anwendungsfall in der Regel haben und ist vielleicht 
für ein, zwei Kästen Bier ausleihbar. Das Prüfgerät mit Bediener, 
weniger das gesamte E-Werk.


Grüße,

Hendrik

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