1.Określenie rodzaju uszkodzenia

Wydział:

EAIiE

Rok:

2009/2010

Rok studiów:

I

Skład grupy:

Jakub Kwolek Kamil Cisek Wojciech Król Paweł Zajdel

Grupa studencka:

2

Laboratorium: metrologia Grupa

ćwiczeniowa:

E Temat ćwiczenia:

LOKALIZACJA MIEJSC USZKODZEŃ W KABLACH Numer ćwiczenia:

15 Data wykonania: 31.05.2010r. Data zaliczenia:

1. Określenie rodzaju uszkodzenia

Pomiar rezystancj

i na początku

kabla

Kabel I Koniec kabla Rozwarty Zwarty

R12 ∞ ∞

R1E ∞ 6,2

R2E ∞ ∞

Pomiar rezystancj

i na początku

kabla

Kabel II Koniec kabla Rozwarty Zwarty

R12 ∞ 2,6

R13 ∞ 2,6

R14 ∞ 2,6

R23 ∞ 2,1

R24 ∞ 2,1

R34 1,2 1,2

Analizując powyższą tabelkę z łatwością możemy zauważyć, że w przypadku Kabla I występuje przerwa w żyle nr 2, ponieważ przy pomiarze R

, R

, R

(przy zwartych końcach) miernik pokazał wartość „∞”.

Natomiast w przypadku Kabla II, następuje przebicie izolacji między dwiema żyłami – pomiędzy żyłą 3 i 4. Pomiar R

przy rozwartych końcach pokazuje wartość „1,2”, co oznacza że nie ma przerwy pomiędzy tymi żyłami, czyli jest „zwarcie”.

1. Wyznaczenie miejsca zwarcia za pomocą metody technicznej

Rys.1 Schemat układu pomiarowego do wyznaczania miejsca zwarcia metodą techniczną:

a) pomiar rezystancji odcinka lx, b) pomiar rezystancji odcinka l – lx, c) pomiar rezystancji całej żyły.

Pomiary przedstawione są w tabeli poniżej:

Ua [V] Ub [V] Uc [V] Ia [V] Ib [V] Ic [V]

0,5532 0,3772 0,8465 0,9568 0,8074 0,8085

Za pomocą wzorów:

– miejsce zwarcia mierzone od początku kabla

– miejsce zwarcia mierzone od końca kabla – długość kabla równa

Obliczone zostały odpowiednie wartości, które zostały zapisane w tabeli poniżej:

Ub' [V] Uc' [V] l [m] lx [m] l-lx [m]

0,4463 1,0017 23,95 13,22 10,67

Poszczególne błędy obliczone zostały za pomocą wzorów:

δ U

, δ U

, δ U

– błąd wynikający z bezwzględnego błędu pomiaru woltomierza V (Rys. 1) – dla napięcia stałego na zakresie 10V:

±(0,5% wartości mierzonej + 0,05% zakresu)

δ I

, δ I

, δ I

– błąd wynikający z bezwzględnego błędu pomiaru amperomierza A (Rys. 1) – dla napięcia stałego na zakresie 1000mA:

±(0,2% wartości mierzonej + 0,05% zakresu)

δ l

, δ l-l

– niepewność wyliczona z prawa przenoszenia błędów stosując metodę logarytmiczną

Wyniki pomiarów i obliczeń zestawione zostały w tabeli poniżej:

Ua[V] 0,5532 Ia[mA] 956,8

δUa[%] 1,10383225 δIa[%] 0,55225753

Ub[V] 0,3772 Ib[mA] 807,4

δUb[%] 1,52555673 δIb[%] 0,56192717

Uc[V] 0,8465 Ic[mA] 808,5

δUc[%] 0,79066745 δIc[%] 0,56184292

lx[m] 13,22 l-lx[m] 10,67

δlx[%] 1,776 δl-lx[%] 1,628

2. Wyznaczenie miejsca przerwy za pomocą metody technicznej

2 Schemat układu do wyznaczania miejsca przerwy metodą techniczną

Pomiary i wyliczone wartości przedstawione są w tabeli poniżej:

Ua [V] Ub [V] Ia [mA] Ib [mA] l [m] lx [m] l-lx [m]

0,137 0,096 0,012 0,0121 36,7 25,5 11,19

Gdzie:

– miejsce przerwy mierzone od początku kabla – długość kabla równa

Poszczególne błędy obliczone zostały za pomocą wzorów:

δ U

, δ U

– błąd wynikający z bezwzględnego błędu pomiaru woltomierza

V na zakresie 10V:

±(0,5% wartości mierzonej + 0,2% zakresu)

δ I

, δ I

– błąd wynikający z bezwzględnego błędu pomiaru amperomierza

A na zakresie 1mA:

±(0,5% wartości mierzonej + 0,2% zakresu)

δ l

, δ l-l

– niepewność wyliczona z prawa przenoszenia błędów stosując metodę logarytmiczną

δ Ua [%] δ Ub [%] δ Ia [%] δ Ib [%] δ lx [%] δ l-lx [%]

1,95 2,58 2,16 2,15 6,15 -

Pomiary zostały wykonane dla częstotliwości generatora równej 5kHz.

4

.Metoda reflektometryczna.

Metoda ta opiera się na zjawisku odbicia występującym podczas propagacji fali

elektromagnetycznej w długiej linii. Jeżeli fala napięciowa U1 biegnąca wzdłuż linii napotka nieciągłość cześć tej fali o wartości U2 odbije się. Fale odbitą można opisać wzorem U2=k*U1 , gdzie k to współczynnik odbicia wyrażony wzorem k = (Z2-Z1)/(Z1+Z2).

Każde uszkodzenie (zwarcie, przerwa, przerwa z równoczesnym pogorszeniem

stanu izolacji) niesie za sobą zmianę impedancji falowej linii, dlatego metodą ta można określić rodzaj uszkodzenia. Znając prędkość rozchodzenia się fali w linii oraz czas

pomiędzy falą wychodzącą a odbitą można określić miejsce uszkodzenia w kablu posługując się wzorem:

lx=(t*v)/2. Dokładność pomiaru wiąże się z prędkością v która jest zależna od temperatury, wilgotności oraz stopnia zestarzenia się kabla , dlatego prędkość ta może się zmieniać nawet w przypadku jednego typu kabla co powoduje dość dużą niedokładność pomiaru. W celu redukcji tej niedokładności stosuje się skalowanie układu za pomocą odcinka kabla o znanej długości. Umożliwia to wyznaczenie wspó�czynnika skrócenia k dla danego kabla na podstawie zależności:

k=2*lw/0,3*tw gdzie

lw – długość wzorcowego odcinka kabla [m],

tw – czas pomiędzy impulsem nadanym a odbitym od końca kabla [ns].

Wówczas miejsce uszkodzenia oblicza się ze wzoru lx=0,3*tx*k/2 , gdzie tx jest czasem, który upłynął pomiędzy impulsem nadanym a odbitym od miejsca uszkodzenia. Do obliczenia miejsca uszkodzenia można również stosować wzór lx=lw*tx/tw .

Schemat pomiarowy:

Z powodu braku przewodów wzorcowych nie obliczyliśmy miejsca uszkodzenia przewodów.

Oscylogram dla przwodu 1

Wnioski:

Określenie dokładnej lokalizacja uszkodzenia jest bardzo pomocne w przypadku

uszkodzenia długiej linii , która często jest zakopana pod ziemią. Dzięki temu nie trzeba wykopywać całego kabla , a jedynie odkopać uszkodzoną część. Metody techniczne jakie są dość niedokładne (ok 5%) . Dokładność metody technicznej lokalizacji przerwy w kablu można zwiększyć regulując częstotliwość. Metoda reflektometryczna jest zależna w dużej mierze od czynników zewnętrznych takich jak temperatura czy wilgotność stąd jej

niedokładność również jest dosyć spora.