Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

Nick

28.01.2017,
12:02
 

(Nah-)Feldsonde für 50Hz (Elektronik)

Hallo Leute,

ich habe wieder einmal eine Frage zu meiner Feldmühle.
Ist es möglich, eine Feldsonde zu bauen, die ein 50Hz-Wechselfeld eines Hochspannungsmessteilers messen kann? Ich muss mein Schaltungskonzept nämlich trennen. Auf der einen Seite die klassische kapazitive Feldmühle für ein Gleichfeld und auf der anderen Seite eine Feldsonde, die das Wechselfeld registriert und erfasst.

Klassisch wäre so etwas ja eine Nahfeldsonde. Ist es also möglich, eine Nahfeldsonde für 50Hz zu bauen, deren Signal gleichzurichten und proprtional in einen Spannungsausgangs-Bereich von 0V bis 10V zu verstärken?


Gruß
Nick

Nick

31.01.2017,
17:53

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

Moin,

bei einer Feldsonde für das 5ßHz-Wechselfeld eines Hochspannungsteilers hätte ich noch das Problem des 50Hz-Netzbrumms. Wie könnte man den herausfiltern ohne dabei die 50Hz des Teilers zu schwächen?

Gruß
Nick

der wieder

31.01.2017,
18:56

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» Moin,
»
» bei einer Feldsonde für das 5ßHz-Wechselfeld eines Hochspannungsteilers
» hätte ich noch das Problem des 50Hz-Netzbrumms. Wie könnte man den
» herausfiltern ohne dabei die 50Hz des Teilers zu schwächen?
»
» Gruß
» Nick

Notch Filter , oder Kerbfilter genannt

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
31.01.2017,
20:15

@ der wieder

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» » Moin,
» »
» » bei einer Feldsonde für das 5ßHz-Wechselfeld eines Hochspannungsteilers
» » hätte ich noch das Problem des 50Hz-Netzbrumms. Wie könnte man den
» » herausfiltern ohne dabei die 50Hz des Teilers zu schwächen?
» »
» » Gruß
» » Nick
»
» Notch Filter , oder Kerbfilter genannt.

Naja, das funktioniert nur zum Teil zufriedenstellend, weil dieser 50-Hz-Sinus im Peak-Bereich so sehr verzerrt ist, dass die Oberwellen nicht vernachlässigt werden können. Wie stark man dem Rechnung tragen muss, ist durch die Applikation bedingt.

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Nick

31.01.2017,
20:42

@ der wieder

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» » Moin,
» »
» » bei einer Feldsonde für das 5ßHz-Wechselfeld eines Hochspannungsteilers
» » hätte ich noch das Problem des 50Hz-Netzbrumms. Wie könnte man den
» » herausfiltern ohne dabei die 50Hz des Teilers zu schwächen?
» »
» » Gruß
» » Nick
»
» Notch Filter , oder Kerbfilter genannt


Danke,

nur wie unterscheidet dieses Filter zwischen den 50Hz des Messteilers, die ich auch verstärken will und einem (schwächeren) 50Hz-Störbrummen?

Gruß
Nick

Hartwig(R)

31.01.2017,
22:01

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

»
» nur wie unterscheidet dieses Filter zwischen den 50Hz des Messteilers, die
» ich auch verstärken will und einem (schwächeren) 50Hz-Störbrummen?
»

Wahrscheinlich gibt es nur ein Netz, welches die 50Hz liefert, also gibt es da keinen Unterschied. Auch hier stellt sich wieder die Frage der Messgenauigkeit - Dein Spannungsteiler wird im oberen kV-Bereich betrieben, mit welchen Störfeldstärken musst Du dann überhaupt rechnen? Ach ja, dann wäre da auch noch die Frage, wie der 50Hz Brumm eingekoppelt wird, magnetisch oder als elektrisches Feld ? Und weiter, wie verhalten sich die Störfelder? Sind sie stabil oder schwanken sie? Wäre es möglich, die Störfelder alleine, aber gleichzeitig zum Betrieb des Teilers aber ohne dessen Feld - zu messen? Das wird von der Störquelle abhängig sein.

Nick

01.02.2017,
13:50

@ Hartwig

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» »
» » nur wie unterscheidet dieses Filter zwischen den 50Hz des Messteilers,
» die
» » ich auch verstärken will und einem (schwächeren) 50Hz-Störbrummen?
» »
»
» Wahrscheinlich gibt es nur ein Netz, welches die 50Hz liefert, also gibt es
» da keinen Unterschied. Auch hier stellt sich wieder die Frage der
» Messgenauigkeit - Dein Spannungsteiler wird im oberen kV-Bereich betrieben,
» mit welchen Störfeldstärken musst Du dann überhaupt rechnen? Ach ja, dann
» wäre da auch noch die Frage, wie der 50Hz Brumm eingekoppelt wird,
» magnetisch oder als elektrisches Feld ? Und weiter, wie verhalten sich die
» Störfelder? Sind sie stabil oder schwanken sie? Wäre es möglich, die
» Störfelder alleine, aber gleichzeitig zum Betrieb des Teilers aber ohne
» dessen Feld - zu messen? Das wird von der Störquelle abhängig sein.


Vielen Dank Hartwig,

mein Problem ist, dass ich nicht herausbekomme, ob ich eine normale (die gängigen Bauanleitungen) Feldmmühlenschaltung auch zur Messung von Wechselfeldern verwenden kann. Mein Problem dabei ist die Gleichtaktunterdrückung im Verstärker.

Gruß
Nick

Hartwig(R)

01.02.2017,
20:25

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

Hallo,

» mein Problem ist, dass ich nicht herausbekomme, ob ich eine normale (die
» gängigen Bauanleitungen) Feldmmühlenschaltung auch zur Messung von
» Wechselfeldern verwenden kann.

Wahrscheinlich braucht es da einige Modifikationen.

» Mein Problem dabei ist die
» Gleichtaktunterdrückung im Verstärker.

na ja, besser gesagt der symmetrische Aufbau mit einem Differenzverstärker. Und wenn der stört, wäre zunächst die einfachste Maßnahme, von der symmetrischen (so nenne ich das jetzt mal, vielleicht wäre der Ausdruck "bipolar" besser) Felderfassung eine unipolare Messung durchzuführen, also ein Eingang des Verstärkers an der Meßelektrode im Feld, der andere muß dann auf Bezugspotenzial liegen.
Aber eines verstehe ich nicht: eingangs erwähntest Du Spannung von bis zu 1000kV. Heruntergerechnet komme ich da auf 100V/mm. Gut, in sicherer Entfernung bestimmt weniger. Aber selbst Feldstärken von 1V/mm sollte ich noch recht einfach messen können, auch mit einem Differenzverstärker (oder gerade, da die Gleichtaktunterdrückung den Einfluß der Meßleitungen bei entsprechendem Aufbau reduziert. Die Elektroden wären dann nur in definierter Distanz in Richtung des Feldes anzuordnen. Theoretisch ginge das sogar mit einer stehenden Feldmühle. Welche Lösung Du aber brauchst, ist eine Frage der Berechnung und der Kenntnis der Randbedingungen. Das Problem ist, daß Du Dir über eine Schaltung gedanken machst, ohne genau zu wissen bzw. definiert zu haben, Welche Größe Du genau wie messen willst. Und dazu gehört einmal die Theorie, andererseits der eine oder andere Versuch. Kommt es dann zu Widersprüchen, ist den Ursachen auf den Grund zu gehen - andernfalls können sich böse Fehler einschleichen.
Wenn ich was von "gängigen Bauanleitungen lese", kommen mir da allerdings Zweifel... .Es spricht nichts dagegen, eine Schaltung seriöser Herkunft (Applikationsschriften von Halbleiterherstellern z.B.) als Grundlage für eine Eigenentwicklung zu nehmen. Nur sollte man dafür die genauen Anforderungen an die Eigenentwicklung kennen, um zu überprüfen, ob mit dem Beispielkonzept diese Anforderungen überhaupt zu erreichen sind (oder ob das nicht sogar viel einfacher möglich wäre). Abgesehen davon sind viele "Bauanleitungen" die man so findet, Prototypen, die halt "irgendwie" laufen. Ob dem Design fundierte Berechnungen zugrundeliegen (Berücksichtigung der Bauteiletoleranzen und Streuungen, Temperatur- bzw. Langzeitstabilität usw.) weiß man nicht. Da ist das selbst entwickelte Konzept - auch wenn der Aufwand evtl. etwas größer ist, vielfach sicherer.

Grüße
Hartwig
»
» Gruß
» Nick

Nick

02.02.2017,
19:06

@ Hartwig

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

Vielen Dank für Deine Unterstützung, Hartwig.

Ich glaube, dass ich das ungenau beschrieben habe. Wenn ich den Rotor der Feldmühle stillstelle, um eine Wechselfeldmessung durchzuführen, dann würde die Gleichtaktunterdrückung die entstehenden Wechselspannungen (durch die "Influenzströme" an den Messwiderständen,Gleichtakt) unterdrücken.
Deshalb überlege ich, die Feldmühle normal weiterdrehen zu lassen.
Das wäre dann sozusagen "doppeltgemoppelt" aber ich bekomme zwei symmetrische (Gegentakt) Signale.
Da der Eingang meines Verstärkers ein Instrumentationsverstärker müsste ich den auf die 50Hz anpassen.

Gruß
Nick

Hartwig(R)

02.02.2017,
23:26

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» Vielen Dank für Deine Unterstützung, Hartwig.
Hallo,
»
» Ich glaube, dass ich das ungenau beschrieben habe. Wenn ich den Rotor der
» Feldmühle stillstelle, um eine Wechselfeldmessung durchzuführen, dann würde
» die Gleichtaktunterdrückung die entstehenden Wechselspannungen (durch die
» "Influenzströme" an den Messwiderständen,Gleichtakt) unterdrücken.

Davon bin ich nicht überzeugt.

selbst im "sicheren" Abstand von dem Teiler wirst Du noch Feldstärken im Bereich von Volt/mm haben, ganz grob geschätzt. Da sollte es doch möglich sein, bei stillstehender Feldmühle deren Eingangselektroden so im Feld auszurichten, dass zwischen denen der Feldunterschied zwischen den Elektroden proportional der Feldstärke als Signal abgreifbar ist. Und genau diese der Felddifferenz proportionale Spannung (oder Strom) ist ja kein Gleichtaktsignal und wird somit erfaßt. Mit Kenntnis der Meßgeometrie ist es dann auch möglich, den Einfluß von Störfeldern abzuschätzen.
Grüße
Hartwig

» Deshalb überlege ich, die Feldmühle normal weiterdrehen zu lassen.
» Das wäre dann sozusagen "doppeltgemoppelt" aber ich bekomme zwei
» symmetrische (Gegentakt) Signale.

Das entspräche in etwa dem Versuch, einen Kondensator mit Wechselspannung aufzuladen....

» Da der Eingang meines Verstärkers ein Instrumentationsverstärker müsste ich

» den auf die 50Hz anpassen.

möglich
»
» Gruß
» Nick

Viele Grüße
Hartwig

Nick

03.02.2017,
13:29

@ Hartwig

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

» Davon bin ich nicht überzeugt.
»
» selbst im "sicheren" Abstand von dem Teiler wirst Du noch Feldstärken im
» Bereich von Volt/mm haben, ganz grob geschätzt. Da sollte es doch möglich
» sein, bei stillstehender Feldmühle deren Eingangselektroden so im Feld
» auszurichten, dass zwischen denen der Feldunterschied zwischen den
» Elektroden proportional der Feldstärke als Signal abgreifbar ist. Und genau
» diese der Felddifferenz proportionale Spannung (oder Strom) ist ja kein
» Gleichtaktsignal und wird somit erfaßt. Mit Kenntnis der Meßgeometrie ist
» es dann auch möglich, den Einfluß von Störfeldern abzuschätzen.

Moin, danke.
Das heißt, das Feld ist noch so stark, das ein Unterschied von ein Paar Millimetern in der Lage der Messelektroden ausreicht, um eine Spannungsdifferenz zu erzeugen? Gilt dieser Feldunterschied auch in der horizontalen Lage?

Ich messe die Spannungen, die durch zwei Sektorpaare bzw. deren Strom an Messwiderständen erzeugt werden. Was ist, wenn nach dem Abschalten des Motors (Wechselfeldbetrieb) zufälligerweise genau ein Sektorpaar abgedeckt wird? Dann entstehr nur ein Messsignal.

Gruß
Nick

Hartwig(R)

03.02.2017,
15:54

@ Nick

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

Hallo,
» Moin, danke.
» Das heißt, das Feld ist noch so stark, das ein Unterschied von ein Paar
» Millimetern in der Lage der Messelektroden ausreicht, um eine
» Spannungsdifferenz zu erzeugen? Gilt dieser Feldunterschied auch in der
» horizontalen Lage?
Das Feld und die Orientierung der Elektroden im Feld bestimmen u.A. das Signal. Diese Parameter kennst nur Du. Aber man kann das rechnerisch abschätzen.
»
» Ich messe die Spannungen, die durch zwei Sektorpaare bzw. deren Strom an
» Messwiderständen erzeugt werden. Was ist, wenn nach dem Abschalten des
» Motors (Wechselfeldbetrieb) zufälligerweise genau ein Sektorpaar abgedeckt
» wird? Dann entstehr nur ein Messsignal.

Dazu müsste man die Feldmühle genau kennen. Vielleicht müsste man sie so bauen, dass die in einer definierten Position stehen bleibt. Auch hier geht es wieder um die Rahmenbedingungen, die hier keiner kennt.

Grüße
Hartwig
»
» Gruß
» Nick

Nick

04.02.2017,
11:05

@ Hartwig

(Nah-)Feldsonde für 50Hz

Moin Hartwig.

Was würdest Du in meinem Falle machen? Würdest Du zwei separate Schaltungen, einmal die konventionelle Feldmühlenschaltung und daneben die Schaltung für Wechselfeldmessung anfertigen? Dann könnte man die Wechselfelderfassung auch durch andere (geeignetere) Geometrien mit Elektroden anfertigen.

Gruß
Nick