Müssen Messleitungen geschirmt werden?

Diskutiere Müssen Messleitungen geschirmt werden? im Blitzschutz, EMV, Erdung & Potentialausgleich Forum im Bereich ELEKTRO-INSTALLATION & HAUSELEKTRIK; Hallo zusammen, ich habe eine Frage, die mir bei meiner Bachelorarbeit weiterhelfen würde. Und zwar handelt es sich bei meiner Arbeit um einen...

  1. #1 tobi45f, 05.02.2015
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    Hallo zusammen,
    ich habe eine Frage, die mir bei meiner Bachelorarbeit weiterhelfen würde.
    Und zwar handelt es sich bei meiner Arbeit um einen Messaufbau für Anschlussklemmen. Ein 20 Jahre alter Aufbau ist vorhanden, ich soll diesen modernisieren, automatisieren mit Labview und generell überarbeiten.

    An diesen besagten Klemmen wird eine Spannung gemessen. Die Spannung entsteht durch den Übergangswiderstand der der Klemme, gespeist wird das System mit einem konstanten Gleichstrom von 8 A. Die zu Messende Spannung liegt grob im Bereich von 8 bis 800 µV, je nach Güte der Klemme.
    Bisher ist die Messleitung ein fingerdickes Teil und geschirmt. Da es 40 Messpunkte gibt und es automatisiert (an jede Klemme sollen nun zwei Leitungen, nicht mehr manuell) werden soll, wäre das mit solch dicken Leitungen nicht realisierbar.

    Meine Frage ist nun, müssen diese Leitungungen geschirmt werden? Gibt es irgendwo passende Literatur dazu? Ich muss leider sagen, dass ich von EMV leider keinen Plan habe :). Meine Suche, ob Messleitungen geschirmt werden müssen ergab leider nichts. Meine Ergebnisse bezogen sich immer auf die HFT.

    Was vielleicht dazu interessant ist: Parallel dazu sind an den Klemmen Thermoelemente angebracht. Diese erzeugen Spannungen zwischen 4 bis 60 mV. Diese Leitungen sind nicht geschirmt. Müssten die auch geschirmt werden? Oder müssen beide Leitungen nicht geschirmt werden?

    Danke, Gruß Tobias
     
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  3. #2 Octavian1977, 05.02.2015
    Octavian1977

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    Gibt es denn Probleme mit äußeren Störeinflüssen?
    Wenn man etwas verbessern will, sollte man das Verbessern was bis jetzt nicht gut funktioniert.
     
  4. #3 tobi45f, 05.02.2015
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    Zum einen wäre da das elektrische Feld von dem Prüfstrom durch die Leiter. Das solte sich aber weitesgehend ausgleichen, da die Leiter immer abwechselnd hoch und runtergehen und da alles in Reihe ist, is das Feld immer alternierend.

    Ansonsten wäre im Raum nur noch der PC, inwiefern der das beeinflusst- da bin ich raus.

    Andere (Umwelt-)Einflüsse kann ich nicht beurteilen, wie z.B. Funk oder sowas.

    Funktionieren tut das gute Teil ja. Allerdings muss man andauernd umklemmen und 40 Messpunkte manuell aufnehmen. Würde man dünnere Leitungen nehmen, dann könnte man alle anschließen und über einen Multiplexer abarbeiten.

    Experimentell könnte man einmal mit geschirmter und einmal mit ungeschirmter Leitung nacheiannder messen. Aber ob das ausreicht um eine Aussage treffen zu können? Wie gesagt, EMV ist für mich sehr weit weg.
    Davon ab macht sich eine Quelle zu einem Bericht dazu immer gut. Falls jemand was in der Richtung vom IEEE oder so kennt, immer her. Ich finde leider nichts :cry:
     
  5. #4 werner_1, 05.02.2015
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    Hallo,
    dies ist ja ein sehr spezieller Anwendungsfall. Ich glaube nicht, dass man da viel Literatur finden wird.

    Man könnte ja mal Vergleiche fahren mit den vorhandenen Leitungen und neuen ungeschirmten. Dann weiß man aber immer noch nicht, was richtiger ist.

    Könntest du mal eine Skizze oder Plan über den Messaufbau einstellen? Dann kann man sich das besser vorstellen und evtl. Fehlerquellen entdecken. Eine geschirmte Leitung allein nützt wenig. Wie ist sie denn geerdet?
     
  6. #5 tobi45f, 05.02.2015
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    das ist so ziemlich der Aufbau.
    Die roten Leitungen sind die nicht geschirmten Thermoelementleitungen.

    Die grünen sind für den Stromfluss bei der 4-Leiter-Messung zuständig.

    Aber die blauen sind die, die zur Zeit geschirmt sind. Im besten Fall wird dann an jede Klemme ein Paar zur Messung über einen Multiplexer angeschlossen.

    Zu der Erdungsfrage:
    Die Schirme sind alle auf das Gehäuse des Schrank-Wagens geführt. Der Wagen hat zur Stromversorgung eine Steckerleiste. Ob der Schirm dort auf Masse geklemmt ist, kann ich nicht erkennen. Tendenziell eher nicht. Der Wagen an sich steht auf Plasitkrädern.
    Wie viel Sinn macht ein nicht geerdeter Schirm?
     
  7. #6 Uwe Mettmann, 05.02.2015
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    Hallo Tobias,

    ich vermute, dass es ausreicht, wenn bei den Messleitungen die einzelnen Leitungspärchen verdrillt sind. Du kannst ja dann alle Leitungspärchen in einem Kabelbaum führen, der dann einen gesamten Schirm hat. Entsprechende fertige Kabel dürfte es zu kaufen geben.

    Die Leitungen, die den Strom einspeisen, führst du dann über einen anderen Kabelbaum zu.

    Wenn es mit dieser Lösung immer noch Probleme gibt, kannst du ja vor dem Messeingang einen Tiefpass schalten.

    Die Umschaltmatrix sollte in einem Metallgehäuse untergebracht sein und auf dieses Metallgehäuse sollte der Schirm aufgelegt sein. Auch der Schirm des Kabels, das zum Messgerät geht, sollte auf dem Metallgehäuse der Matrix aufgelegt sein.

    Wo dann der Schirm der anderen Seite des Kabels am besten angeschlossen wird (Rack, am Messgerät oder beides), kann man aus der Ferne schlecht sagen, dies musst du halt ausprobieren.

    Bevor du das aber final aufbaust, probiere es zuvor aus.


    Gruß

    Uwe
     
  8. #7 werner_1, 05.02.2015
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    Ich bin kein EMV-Spezialist, soviel vorab.

    Ist der Schrank denn komplett in SKII aufgebaut? Das glaube ich kaum. Wenn dem nicht so ist (also SKI), ist eine Erdung des Schrankes schon aus elektrotechnischer Sicht zwingend notwendig.

    Den Sinn der Thermoelemente verstehe ich noch nicht. Dienen die einer Temperaturmessung? Sind die roten Linien jeweils ein Adernpaar?

    Der ganze Aufbau kommt mir seltsam vor. Ist die Konstantstromleitung (grün) nur an einer Kupferschiene angeschlossen? Verbinden die Klemmen die Aluleiter mit der Kupferschiene?
     
  9. #8 werner_1, 05.02.2015
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    Er möchte aber ab 8µV messen. Gibt es dafür einen Tiefpass, der das Ergebnis nicht beeinflusst?
     
  10. #9 Uwe Mettmann, 05.02.2015
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    Hallo Tobias,

    mir ist noch eingefallen, so dick sind Kabel mit einzeln geschirmten Aderpärchen nun auch wieder nicht. Du kannst also als Messkabel einfach STP-Ethernetkabel nehmen. Jedes Kabel hat dann 4 Aderpärchen.

    Vorteil dieser Lösung ist, du brauchst dir auch keine Gedanken um die Steckverbinder machen. Als Buchsen nimmst du einfach das Gegenstück zu dem Stecker der Ethernetkabel. Achtung, geschirmte Buchsen verwenden.

    Somit hast du eine einfache Lösung und verbindest die Umschaltmatrix und Holzrahmen einfach mit 10 Ethernet-Patchkabel. Nimm hochwertige Ethernetkabel, die keinen Folienschirm sondern ein Kupfergeflecht als äußeren Schirm haben.

    Klar, auch hier musst du die Stromleitungen über einen separaten Kabelbaum zum Holzrahmen führen.

    Die Lösung mit den Patchkabel ist kostengünstig, du brauchst Kabel und Stecker nicht selber konfektionieren und du brauchst keine speziellen teuren Steckverbinder. Außerdem brauchst du dir keine Gedanken mit dem Überkoppeln zwischen den Messpfaden zu machen, das ja die Aderpärchen einzeln geschirmt sind.



    Gruß

    Uwe
     
  11. #10 Uwe Mettmann, 05.02.2015
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    Er muss einen passiven Tiefpass verwenden dann ist das völlig problemlos. Er möchte ja Gleichspannungen messen, die ein Tiefpass nicht dämpft, da die Frequenz gleich 0 Hz ist. Er misst ja an verschiedenen Messpunkten und diese werden durch Matrixbox geschaltet. Die Grenzfrequenz hat natürlich einen Einfluss, wie schnell er zwischen den Messpunkten umschalten kann.

    Da nun der Innenwiderstand der Messpunkte sehr gering ist und der Innenwiderstand des Messgerätes sehr hoch, sind auch noch die Qualität der Filterbauteile absolut unkritisch.

    Gerade weil er nur 8 µV Gleichspannung messen möchte, kann es sinnvoll sein, alle Wechselspannungsanteile und Hochfrequenzanteile, die in die Messleitungen einkoppeln, wegzufiltern.


    Gruß

    Uwe
     
  12. #11 tobi45f, 06.02.2015
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    Die Alternative hört sich gut machbar an.

    Das ist ja schwer zu sagen, ob Probleme auftauchen oder nicht. Bei solch einer Messung kann es sein, dass die Schwankungen an dem Übergangswiderstand der Klemme, am Rauschen vom Messgerät oder sonstiges Störeinflüssen liegt. Anhand der Genauigkeit des Messgerätes (10 nV) und den bisher geschirmten Leitungen hoffe ich, dass es wirklich nur vom Übergangswiderstand kommt.
    Wenn Zeit ist, werde ich wohl einen Tiefpass davorschalten und mal gucken, inwiefern sich das ganze auswirkt.

    Ist SK1, der Schrank ist ja mit der Erde der Messgeräte verbunden und über diese Erde müsste der Kontakt über den Schukostecker zur Erde sein.

    Eine rote Lienie entspricht einem Thermoelement, also so zu sagen Hin- und Rückleitung.
    Ich habe nicht alle Aluleiter und Klemmen gemalt, weil es zu viel gewesen wäre :D im Grunde ist das eine Reihenschaltung aus 20 Aluleiter, die über 20 Kuperschienen (10 oben 10 unten) bzw. 40 Klemmen (Verbindung von Kupferschiene zu Aluleiter) verbunden sind. Das ganze ist ein Aufbau in Anlehnung an die DIN VDE 0220. Fand das zwar unrelavant aber zur Erklärung: Bei der Klemmenprüfung werden die Klemmen durch einen hohen Strom künstlich gealtert und immer wieder abgekühlt. Gemessen wird der Übergangswiderstand nach gewissen Zyklen. Der Strom zur Erwärmung kommt von einer anderen Apparatur. Die Widerstandsmessung und die Erwärmung laufen nie zeitgleich.

    Die Lösung finde ich nicht so elegant. Da nehm ich lieber die vorherige Lösung. Für den Fall, dass diese schlechte Ergebnisse liefert, dann kann ich es immernoch so probieren.

    Vielen Dank für die zahlreichen Antworten.
     
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