#konstruktorelektrykamator #elektryka

Pamiętacie wpis sprzed 9 dni o szukaniu zwarcia w starym kablu papierowo olejowym?
Kto nie to niech sobie przeczyta, a kto tak to jedziemy dalej.

W końcu dostałem w swoje łapska fanty z tej roboty, czyli mufę która była uszkodzona i głowicę ze słupa. Kawałek kabla z głowicy obrałem warstwa po warstwie jak cebulę, tak żeby było widać z czego jest zbudowany.
Najpierw symbol, HAKFtA, wygląda jak przypadkowy ciąg znaków jak nazwa folderu tworzonego na szybko albo po przejściu kota po klawiaturze.
Ale każda literka a nawet czasami jej brak ma znaczenie. Już tłumaczę o co chodzi.
Pierwszy symbol, a w sumie jego brak oznacza że mamy powłokę z ołowiu, logiczne nie?
H, oznacza że powłoka ogarnia wszystkie żyły na raz.
A, oznacza że żyły są zrobione z aluminium
K, informacja że to kabel. Bo z kablem i przewodem jest jak z kwadratem i prostokątem.
Brak kolejnego symbolu, to też jest informacja, tutaj że żyły są izolowane papierem nasączonym syciwem, często nazywanym olejem.
Ft, pancerz ze stalowych taśm, mamy to, zgadza się.
A, tak, drugi raz literka A, ale na końcu oznaczenia, osłona z przesyconego syciwem materiału włóknistego. W domyśle juta, pomiędzy ołowiem a taśmami. Jak widać po latach narażenia na warunki atmosferyczne materiał poszedł sobie na zasłużoną emeryturę.
No HAKFtA jak w mordę strzelił. Co ciekawe drugi odcinek do mufy to był prawdopodobnie HAKnFtA, czym to się różni? A tylko tym że syciwo ma formę nieściekającą, formę miodu.
Jest jeszcze jedna ciekawostka z tym kablem, dosyć nietypowe przekroje, bo trzy żyły fazowe mają 35mm² a jedna PEN/N ma 25mm2.
Ogólnie w krajach anglosaskich takie kable noszą nazwę PILC, Paper Insulated, Lead Coated.

Dobra, mamy za sobą to przydługie wprowadzenie. Ale do rzeczy, do rzeczy, gdzie ta ciekawa część wpisu?
Niejednokrotnie wspominałem że badaniem TDR mogę poznać tylko czas propagacji sygnału do uszkodzenia. Pół biedy jak uszkodzona jest jedna albo dwie żyły, wtedy z proporcji można policzyć odległość do uszkodzenia, ale wtedy tak czy siak trzeba znać długość kabla.
Najgorszy przypadek to uszkodzenie totalne, bez znajomości długość kabla, bo wtedy znam czas, i to tyle. Niby mając współczynniki propagacji fali można policzyć długość do uszkodzenia, ale to wciąż będzie tylko długość po kablu, a jak kabel ma zakopane zapasy na przyszłość jak wiewiórki? Policzysz że będzie to 213m a się okaże że gdzieś po drodze było 7m zapasu i kop rów 7m bez pewności że znajdziesz uszkodzenie. Albo inna sytuacja. Parametr VF będzie nieodpowiedni, np na oczyszczalni było to ledwie 0.296 jeden z niższych z jakimi się spotkałem. Machniesz się we współczynniku o parę setnych i już kopiesz nie w tym miejscu.
Więc co możemy z tym zrobić? Zapytacie.
A ja wam odpowiem: Rico, Kabooom!
Co? Kiedy? Jak? Czym i po co chcesz coś wysadzać?
Odpowiedz jest prosta. Jeśli kabel jest uszkodzony to i tak wymaga naprawy, więc jak coś wybuchnie to wielkiej różnicy nie zrobi. Logiczne, nie? Też tak myślę.
Więc jak wysadzić kabel w miejscu uszkodzenia którego lokalizacji nie znamy?
Z pomocą przychodzi Zeus, Jowisz czy tam inny Thor. Czyli będziemy napierdalać piorunami. (Raz! Raz! Raz! Pioruny!) Ale nie takimi zwykłymi.
Urządzenie do takiej zabawy nazywa się dopalarką albo czasami lokalizator akustyczny, bo powoduje przerwę w żyle, albo zwarcie z sąsiednimi żyłami z emisją fal dźwiękowych. Ma to sens w momencie gdy uszkodzenie jest małe, pokroju kilku kΩ doziemienia to RCD już zareaguje. Jednocześnie takie uszkodzenie będzie nie do wykrycia na TDR. Co trzeba zrobić? Zmniejszyć tą rezystancję. Jak? Dopalając kabel.
W urządzeniu siedzi bateria kondensatorów, ładowana do setek lub tysięcy woltów, i potem jest rozładowywana przez badany kabel. Przy odpowiednio dobranym napięciu dojdzie do zapalenia się łuku elektrycznego w miejscu uszkodzenia. A że łuk elektryczny to plazma, a plazma ma ujemną rezystancję dynamiczną, czyli im więcej prądu przepływa tym jest niższa rezystancja i może przepłynąć jeszcze więcej prądu zmniejszając rezystancję. To powoduje że taki zapalony łuk elektryczny traktujemy jak totalne zwarcie. Większość energii zgromadzonej w kondensatorach wydzieli się w miejscu uszkodzenia. Jednocześnie takie zwarcie w postaci łuku elektrycznego jest idealnym miejscem do odbicia się fali elektrycznej, więc można jednocześnie zrobić badanie TDR.
Poczyniłem już pierwsze zakupy za pieniądze w tym celu. Kupiłem 9 używanych kondensatorów foliowych do kompensacji mocy biernej. Każdy na 460VAC i ok 155uF.
Niestety po testach okazało się że 3 są nie do użycia, więc zostaje 6szt. Czyli już tracę ⅓ zakładanej pojemności, ale dam radę i z tym.
Ktoś pomyśli że 460V to mało, dla jednego tak, dla drugie nie. Bo trzeba wziąć pod uwagę że to jest napięcie znamionowe dla AC. A ile może wytrzymać taki kondensator dla DC? Wzór jest prosty VDC=VAC*2√2 czyli moje kondki mogę na spokojnie ładować do 1,2kV każdy. Skoro mowa o napięciu i kondensatorach. Jaki jest wzór na zgromadzoną energię? E=CU²/2. 6szt szeregowo po 145uF (bo tyle mają) to 24uF, jednocześnie daje to trochę ponad 7kV napięcia, podstawiając to do wzoru mamy około 600J.
Zakładając rozładowanie 600J w kilka ms na małej rezystancji zwarcia daje to moce chwilowe idące w setkach kW. Do tego stopnia że ziemia się trzęsie, czuć to pod stopami, w pewnym artykule znalazłem że 300-400J jest wystarczające żeby zlokalizować miejsce bez dodatkowego sprzętu, tylko na słuch. A dla mniejszych energii i lepszej dokładności lokalizacji używa się się takich geofonów.
https://youtube.com/shorts/ATa\_hW--dNw
Pewnie będę musiał zbudować sobie takie coś, GPT podpowiada że ESP32 spokojnie ogarnie pomiar różnicy czasu dotarcia impulsu i triangulacji na tej podstawie. Taki kompas z własną północą.

I teraz sobie wyobraźcie że podpinasz takie urządzenie, klikasz start i w kilka minut wiesz dokładnie gdzie trzeba kopać bo czujesz na stopach jak krecik stuka w taborecik.
Moja bateria 6 kondensatorów będzie miała też kilka zalet.
Pierwsza to możliwość regulacji pojemność.
Co z regulacją napięcia daje spory zakres możliwych energii do uzyskania i stałych czasowych RC zależnych od uszkodzenia. Uszkodzenie 10kΩ przy napięciu 7kV będzie potrzebowało ok 1s na rozładowanie kondensatorów. Tu raczej się nie poczuje stukania ale już kilka strzałów może dopalić kabel.
Układy jakie mam zamiar łączyć to:
6S, 7,2kV, 24uF, 600J
4S, 4,8kV, 36uF 400J
3S, 3,6kV, 48uF, 300J
3S2P, 3,6kV, 96uF, 600J.
Jak te będą niewystarczające to kupie 9szt po 166uF nówki sztuki. Też za nieduże pieniądze.
Wtedy 10kV i 1kJ puka do bram.
Dane o potrzebnych napięciach i energiach wziąłem z dostępnych komercyjnie takich urządzeniach. Są horrendalnie drogie, ale karty katalogowe już dają jakieś informacje.
Największe jakie patrzyłem miały 36kV i 3600J.
Więc kondensator był 5,5uF. A z danych tych mniejszych policzyłem jakie kondensatory powinienem mieć. Lepiej by było bliżej 1kJ ale za takie pieniądze to i 600J dobre.
Jak widać albo i nie (przez kompresję obrazów na hejto) każdy z kondensatorów już oddał strzał, o czym mówi ślad na blaszce. Energie były małe, bo ledwie po 20J, ale efekt robi zacny.
Do sterowania takimi prądami idealnie nadają się tyrystory. A mam kilka takich fajnych na 2kA w impulsie. Tylko mają wadę, są na 1200V. Ale mam ich 3szt, a że są podwójne to łącznie daje to 7,2kV. No idealnie można pomyśleć. Prawie, bo trzeba wysterować wszystkie tyrystory na raz, a że będą połączone szeregowo to bramka każdego będzie na innym potencjale. I tu pojawiają się schody. Prawdopodobnie będę musiał użyć GDT, czyli Gate Driver Transformer. Prosty transformator impulsowy separujący wszystkie obwody. Mam nadzieję że się uda.

A skoro już weszliśmy trochę w #elektronika to chciałbym wrócić do tematu TDR.
Oscyloskop ma generator prostokąta 5V, mało. Mam generator impulsów oparty o generator lawinowy, ale jest z nim problem bo brak dopasowania impedancyjnego już na początku powoduje spore przepięcia i rezonanse, przez co odbite sygnały też są zniekształcone.
Wertowałem sporo prac naukowych aż w końcu trafiłem na coś genialnego. Generator impulsów który sam dopasowuje swoją impedancję do odbiornika. No normalnie genialne.
A tak na prawdę to nie tyle dopasowuje co fala odbita od zmiany impedancji zostaje pochłonięta przez rezystor na drugim końcu linii koncentrycznej.
Już zamówiłem na alledrogo kabelek RG213, miedziany oplot, miedziany rdzeń, polietylenowy izolator, w sumie nigdzie nie znalazłem jakie napięcie maksymalne ma, ale na razie i tak będę bazował na generatorze lawinowym ale z taką linią. Dzięki takiej zmianie sygnały powinny być klarowne jak woda w górskim strumieniu.

Tak że zaplecze sprzętowe rośnie, baza klientów również. Tylko doba wciąż ma 24h i saldo mojego konta jakoś nie chce rosnąć.

Łooo cholera, chyba jeden z dłuższych wpisów.