¿Aislamiento galvánico con ecualización de voltaje?

Necesito igualar el voltaje de tierra entre la entrada y la salida de una fuente de alimentación DC-DC aislada mientras sigo manteniendo el aislamiento galvánico. ¿Hay alguna forma de hacer esto?

La razón por la que necesito esto es para no exceder la clasificación máxima de voltaje de aislamiento en la fuente de alimentación de CC-CC.

¿Qué está haciendo que le hace pensar que excederá el voltaje máximo de aislamiento?
Estoy apilando algunos ladrillos de CC-CC en serie, por lo que el voltaje de salida total será bastante alto.

Respuestas (3)

Necesito ecualizar el voltaje de tierra entre la entrada y la salida de una fuente de alimentación de CC-CC aislada mientras sigo manteniendo el aislamiento galvánico

Si tuviera una caja negra con dos cables y me dijeran que los dos cables NO ESTÁN conectados galvánicamente, pero que V1 siempre es igual a V2, entonces la única conclusión razonable que podría sacar es que ESTÁN conectados galvánicamente y, de hecho, están en cortocircuito.

Imagine poner su multímetro a través de los dos cables: leería cero ohmios. Posiblemente no podría leer nada más porque V1 = V2.

Que los voltajes permanezcan exactamente iguales cuando fluye corriente entre los sistemas indicaría que no están aislados galvánicamente. Por otro lado, dado que sería raro que no hubiera absolutamente ninguna ruta de fuga entre dos dispositivos, a menudo se dice que las cosas están aisladas incluso cuando existe una pequeña ruta de fuga. Incluso una pequeña ruta de fuga será suficiente para mantener las cosas a unos pocos voltios de distancia entre sí en los casos en que no haya una corriente significativa que intente separarlas más.

Andy tiene razón. Su especificación se contradice a sí misma: "El aislamiento galvánico es un principio de aislamiento de secciones funcionales de sistemas eléctricos para evitar el flujo de corriente; no se permite una ruta de conducción directa". -Wikipedia

Sin un camino de conducción, la carga acumulada en un circuito hace que el voltaje se aleje del voltaje del otro circuito. Sin la capacidad de equilibrar la carga, la diferencia de voltaje siempre permanecerá.

Si en realidad no necesita aislamiento galvánico, puede intentar colocar una resistencia de alto valor entre las dos tierras para permitir que el exceso de carga se transfiera entre los dos circuitos a tasas muy bajas. Esto tendería a mantener los terrenos cerca del mismo punto a lo largo del tiempo. El movimiento rápido de la carga en cualquiera de los circuitos causaría un desequilibrio que se corregiría solo con el tiempo suficiente a través de la resistencia.

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Otra opción sería agregar un condensador clasificado para un alto voltaje junto con una resistencia de alto valor. A partir de la ecuación del capacitor estándar, se vuelve obvio que ayudaría a mitigar la diferencia de voltaje que busca aplastar.

C = q V
o
V = q C

Si tiene una carga constante entre las placas, a medida que aumenta la capacitancia entre sus dos circuitos, el resultado es una diferencia de voltaje más pequeña. Agregar esa resistencia aún le permitiría drenar la diferencia de voltaje lentamente. El condensador le permitiría absorber grandes transitorios de adiciones de diferencias de carga entre los dos circuitos.

Gracias por la respuesta. Desafortunadamente, la fuga inherente en los componentes podría ser potencialmente demasiado lenta para igualar los potenciales. Actualmente tengo una resistencia de 10 MOhm para limitar el flujo de corriente. ¡Agradezco los comentarios!
@TaroKako A partir de su comentario sobre los aisladores galvánicos marinos se me ocurrió una idea. ¿Por qué no agrega un capacitor entre sus circuitos y una resistencia de alto valor? El condensador podría absorber cualquier diferencia de carga en exceso transitoria, mientras que la resistencia de alto valor podría drenar lentamente la carga en exceso en un lado del circuito o en el otro. El capacitor requiere una diferencia de carga significativa para un cambio en el voltaje. (Asegúrese de utilizar un condensador de voltaje muy alto).

Andy podría estar equivocado, ya que:

                                BLACK BOX
                               /
    +-------------------------+
    |                         |
    |     +-------+------+    |
    |     |       |      |    |
    |     |      [R1]   [R3]  | 
    |     |       |      |    |
    |     |       |      +----------->E1
    |  [SUPPLY]   |      |    |  
    |     |       +------|----------->E2
    |     |       |      |    |
    |     |      [R2]   [R4]  |
    |     |       |      |    |
    |     +-------+------+    |
    |                         |
    +-------------------------+

siempre que R1/R2 = R3/R4, E1 siempre será igual a E2 aunque los dos cables no estén aislados galvánicamente.

Sin embargo, dado que un ohmímetro es una fuente de voltaje, o corriente, una vez conectado entre E1 y E2, desequilibraría el puente, lo que haría que la carga fluyera e indicaría cierta resistencia.

ingrese la descripción de la imagen aquí

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En las imágenes adjuntas, las resistencias fijas en el puente, las de las carcasas anodizadas en oro, son bobinadas de 120 ohmios al 3%.

Los de la derecha están en serie, con aproximadamente 25 V de excitación a través de ellos desde el pequeño HP6216 en la parte superior de la caja de resistencias de décadas, y el de la izquierda está en serie con la caja de resistencias de décadas y un potenciómetro de 50 ohmios que se usa para equilibrar el puente con el mismo suministro de excitación a través de esa cadena.

Lo mejor que pude hacer fue equilibrar el puente a 3,1 milivoltios en su salida, como se muestra en el Fluke, y el Wavetek estaba configurado en 200 ohmios y no estaba conectado a nada.

En la segunda imagen, el ohmímetro estaba conectado a la salida del puente y, como puede ver, el puente estaba desequilibrado en unos 106 milivoltios y el ohmímetro marcaba 116,1 ohmios.

No me equivoco, la parte crucial de la pregunta es "necesita igualar el voltaje de tierra entre la entrada y la salida", esto significa mantenerse constante e inmóvil. ¡Su respuesta está relacionada solo con cuestionar mi respuesta y no proporciona una respuesta al OP que no sea implicar "ignorar a Andy, su pregunta es razonable"! Igualado, constante e inmóvil requiere un cortocircuito como lo ha señalado mi respuesta.
La respuesta de Andy tiene algo de hipérbole, pero la idea general es correcta. No tiene que ser de 0 ohmios, puede ser de 1000 ohmios y aun así se clasificaría como sin aislamiento galvánico. Los circuitos con aislamiento galvánico tienen una resistencia no infinita, pero lo que realmente importa es el valor y la calidad de esa resistencia.
@Andy: Sí, malinterpreté la primera parte de su respuesta, pero el hecho sigue siendo, creo, que a pesar de que están conectados galvánicamente y al mismo voltaje, no tienen que estar en cortocircuito para que eso sea cierto. . Además, conectar un voltímetro entre dos circuitos aislados no dará como resultado una lectura de cero ohmios, dará como resultado una lectura de resistencia infinita, dentro de lo razonable, que debe ser si no fluye carga a través del medidor.
@EMFields Lo siento, amigo, pero estás equivocado: si los dos voltajes están igualados, entonces son iguales. Esto significa que hay un mecanismo que los iguala, digamos que una sonda en el ohmímetro establece un voltaje en la entrada A y luego "el mecanismo" (sea lo que sea) establece el mismo voltaje en la entrada B (porque está ecualizado) y esto significa que la otra sonda "verá" el voltaje en la entrada A (pero en la entrada B) y esto significa que el medidor registrará un cortocircuito exacto, cero ohmios.
@horta no hay hipérbole en mi respuesta, que yo sepa: no puede haber ninguna resistencia óhmica distinta de cero si los dos voltajes son iguales en todas las circunstancias. La pregunta es errónea en principio.
@Andy: Independientemente del mecanismo de "ecualización", si los circuitos están aislados galvánicamente, entonces la carga, por definición, no puede fluir de un circuito a otro y, en tal caso, el ohmímetro está buscando una resistencia infinita independientemente del voltaje "a través" de él. Un buen ejemplo serían dos baterías de 9 voltios aisladas entre sí. Es decir, no tocar. Conecte un ohmímetro desde cualquier terminal de uno a cualquier terminal del otro y ¿qué sucederá? Nada.
@EMFields El punto es que no puede tener aislamiento galvánico si los voltajes son iguales. La pregunta del operador es errónea si espera un potencial ecualizado en ambos lados y el mecanismo de "igualación" no puede ser otro que un cortocircuito.
@EMFields Veo de dónde viene Andy. Ha construido un caso especial que resulta ser correcto en circunstancias especiales, a saber, que no puede fluir corriente hacia adentro o hacia afuera de los dos cables. Una vez que pones corriente en un cable y extraes esa corriente del otro cable, los voltajes ya no están equilibrados. Esta es una prueba importante para dos sistemas que se supone que están aislados galvánicamente. Si la corriente puede ingresar a un nodo, no debería poder salir del otro nodo.
Acabo de recibir un drive-by -2 después de 7-1/2 meses. Si el tirador se identificara y explicara por qué, se lo agradecería.
¿Aislamiento galvánico con ecualización de voltaje?
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