Concepto de puesta a tierra para un banco de pruebas de máquinas eléctricas

Tengo la tarea de construir un banco de pruebas para máquinas eléctricas que consta de

  • Máquinas montadas sobre una gran placa de tierra que está conectada a PE a través de un cable grueso

  • Un transductor de par: la señal de par GND está conectada internamente al chasis y, por lo tanto, también a PE

  • Un osciloscopio que registra las señales del transductor de par.

  • Un resolver que también tiene internamente la tierra de la señal conectada directamente al chasis y, por lo tanto, también a PE

  • Un controlador digital (por ejemplo, dSpace/RT Box). De la hoja de datos: "PE y la señal GND se acoplan internamente por medio de una red RC de alta impedancia, que consta de una resistencia de 1 MΩ, un condensador de 1 µF y un diodo zener de 5 V (SMAJ5.0CA), todos conectados en paralelo". Las señales del resolver están conectadas a la señal GND del controlador y, por lo tanto, la señal GND se extrae a PE con dos cables coaxiales de 3 metros de largo.

  • Los osciloscopios, el controlador y la PC se comunican a través de Ethernet: la conexión Ethernet también lleva todo a PE a través del enchufe Ethernet en la pared.

    ingrese la descripción de la imagen aquí

Ahora me pregunto sobre el concepto de suelo/PE. Quiero tener todo lo más a prueba de fallas posible, porque gran parte del hardware y el software utilizados en el equipo de prueba son de fabricación propia. Veo 3 problemas:

  • Hay múltiples bucles PE paralelos. Supongamos que un alto voltaje golpea la placa de tierra hasta que se dispara el RCP.
    • Existe la conexión de baja impedancia deseada desde la placa de tierra a PE a través del cable de tierra
    • Hay una ruta de corriente no deseada desde la placa de tierra a la señal de tierra del transductor de par (=PE) al osciloscopio a PE
    • Hay una ruta de corriente no deseada desde el resolver (señal GND = PE) al controlador a través de la "red RC de alta impedancia" (que supongo bloqueará la corriente de falla) a PE
    • Hay una ruta de corriente no deseada desde el resolutor/transductor de par hasta el controlador/osciloscopio y luego a través de todos los dispositivos Ethernet hasta el enchufe Ethernet en la pared que se conecta a PE

Mis preguntas:

  1. ¿Son válidas mis preocupaciones? Me preocupa que haya una falla en todo el equipo de prueba y que destruya todo.
  2. ¿Cómo se suele construir un banco de pruebas de este tipo a prueba de fallos (p. ej., en la industria)?
  3. ¿Qué piensa acerca de (1) colocar toda la electrónica digital detrás de un transformador de aislamiento que interrumpe la conexión PE directa y (2) usar un dispositivo WLAN para interrumpir la conexión PE a través del enchufe Ethernet? Entonces la única conexión que queda es a través del cable de tierra.

Pido disculpas si la descripción no es lo suficientemente clara. No soy un electricista capacitado, sino más bien un "idiota teórico". ¡Gracias!

Ethernet es una interfaz aislada. No debe haber ninguna conexión a PE. Si tiene un enchufe de pared que proporciona una conexión PE a un cable blindado a través de un conector blindado, use un cable o conector sin blindaje para que no tenga una conexión PE a través de Ethernet.
Puede haber una capacitancia de acoplamiento a PE en ethernet incorporada

Respuestas (1)

Para una mejor inmunidad al ruido, use conexiones PE comunes con protección contra sobrevoltaje y límite de corriente y/o filtro de choque CM en las líneas de señal.

Use cables STP para señales con fuente de tierra solo para proteger.

Es bueno realizar caminos de impedancia para fallas a tierra y usar un GFCI y seguir las guías de instalación en los manuales.

Los estándares de la industria se definieron internamente para la inmunidad y gradualmente encontraron su camino hacia los estándares IEEE y CE.

PE es una práctica estándar para todos los equipos con enchufes de PE. La inmunidad al ruido depende de las fuentes, los cables, la orientación y el acoplamiento y los niveles deseados de relación señal/ruido.

Gracias. No me preocupa el ruido en esta etapa, sino más bien asegurarme de que muchos de mis componentes electrónicos sobrevivan a una falla. Me pregunto acerca de las posibles rutas actuales que toma la corriente de falla hasta que se dispara el GFCI. ¿Tengo razón al preocuparme por la corriente de falla que también fluye desde (1) placa de conexión a tierra->transductor de par->Osciloscopio->PE, (2) placa de conexión a tierra->transductor de par->Osciloscopio->red Ethernet->PE y (3) fluye en bucles de tierra en caso de falla a tierra?
Concepto de puesta a tierra para un banco de pruebas de máquinas eléctricas
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