Detección e indicación de terminales de puesta a tierra

Lo que está pidiendo es similar a un probador de impedancia de bucle de tierra. Estos no son fáciles de incorporar a su equipo.

Figura 1. Probador de impedancia de bucle de tierra Robin.

Compré uno de estos hace muchos años para uso industrial. El representante de Robin en el stand de la feria comercial entendió el principio de funcionamiento pero fue muy tímido acerca de la divulgación. Uno de los puntos de venta es que puede probar la impedancia del lazo sin disparar el RCD/GFPD. Supuse que debía estar ejecutando una corriente continua en la línea de tierra y devolviéndola de alguna manera al instrumento a través del punto de conexión a tierra neutral del edificio/suministro y el cableado L/N. Su respuesta me hizo pensar que me estaba acercando.

Una opción sencilla pero no infalible sería comprobar la presencia de tierra de la misma manera que los probadores de red. Las páginas de Marc tiene una muestra utilizando neones.

Figura 2. Probador de red de Marc. Todas las luces encendidas indican que el cableado es correcto.

Si pudiera acoplar cada neón a un LDR o fototransistor, podría usar una lógica micro o combinacional para determinar el estado de la conexión a tierra si el vivo y el neutro están conectados de cualquier manera. Nuevamente, esto no es a prueba de fallas y no da una medida de la calidad de la tierra cuando está presente. es decir, es posible que una tierra de baja calidad no genere la corriente de falla adecuada para disparar el interruptor o quemar un fusible.

Optoaislador de neón

Figura 3. Un optoacoplador de neón. El contorno de la lámpara de neón es visible a través del tubo termorretráctil. El LDR (resistencia dependiente de la luz) probablemente esté detrás y mirando hacia el costado de la lámpara para capturar la máxima luz. Se podría usar un arreglo similar para acoplar un neón y un fototransistor.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 4. Configuraciones posibles.

Tendrías que hacer algunas pruebas en estos circuitos. El LDR podría ser más simple en el sentido de que su lento tiempo de respuesta podría igualar el parpadeo del neón debido a la señal de CA. Intercambie las posiciones LDR1 y R2 para invertir la lógica, etc.

Si comprende la impedancia de neutro a tierra y que las pérdidas de distribución a la corriente nominal para el servicio (p. ej., 100 A o 200 A) permiten una caída de <5 %, entonces esperaría un 5 % de 120 V máx. o 6 Vrms o 8,5 Vp de frecuencia de línea más armónicos y posiblemente más con picos de arranque del motor y volcados de carga dependiendo del ancho de banda de medición.

Por lo tanto, si espera una caída de 6 V en 100 A, entonces estima que la resistencia del cable neutro es de 60 mOhm + X (f), donde la longitud de la línea y L/m se pueden estimar para la reactancia inductiva para la línea y el bucle de tierra.

Sospecho que la forma más fácil de probar la continuidad de tierra y no disparar el RCD/GFPD es usar un pulso de duración suficientemente corta para no dar la duración de mA-s necesaria para dispararlo. No sé cuál es este umbral, pero como cualquier relé, se puede estimar a partir de la potencia (mW) y el tiempo de transición y convertirlo a mJ.

Por lo tanto, la mejor prueba para mí sería el voltaje de circuito abierto con LPF de 100 Hz y pulso inducido por CA y detectar el flujo de corriente. Tomemos una ráfaga de 10kHz a 15V con una tapa de acoplamiento con una impedancia de 15 ohmios a 10KHz usando 1uF no polar con un sentido de corriente del lado de tierra R de 1 ohm, podríamos esperar ver 1Amp y 1V. Si conduce con una onda cuadrada de 15 Vpp y usa una ganancia unitaria de 10 kHz BPF, esperaría 1.27 * 15 Vpp de la serie de Fourier para la fundamental (donde los armónicos impares reducen la amplitud aparente de Vpp para la respuesta cuadrada). Por lo tanto, esperaría que pudiera hacer un comparador activa un pestillo o mejor usa un detector de envolvente requiere 2 pulsos de 1A para alcanzar un umbral predeterminado de aproximadamente X para validar la conexión a tierra neutral.

Entonces, su autocomprobación consistiría en si Voc (@line f) < 10Vpp, luego pruebe con 10kHz conmutados y detecte la corriente de bucle> xxx mA, lo que debería tomar aproximadamente 50ms como máximo.

Puede elegir cualquier otro parámetro para validar la impedancia de bucle considerando la inductancia de bucle y la resistencia de ambos cables sin crear ninguna perturbación de EMC.