Estaba usando uno de los pequeños kits de generador de funciones XR2206 con mi osciloscopio analógico. Mostró una onda sinusoidal sin problema, pero noté que cuando conecté la correa de tierra de la sonda de mi osciloscopio al terminal de tierra en la placa XR2206, había un poco de chispa visible como cuando cortas una batería de 9V. Saqué el multímetro para medir el voltaje entre los dos terrenos y mostró una lectura de 4 V CC entre ellos y un poco menos de 21 V CA.
Estaba alimentando el XR2206 con una fuente de alimentación de enchufe de pared de 9 V CC, sin pin de tierra.
¿Hay una explicación simple de lo que probablemente está sucediendo? ¿De dónde vendría este potencial de voltaje entre las dos tierras?
¡Gracias!
La diferencia de potencial proviene del acoplamiento capacitivo entre el lado de voltaje de red y el lado de bajo voltaje dentro de la fuente de alimentación sin conexión a tierra. A veces, incluso puede sentirlo tocando solo la salida de 9 V CC, y el efecto puede amplificarse si toca la tierra del osciloscopio al mismo tiempo. Pica un poco si el área de contacto con la piel es pequeña.
Se debe a un acoplamiento capacitivo de fuga pura entre los lados primario y secundario del transformador, o es intencional si hay un capacitor en Y entre los lados primario y secundario para reducir la interferencia electromagnética.
Cuando la salida de la fuente de alimentación flota capacitivamente de esta manera, la salida puede estar referenciada a tierra por unas pocas decenas, si no un par de cientos de voltios, por lo que conectarla a tierra del osciloscopio conectará a tierra la salida flotante y el condensador se descargará a través del cable de tierra del osciloscopio. El pico es corto pero el pico de corriente durante la descarga puede ser bastante grande. Como el condensador suele ser del orden de 2,2 nF, la corriente CA que lo atraviesa debe ser inferior a 200 microamperios.
Esta es la razón por la que muchos dispositivos con fuentes de alimentación de dos clavijas dicen en sus manuales que las unidades deben desconectarse de la red eléctrica antes de conectarlas a otras unidades.
Imagínese lo que sucede, si intenta conectar el cable de tierra entre dos dispositivos primero, y luego se desconecta accidentalmente antes de conectar otro cable entre dispositivos, como pines GPIO entre dos microcontroladores. Podrían recibir un par de golpes pero eventualmente dañarse.
Por lo tanto, también sugiero no conectar dispositivos alimentados si se encienden mientras se conectan. Desconéctelos primero.
Supongamos que el transformador de potencia tiene un área de superposición primaria-secundaria de 10 cm * 10 cm y un espesor de aislamiento (entre esos devanados) de 1 mm. Suponga que Er (permisividad relativa) es 5. ¿Cuál es la capacitancia?
C= E0 * Er * Área/distancia
C = 9e-12 farad/metro * 5 * (0,1 metro * 0,1 metro) / 0,001 metro
C = 45e-12 * 10 = 450 pF = 0,45 nanofaradios
¿Cuál es la corriente máxima (corriente de desplazamiento) del primario al secundario, suponiendo un pico de 200 voltios?
Yo = V/Z
¿Cuál es la Z de 0,450 nanofaradios a 60 Hz (ignoraremos cualquier pico)
Z = 1/(2 * PI * F * C) = 0,159/(60 * 0,45e-9)
Z = 0,159/27e-9 = 0,159/0,027e-6 ~~~ 5 * 1 millón = 5.000.000 ohmios reactivos
I = 200 voltios / 5 000 000 ohmios = 0,04 miliamperios = 40 microamperios
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