Posible problema de conexión a tierra - HDMI sobre arco eléctrico CAT-6

Recientemente me pidieron que ayudara con algunas cosas de A/V en mi iglesia. El objetivo era simple: mostrar video HDMI desde una computadora portátil a dos televisores LCD. Como la distancia era un problema, compré un convertidor activo de HDMI a Ethernet.

He incluido un diagrama en PDF como referencia: http://bit.ly/1L0JeHh

Cuando fui a enchufar el cable HDMI de 3' del divisor al primer televisor LCD, se produjo un gran arco eléctrico cuando apenas toqué el cable HDMI con la placa metálica trasera del televisor. Esto frió el televisor LCD y el convertidor de HDMI a Ethernet.

Sospecho problemas de conexión a tierra, pero no sé lo suficiente sobre HDMI para saber si ese podría ser el problema. ¿Cómo determinaría si la conexión a tierra es la culpable aquí?

Respuestas (2)

Parece que puede tener un intercambio caliente/tierra en alguna parte. Esto es muy peligroso y podría matar a alguien si no lo resuelve. Comenzaría comprobando con un buen multímetro aislado para ver si estamos hablando de CA de nivel de línea como primer paso. También recomendaría obtener uno de esos probadores de conexión a tierra de tomacorrientes y verificar todos los tomacorrientes involucrados. También revisaría los cables de ethernet para asegurarme de que no haya ningún aislamiento dañado o contacto con ningún cableado de alto voltaje.

Me pregunto si las dos habitaciones distantes no estaban en patas opuestas de la alimentación de 240vCA que llegaba a esa sección del edificio. (Suponiendo que estemos hablando de la energía de los EE. UU.). En ese caso, ambos tomacorrientes funcionarán bien, pero el "120v" en una habitación es "antifase" con el "120v" en la otra habitación, y efectivamente hay un 240vAC diferencia entre sus clientes potenciales. (Para los prudistas, esto no es "realmente" bifásico, son ambas patas del secundario con derivación central que salen del transformador del poste de servicio). están cableados correctamente, un dispositivo defectuoso o mal construido aún puede causar problemas graves. Me sucedió esto mismo hace unas semanas, y destruyó un amplificador de instrumento musical (fabricado a bajo precio).

Primero, amplíemos el tema del "cableado a tierra residencial defectuoso". ¿Qué significa eso exactamente? Bueno, para dispositivos típicos, "neutro" y "tierra" funcionan así: http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_3/8.html

Aquí hay otro enlace para comprender "neutro" y "tierra" en la energía residencial: http://forum.allaboutcircuits.com/threads/confused-about-ground-in-ac-circuits.76003/

Ahora, esos son para electrodomésticos estándar, y siempre suponga que las fuentes "calientes" son idénticas. Bueno, en el mundo real, las alimentaciones a menudo no lo son, porque la electricidad que ingresa al edificio tiene más de una alimentación "caliente". (Por lo general, debe hacerlo, para alimentar electrodomésticos de 220 VCA). Así es como un calentador de agua eléctrico, una secadora de ropa eléctrica o un acondicionador de aire obtienen 220 V... de dos alimentaciones "calientes" de 120 V que están fuera de fase con respecto a cada uno. otro.

Si tuviéramos que conectar un osciloscopio de doble canal (¡usando sondas x10!) directamente a ambas fuentes "calientes" en el panel, veríamos:

Etapas

Estas dos "fases" de 120v se enrutan a los lados izquierdo y derecho del panel de distribución de energía respectivamente, y suministran 120v a los circuitos de la izquierda y 120v a los circuitos de la derecha. Cuando el electricista conecta los circuitos de la habitación al panel, distribuye esas ramas a ambos lados de manera uniforme. Cocina a la izquierda, baño a la derecha, etc. Esto debe hacerse para equilibrar la carga presentada a la compañía eléctrica.

Para un electrodoméstico de 220v, simplemente se conecta a ambos "calientes". Dado que la CA fuera de fase "agrega", ese aparato "ve":

220v

Entonces, ¿qué pasaría si tuviéramos un dispositivo mal aislado en cada pierna "caliente" y comenzáramos a hurgar y pinchar entre ellas? Para estas imágenes, haga clic derecho y "Abrir en una ventana nueva" para ver las versiones de resolución completa.

Esquemático

Aquí tenemos una simulación LTSpice de dos equipos de red eléctrica mal diseñados que no emplean aislamiento eléctrico . Este es un punto importante, porque la mayoría de los aparatos electrónicos SÍ usan transformadores para reducir el voltaje de la línea a algo más manejable por el dispositivo. Los transformadores son muy importantes para la seguridad, ya que no hay ninguna conexión eléctrica entre los lados primario y secundario, por lo que este problema que voy a describir no ocurrirá. Algunos dispositivos que pueden no proporcionar aislamiento eléctrico son los amplificadores de audio de alta potencia, ciertas fuentes de alimentación de modo conmutado (reductor, elevador y otras topologías), dispositivos de fabricación muy económica, etc.

En general, la gran mayoría de los dispositivos están bien diseñados y este problema nunca debería ocurrir. Sin embargo, en el mundo real, personalmente he visto esto dañar tres equipos en tres décadas (y me han sorprendido tantos). Por lo general, no es un gran problema, en parte porque los cables de los electrodomésticos están hechos intencionalmente para sea ​​lo suficientemente corto como para que dos aparatos de diferentes patas "calientes" nunca se toquen, y la gran mayoría de la población no lo intentaría de todos modos. Pero tender cualquier longitud de cableado de más de seis pies puede generar algunos problemas graves, ¡como muchos músicos han descubierto por las malas!

Así dicen Device Ay Device Bson amplificadores de potencia de 3000W baratos para grandes actuaciones. No utilizan transformadores de red, ya que un transformador de 3 KVA sería poco práctico y pesado. En cambio, son un nuevo tipo "Clase D" de bajo costo. Para obtener 3000W de uno, simplemente rectifica el voltaje de la red directamente a 155vDC, lo filtra con algunos límites y lo modula para impulsar los altavoces. Para poner 3000W en una carga de 8 ohmios, P=EI --> I=E/R --> P=E(E/R) --> P=E^2/R --> E^2=PR --> E = SQRT(3000*8) --> E = 155vCC. Entonces entre +v1y -v1, vemos:

155vCC

Lo que parece un voltaje de CC, y lo es, con respecto a esos dos terminales. Pero, ¿qué vemos si medimos entre el neutro y estos?

¡Guau!

¡En comparación con tierra o neutral, estas líneas alcanzan un máximo de 310v de diferencia! La razón por la que "vemos" 155v CC entre ellos es que están en fase entre sí, y la diferencia neta entre ellos es una constante (por lo tanto, CC) de 155v. Entonces, aunque sus voltajes absolutos son muy altos, sus voltajes relativos son 155vDC bastante constantes.

De acuerdo...

Lo mismo es válido para Device B, también produce 155vDC, y sus terminales también oscilan en un rango absoluto de 310v, al igual que Device A... con una excepción. Dado que se alimenta desde el otro cable "caliente", su fase está a 180 grados, lo que se puede ver en las diferencias de corriente de ondulación:

Diferencias...

Ahora, en el lado de DC de las cosas, esto no significa nada. Pero en el lado de CA, esto significa mucho, ya que se suman polaridades de CA opuestas.

Por tanto, introducir cualquier tipo de conductor eléctrico entre estos dos circuitos de cualquier forma, va a tener malas consecuencias, porque están desfasados . Pero, ¿qué tan malo? Veamos lo que sucede en la resistencia R4 de "cortocircuito accidental":

90vca

El verde es la salida de 155vCC de Device A, el rojo es el voltaje en R4. Está "viendo" 120vAC, sin embargo, dado que es un valor tan pequeño, el voltaje cae a alrededor de 90vAC. Si observamos la cantidad de energía que entra en R4,

¡2,2 Jiggavatios!

¡Con un pico de casi 2,2 kW, va a chispear y arder!

Ahora no tengo idea si uno o más de sus dispositivos tienen la culpa, o si es este problema de HotA/HotB. Yo lo que haría es lo siguiente:

  1. Use un probador de tomacorrientes (como https://www.google.com/shopping/product/12841723546621710763 ) en TODOS (todos y cada uno) de los tomacorrientes que posiblemente pueda usar este equipo como sugirió @alex.forencich. Todos ellos deben mostrar el cableado correcto. Si alguno no está cableado correctamente, llame a un electricista certificado para que lo arregle.

  2. Si todos los puntos de venta son buenos, entonces podría ser este problema de HotA/HotB. Puede ejecutar un cable de extensión desde cada ubicación y medir los voltios de CA entre los dos pines "activos" más pequeños. Debe indicar cero si está en la misma alimentación (bueno) y 240 V CA si está en diferentes alimentaciones (malo). Discuta lo que está tratando de hacer con ellos, y es probable que intercambien algunos circuitos en el panel de distribución para poner todas esas ramas en el mismo "lado" de la alimentación.

Ahora, todo dicho... la iglesia puede no tener energía de 220v de 2 fases, especialmente si es más grande. Puede ser trifásico, 208v. En otros países, puede variar aún más. Si ese es el caso, definitivamente llame a un electricista. Solicite ver su certificación, desea que esto se solucione correctamente la primera vez.

Creo que exageras el riesgo de dos fases. Todo el equipo eléctrico debe cumplir con los requisitos de corriente de fuga, no estoy seguro exactamente, pero creo que < 1 mA desde el chasis hasta la tierra real, sin importar si el caliente y el neutro se intercambian o no. El amplificador que describe no podría venderse como un producto de consumo. Ahora un dispositivo defectuoso es diferente, pero entonces 1 x 120 V es suficiente para causar chispas, no es necesario involucrar dos fases.
El límite podría ser de 210 microamperios, según este artículo de Wikipedia . Todavía es suficiente para dañar su puerto serie u osciloscopio, y hormiguea. Hay una pregunta sobre eso aquí cada semana. Pero esta pregunta se trata de un equipo peligrosamente defectuoso, o algo más aterrador como un intercambio de tierra/caliente.
"Todos los equipos eléctricos deben cumplir con los requisitos de corriente de fuga". Eso es cierto, deben estar certificados para no hacer esto. Sin embargo, esto no se ha cumplido por completo en la práctica, ya que puedo atestiguar personalmente que he recibido descargas eléctricas graves varias veces y que se dañaron tres piezas de equipo (caro). Entonces, a pesar de las mejores intenciones, todavía sucede.