Todos los canales aislados de un osciloscopio no son iguales

Aplicación
Todos los canales aislados
de un osciloscopio no son iguales
Por Viditec
La capacidad en representar
ScopeMeter® de la Serie 190 de
con unos 30 V, muy poco adecua-
formas de onda en dos canales si-
Fluke. A diferencia de los oscilos-
dos para entornos industriales. Por
multáneamente es fundamental
copios de doble canal normales,
el contrario, el ScopeMeter de la
para las tareas de mantenimiento
en los que las masas de las entra-
Serie 190 de Fluke está homologa-
de hoy en día. Casi todos los sis-
das son comunes (están conecta-
do para medidas seguras de hasta
temas de control modernos dis-
das eléctricamente), las entradas
1000 V, según CAT II, y 600 V según
ponen de circuitos eléctricos que
del ScopeMeter de la Serie 190
CAT III. Dicho nivel de aislamiento
requieren medidas con diferentes
están aisladas de forma indepen-
convierte al modelo 190 en un ins-
referecias de masa. Por ejemplo,
diente, lo que permite conectarlas
trumento extremadamente segu-
los circuitos de control basados en
a señales de niveles de tensión
ro para aplicaciones profesionales
microcontroladores suelen funcio-
muy diferentes con una precisión
e industriales.
nar en niveles de 3 o 5 V, mientras
y seguridad completas. Además,
que la electrónica de potencia lo
las sondas estándar cubren una
hace a tensiones trifásicas de 380 V.
amplia gama de aplicaciones que
Para complicarlo aún más, dichos
van de mV a kV, lo que hace del
sistemas pueden disponer de una
ScopeMeter 190C el instrumento
o más secciones flotantes con ma-
ideal tanto para los dispositivos
sas a potenciales diferentes.
de microelectrónica como para
aplicaciones de potencia.
Antes, los técnicos e ingenieros
se las arreglaban utilizando varios
Hay otros osciloscopios de
instrumentos de medida al mismo
doble canal en el mercado que
tiempo, pero desde luego el méto-
ofrecen canales aislados, pero su
do más preciso y eficaz es utilizar
aislamiento es limitado; resultan
un instrumento portátil como el
apropiados solo para utilizarlos
36
Ingeniería Eléctrica • Septiembre 2012
Estas diferencias son funda-
El nivel de aislamiento de los
mentales tanto para la precisión
canales del ScopeMeter 190 pro-
como para la seguridad.
tege la unidad, el equipo que está
La necesidad de medir y cap-
comprobando, su inversión en
turar formas de onda en diferen-
instrumentos de medida y, por su-
tes puntos de medida de forma
puesto, su integridad física.
simultánea es un requisito tan
Esta importante característica
común, que es fácil olvidar que
de la Serie 190 permite a los téc-
la conexión incorrecta de un os-
nicos efectuar medidas con preci-
ciloscopio de entrada doble sin
sión y seguridad en sistemas que
canales aislados puede suponer
van desde motores CA a fuentes
un peligro para la seguridad tanto
de alimentación conmutadas y, en
del osciloscopio como la del usua-
general (y respetando los rangos
rio. Los osciloscopios sin canales
de medida), de sistemas industria-
aislados para entornos industria-
les de alta energía.
les suelen provocar conexiones a
cuito en el instrumento o, en casos
Utilizar canales aislados para
efectuar medidas en motores
industriales
muy extremos, pueden hacer que
Una tarea habitual para un téc-
La forma de onda de la tensión
se funda el aislamiento llegando
nico de mantenimiento eléctrico/
de salida al motor, se caracteriza
incluso a explotar. Incluso si los
electrónico es la de realizar me-
por tener una serie de pulsos nega-
usuarios no se encuentran con
didas sobre señales de control y
tivos y positivos de magnitud cons-
sistemas desconocidos, la precipi-
potencia de forma simultánea. Pre-
tante y ancho variable. La variación
tación y premura típicas en man-
cisamente, una situación muy co-
de este ancho afecta directamente
tenimiento industrial pueden con-
mún consiste en medir la señal de
a la tensión efectiva que alimenta
tribuir a utilizar hábitos de trabajo
control en un variador de velocidad
al motor, de manera que cuanto
poco seguros.
del tipo PWM, y su señal de salida al
más ancho sea el pulso, mayor será
motor, que es de alta potencia.
la tensión media y viceversa.
tierra imprevistas o desconocidas,
que pueden producir un cortocir-
Con demasiada frecuencia, a
los osciloscopios con conexión a
red se les deshabilita su conexión
a tierra para convertir sus entradas
en flotantes, lo que aumenta el
peligro de que se produzcan daños personales o incluso de electrocutarse.
Ingeniería Eléctrica • Septiembre 2012
37
Aplicación
Con la variación de dicha ten-
namiento de una sola fase con me-
400 V (con respecto a la referencia
sión efectiva se consigue variar la
didas tampoco resulta tan claro si
"-V" de la figura) mientras que la
velocidad del motor.
las medidas de tensión se efectúan
entrada B se ajusta para disparar
Ciertamente, la tensión apa-
en los terminales del motor, ya que
sobre los pulsos de salida de 5 V
renta entonces estar muy distor-
las tensiones proporcionarán lec-
del circuito eléctrico de control
sionada, pero la gran inductancia
turas cercanas a lo normal, puesto
(con respecto a la referencia "- de-
del motor suaviza la señal lo sufi-
que el bobinado del motor funcio-
tección" de la figura).
ciente como para convertirla nue-
na como un generador, induciendo
Aunque las dos tensiones de
vamente en sinusoidal; el motor
la tensión a las bobinas abiertas.
referencia son distintas, la panta-
funciona entonces suavemente.
La mejor manera de detectarlo es
lla del 190 muestra claramente la
Esta señal es una señal de poten-
efectuando medidas de corriente
correlación en tiempo entre las
cia, de varios cientos de voltios.
en todas las fases para detectar la
dos señales, incluido si los IBGT
fase abierta mediante la ausencia
se encienden correctamente. Esta
de flujo de corriente.
característica es también útil para
La primera medida a la hora de
comprobar el correcto funcionamiento del conjunto consiste en
Si se detecta dicho estado, el
medir sobre equipos eléctricos
contrastar dicha señal modulada y
problema puede encontrarse en el
conmutados y medir en práctica-
la señal de control, que suele ser
propio motor o en el circuito eléc-
mente todos los circuitos indus-
de unos pocos voltios.
trico del variador. Para comprobar-
triales de alta energía.
Una causa bastante común
lo, es necesario revisar el encendi-
de avería en los motores trifásicos
do de los IGBT y compararlos con
de inducción es lo que se conoce
los pulsos de salida del controlador.
como funcionamiento con una
Aquí es donde es fundamental
sola fase, en el que se pierde com-
disponer de un equipo con entra-
pletamente una de las tensiones
das flotantes aisladas como las del
de fase aplicadas al motor. Cuando
ScopeMeter 190.
esto ocurre, las otras dos fases lle-
Con un osciloscopio de doble
van más corriente, lo que produce
entrada sin aislar sería imposible
un aumento de temperatura y una
realizar una comparación directa
más que posible avería del motor.
entre estas dos señales en la mis-
El funcionamiento con una sola
ma pantalla, debido a los niveles
fase no es fácil de detectar, pues-
de tensión muy diferentes de sus
to que el motor parece funcionar
referencias.
prácticamente con normalidad, ex-
La entrada A puede ajustarse
cepto por un aumento del calor ge-
para medir la salida de los IGBT en
nerado y alguna pérdida de par y
el circuito de alimentación a un
suavidad. La detección del funcio-
nivel de tensión de, por ejemplo,
38
Ingeniería Eléctrica • Septiembre 2012