Voltaje en modo común y medición con voltímetro y un amplificador de instrumentación

1. Su voltímetro está flotando y funciona con baterías. No se puede decir lo mismo del amplificador de instrumentación. He medido hasta 32 KV con un amplificador de instrumentación, pero con sondas de 1 gigaohm que dividieron la entrada por 10,000.

2. No diría que un voltímetro es inferior. Puede que no esté tan afinado como lo puede ser un amplificador de instrumentación. Como 'flota' con la energía de la batería, rechaza el voltaje y el ruido en modo común.

3. SGND y AGND son básicamente lo mismo. Una es tierra de señal y la otra es la referencia de tierra analógica para el amplificador de instrumentación. Para la precisión y el rechazo del modo común, debe tener un camino corto a SGND, usando trazas amplias.

  

En la Figura 3, corté la conexión entre SGND y AGND y leí   esto hace que las corrientes de polarización no vuelvan a la fuente y la   El amplificador de instrumentación no funcionará correctamente. Pero ¿por qué no esto?   el problema aparece en el caso del voltímetro, aunque también tiene la misma forma   de conexión de 2 hilos.

4. Una vez más, al cortar el enlace gnd, SGND y AGND, dejas que la entrada de modo común 'flote' a cualquier voltaje que desee, especialmente con amperios de instrumentación de alta impedancia combinados con corrientes de fuga de CA, principalmente capacitivas .

5. Una vez más, el medidor funciona con baterías y flota mejor porque no tiene otros enlaces con el circuito. No hay ruidos espurios o corrientes con un medidor de mano. La lectura que te da es la verdad.

6. Lo que puede dominar el equipo alimentado por una toma de CA es la fuga capacitiva por un transformador convencional o por un transformador en modo de conmutación. La fuga capacitiva puede ser de 100 pF o más. No es un peligro de descarga ya que la corriente de fuga es normalmente de 100 uA o menos y de 50 uA o menos para equipos médicos. Sin embargo, las entradas de instrumentos pueden detectar dichas fugas como un error de modo común, que debería cancelarse si es el mismo para ambas entradas (+) y (-). Si las entradas no tienen una señal de retorno a tierra común de la misma impedancia, los errores pueden entrar en las lecturas. Abra (flote) las sondas de entrada para detectar errores que no deberían estar allí. Acórtelos juntos para verificar si hay errores de compensación de CC. Póngalos en cortocircuito para indicar el terreno y verifique si hay errores de modo común.

7. A veces, con un equipo alimentado con corriente alterna, un transformador de aislamiento ayuda con la fluctuación de fase y otro ruido de modo común desequilibrado, agregando otra capa de aislamiento de la toma de corriente alterna. Use un buen DVM para comparar el ruido de la sonda del instrumento o las compensaciones de CC a tierra. Si una fuente de señal no tiene una impedancia equilibrada para ambas entradas, pueden producirse errores. La inestabilidad es un signo de ruido que se introduce en el instrumento como una señal desequilibrada.

  

Pero en la Figura 2, el amplificador está en peligro debido al modo común   voltaje.

8. Los amplificadores de instrumentos a menudo están protegidos por resistencias de alto valor y resistencias de tierra comunes que dividen la entrada entre 10: 1 o 1,000: 1, luego establecen la ganancia del amplificador para compensar la pérdida . Esto los protege cuando se mide el alto voltaje, ya sea de un solo extremo o como un voltaje de modo común donde se mide el flujo de corriente.

9. Por esa razón, vale la pena comprar DVM de alto grado como la serie Fluke 87 III y hacer calibraciones anuales para verificar los amplificadores del instrumento. Puede cuestionar los voltajes y corrientes diferenciales comunes y diferenciales de los circuitos eléctricos, pero no un DVM de precisión.

La corriente de fuga puede aumentar la carga de los instrumentos flotantes. Esto puede suponer un riesgo de daño entre AGND y Earth GND. Este riesgo es grave en barras de 600 V debido a la energía almacenada que puede seguir un arco a un DMM flotante. Por este motivo, se debe usar el equipo de protección ARC FLASH cuando se miden BUSBAR con capacidad de cortocircuito de MVA. Pero para pequeñas fuentes de energía el riesgo es pequeño. Sin embargo, las fugas pueden dañar los instrumentos flotantes de alta impedancia.

Entonces, lo que está descuidando en su pregunta es cualquier fuente de fuga, creación de superficie, inducción del bucle H-Field o capacitancia parásita a AC E Campos a tierra física que pueden inducir una gran falla de voltaje CM en el INA. Sin embargo, si esto se hace con cuidado, mediante el uso de dispositivos ópticos y un cuidadoso diseño de PCB con espacio de aire, para el código de clase de contaminación, no hay problema.

He medido hasta 200 kV en un visor, pero utilizaba un transformador de voltaje de tapa C de aproximadamente 3 m de altura.

Está descuidando las corrientes de fuga de la fuente de alimentación que solo se clasifican a la tensión de aislamiento. Con esto, el voltaje del CM inducido soplaría el INA a menos que usted pudiera controlarlo muy por debajo de la corriente de polarización de entrada y garantizar la fuente de energía libre de transitorios CM de las cargas de aislamiento.

Dibuje una fuente de corriente de la fuga perdida y la fuente de energía en su impedancia de entrada e incluya la corriente de fuga perdida del dispositivo bajo prueba. Luego analiza el voltaje CM.

Por lo tanto, existen mejores métodos para medir HVDC y HVAC, y esto no es posible a menos que pueda eliminar todas las fuentes parásitas y usar la energía de la batería con telemetría óptica o divisores de voltaje resistivo con clasificaciones de HV adecuadas y brechas en la página de creación.

No se muestran en su "Diagrama lógico" sus fuentes de energía en la Fig. 3 (& 1) y la clasificación de aislamiento y la reactancia parásita entre SGND y AGND. Esto hace toda la diferencia entre una medición remota segura (que no va a ninguna parte por ahora) y una que puede matar si se produce un arco eléctrico incluso con un DMM, si la fuente de la red puede entregar > 100 A o 100 kW y provocan una combustión espontánea si se rompe el aislamiento. Pero si tenía un optoaislador en la salida para obtener una lectura analógica o digital, entonces la salida se puede traducir de la tensión de 1kV CM a niveles de baja tensión cercanos a la Tierra.

1) & 2) Porque puedes hacerlo tú mismo para que sea el mismo. Conecte la entrada B a AGND y asegúrese de que no haya una corriente de fuga muy pequeña entre AGND y SGND y que sea la misma. El voltímetro tiene una entrada conectada a su tierra interna de la misma manera.  No te limites a los nombres, el terreno es solo una convención, una referencia para algo, renombra B como GND y SGND como V-, ¿se ve igual? ¿Tiene sentido conectar V- a AGND?

¿Por qué un amplificador de instrumentación es mejor?

Llamé a Ri1..Ri4 la impedancia interna de V2, V3 y V5, V6. Suponemos que alguna corriente parásita fluye de V- a AGND a través de Zl.  Ri1..Ri4 > > Rv, Rp1, Rp2 > > Zl

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

En la configuración del voltímetro, la corriente parásita toma el camino más corto a través de Ri2, V3, V1 y agrega un error debido a la caída de voltaje en Ri2.

En el segundo esquema, fluirá a través de las rutas Rp2 Ri3 y Rp1 Ri4. Si Rp2 = Rp1 y Ri3 ~ = Ri4, la caída de voltaje en Ri3 y Ri4 compensará en modo diferencial dando un valor más preciso.

Observe que la corriente de fuga a través de Rp2 y Rp1 agregará un voltaje de modo común, más alto para resistencias más altas, esto es un compromiso entre la impedancia interna y el voltaje de modo común máximo admitido. Por supuesto, si Ri3 y Ri4 son muy pequeños, solo puede conectar una entrada a AGND y no usar resistencias polarizadoras en absoluto.

A su esquema como está no le funciona, le faltan dos resistencias, una de salida OA8 y R6 a OA7- y R9 y la segunda de salida OA6 y R7 a OA7 + y R10.