Fasímetro
www.geocities.ws/danielperez www.qsl.net/lw1ecp Ing. Daniel Pérez LW1ECP
fb: Daniel Ricardo Perez Alonso contacto: danyperez1{arrroba}yahoo.com.ar
Una precaución al hacer una instalación trifásica es verificar
que las fases estén en secuencia correcta. Si se permutan dos, los motores
girarán en sentido inverso. Una forma obvia de verificar es conectar
momentáneamente un motor que no esté acoplado a nada, o a nada mecánicamente
crítico, y fijarse el sentido de giro. O usar un intrumento llamado fasímetro o
secuencímetro. Hay varios modelos en el mercado.
Aquí propongo uno de armado casero, que lleva sólo resistores, capacitores y
diodos. NO es un instrumento profesional. NO está homologado. Sí cumple su
misión y sin presentar riesgo alguno. Para quien le interese la teoría, paso a
detallar cómo se llegó al circuito. Si sólo desea armarlo, puede saltearse
hasta la parte práctica.
Aquí vemos el circuito equivalente de un generador trifásico. En la
práctica puede tratarse de los secundarios de un transformador que convierte de
media a baja tensión. Para las redes de Argentina y otros países suponemos tres
generadores de 220V eficaces 50Hz, con fases espaciadas 120 grados, y conectados en
estrella (con cada uno de sus terminales conectado al neutro). Dibujé
osciloscopios sobre cada uno para mostrar las tres ondas.
NOTA: no usé la nomenclatura RST (o UVW o L1 L2 L3) simplemente
porque no tengo a mano una norma o un osciloscopio en el lugar donde hice las
pruebas, por lo que elegí arbitrariamente las letras ABC.
Bien, si reconecto los osciloscopios para mostrar la tensión entre fases,
resultan 380V eficaces (381 para ser exactos).
Entonces reemplazo los generadores por tres de 380V en conexión triángulo, nada
cambia:
Aunque pueda extrañar a primera vista, podemos quitar uno de los generadores y
no cambia ninguna tensión. Esto es una propiedad de la conexión triángulo, nos
viene bien para simplificar el análisis del circuito:
Ahora eliminé uno de los osciloscopios y di vuelta otro. Las "masas" de ambos
quedan conectadas a la misma línea (ojo, sigue siendo una fase, no el neutro).
Vemos que ahora hay 60 grados entre ambas ondas. Si uso una red RC para atrasar
en 60 grados la adelantada, obviamente generaré una onda en fase con la otra,
pero que resulta tener la mitad de amplitud. Entonces, si atenúo a la mitad la
otra, no habrá ninguna tensión entre el atrasador y el atenuador. Las curvas AC2
y BC2 coinciden. Un instrumento
conectado entre ellos no indicará nada.
Y si permuto las fases, se rompe la anulación.
Como instrumento puede usarse un téster en escala voltímetro de CA, ver imagen
izquierda. Se eligieron valores de resistencia que no sean demasiado bajos para
evitar una disipación importante. El capacitor se eligió de un valor estándar y
en base a él se calculó la resistencia asociada. Como curiosidad, la relación
entre R y la reactancia de C es raíz(3) = 1,73 , la misma relación que entre 380 y
220.
Pero como no se necesita hacer mediciones, lo reemplazo por un simple LED (imagen derecha), el "Ok". Su impedancia es muchísimo más baja que la de un voltímetro, pero no importa, en los ejemplos de anulación y no anulación de tensiones, no pasará y pasará corriente por el LED respectivamente.
Para evitar indicaciones falsas, es necesario asegurarse que haya tensión en todas las fases. Para ello se agrega un LED en serie con cada una. Además, hay un resistor opcional en paralelo con el LED de secuencia, porque si hay algo de diferencia entre fases (o por tolerancia de los componentes) no se producirá la anulación total y el LED encenderá un poco. Ese resistor le quita sensibilidad innecesaria.
Coloqué un diodo común en antiparalelo con cada LED porque pueden
dañarse si reciben mucha tensión inversa, además de no prender.
Para los LEDs se recicló parte de una tira de un tubo LED. Si se
van a usar LEDs sueltos, deben ser de alto rendimiento (todos los blancos lo
son) porque la corriente que reciben es baja.
Los resistores se dividieron en dos, para bajar aún más la disipación y permitir dejar el instrumento conectado por largos períodos. Además así permite tolerar transitorios más elevados en las fases sin que se produzcan arcos en la plaqueta.
El dibujo de la plaqueta está con la orientación para usar el método de la plancha, aunque si se usa al revés simplemente cambiará el orden de los nombres de los LEDs. Si se va a imprimir en un copicentro, decirle al empleado que ajuste la escala para tener 50,8mm de tamaño. Si se hará desde p. ej. Paint, editar el archivo para dejar únicamente la plaqueta y especificar márgenes izquierdo y derecho de 79,6mm en una hoja A4.
La imagen se muestra a escala pero al guardar esta página se accede al .PNG original.
Debe ser de epoxy con fibra de vidrio (FR4), que tiene mejores propiedades dieléctricas que las fenólicas (pertinax).
Para redes de 60Hz debe dividirse por 1,2 el valor del C, o del R asociado. No se probó en 110 pero tiene que andar aunque con menos brillo de los LEDs. Si se desea puede bajarse a la mitad el valor de todos los R y duplicar el C. O bien, para usarlo tanto con 110 como 220, dejarlos tal cual y reemplazar el diodo antiparalelo de cada LED por un puente, con lo que se duplica la corriente media en cada LED.
Las puntas son caseras, con tubos industriales de polietileno. Es incómodo tener que hacer contacto con las 3 puntas, y al mismo tiempo estar sosteniendo la cajita. Lo ideal es un cocodrilo de seguridad como muestro a la derecha, perteneciente al fasímetro comercial que mencionaré a bajo, pero dudo que sea un componente común. De todos modos, si se llega a zafar alguna punta y toca tierra o el cuerpo del operador, la corriente es inferior a 0,7mA.
La caja es una tira cortada de una tapa de medidor y doblada con calor, es un plástico más manejable que el acrílico. La foto se sacó sin la tapa.
Las pruebas: se identificaron las fases en un portafusibles usando un fasímetro comercial, en este caso basado en un motorcito. Luego se conectó el nuestro en una secuencia y encendieron los 4 LEDs. Al invertirlo, quedó apagado el LED de fase Ok. En base a esto, ahora sí pude identificar sus conexiones, volcadas en la imagen anterior.
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