Detección de sobrevoltaje y calidad de suministro eléctrico

Buen día,

Tengo la necesidad de monitorear la calidad del suministro eléctrico y específicamente determinar cuando se presentan picos de voltaje. Deseo monitorear esto con arduino y dejar un registro dentro de arduino. El objetivo es que en caso de que se dañe un equipo de laboratorio podamos determinar si esto se debió a un sobrevoltaje.

Se que medio de las entradas analógicas se puede medir voltaje después de disminuir el voltaje de 110v con un convertidor AC/AC hasta tener un voltaje dentro los 5 volts. Mi duda es como verificar si se presentó un sobrevoltaje (el convertidor seguramente no dejará paar el pico o se dañará también) y así poder guardar el registro o enviar el evento por serial para mostrarlo en una consola.

Otra idea que me surgió es tener un sensor de corriente no invasivo, de esta forma en caso del sobrevoltaje supongo llegaría más corriente al equipo de laboratorio y podría detectarlo. Así estaría el arduino en un ambiente donde no estaría expuesto a la fuente del sobrevoltaje.

Que en espera de opiniones sobre estos métodos para medir calidad del suministro eléctrico o en su caso alternativas diferentes.

Saludos

Para resolver la medición de sobretensión primero debes determinar los valores que pretendes medir
Solo quieres saber que hubo una sobretensión y registrar el momento o quieres saber su valor?
El método mas simple es este.

Para la medición de corriente tienes los ACS-712 en diferentes modelos de 5, 10 y 30 A
Para algo mas preciso, hay esquemas similares usando un CT (Current Transformer)

Arduino AC current input A.png

Solo los muestro para que tomes la idea. Mucho dependerá de los elementos utilizados y valores que requieras.

Hola.

¿ Que anchura minima deben tener los picos de sobrevoltaje ?

Gracias Surbyte. ¿Conoces algún número de parte para el adaptador AC-AC o de alguna marca que recomiendes para este caso?

Alfaville: No tengo alguna anchura mínima específica, solo se que la necesidad es identificar cuando el equipo de laboratorio recibe más voltaje del correcto, sin embargo, no tengo mediciones previa que me permitan conocer las características de ese sobrevoltaje.

Respecto a mi opción de usar un sensor de corriente ¿qué opinan? No soy experto en electricidad, sin embargo, tengo entendido que lo que dañaría el equipo es el exceso de corriente y no el voltaje. Por ello asumo que al recibir un pico de voltaje provoca que los circuitos del equipo consuman más corriente y se dañen. Por ello creo que medir la corriente puede ser lo que me ayude a determinar cuando recibió el equipo más corriente de la correcta y de ahí deducir que el suministro eléctrico fue de baja calidad porque otorgó más corriente a causa de un pico de voltaje. ¿es correcta mi apreciación?

Saludos

No. Para destruir los semiconductores, que son el alma de los equipos electronicos, basta con corrientes insignificantes. Aqui lo que cuenta es la tension capaz de perforar las uniones aislantes. Por otro lado la destrucción de los semiconductores por picos de tension puede ocurrir en nanosegundos y eso resultará dificil de medir. Piensa en como se usan las pulseras antiestaticas para evitar que voltajes elevados (electricidad estática) destruyan los semiconductores con corrientes pequeñisimas.

Esa era la razon de mi pregunta, no es igual monitorizar picos de tesion, que sobretensiones que acaben destruyendo un equipo.

Gracias. Entonces que recomiendas para poder detectar si un equipo se dañó por una sobretensión del suministro eléctrico.

Solo ocupo determinar si el equipo se dañó debido a un problema del suministro eléctrico. Es solo detección, no protección. Hoy día tienen sus mecanismos de protección, pero a veces se han dañado y lo que me piden es tener un mecanismo para medir si el dañó fue debido a que la protección no logró proteger el equipo.

Al analizar la averia se pueden ver huellas del elemento que la produjo, es decir si los condensadores de la fuente de alimentacion están perforados, las protecciones VDR (descargadores) estan en cortocircuito, etc. todo apunta a un pico de tension (por ejemplo por un rayo caido en las proximidades). Si la averia la produjo una tension superior a la normal de uso, los componentes de la fuente habran sufrido por disipar potencias mas allá de su margen de funcionamiento, y habrá resistencias quemadas, y restos de calor excesivo en la PCB y demás. Será mas improbable que los condensadores se perforen y que los descargadores actuen. Si hay fusibles tambien daran su testimonio.

Los picos son muy dificiles de registrar, y la sobretension mantenida (unos segundos o mas tiempo) puede registrarse con Arduino o cualquier otro dispositivo mas simple, por ejemplo se puede ajustar un transistor a un voltaje de disparo que corresponda a 300 voltios (por ejemplo) y cuando se dispare sabremos que hemos tenido sobevoltajes de 300 v. o más. El monitoreo y registro de la tension pasa por un Arduino (hay dispositivos comerciales mejores, claro).

Esta claro que quieres monitorear pero la sobretensión pero yo lo que haría sería prevenir la situación. Colocar un sistema que detecte picos de tensión y superado lo tolerable por el equipo desconecte la energía para prevenir una falla. Un buen diseño basado en IGBT podria detectar tempranamente algo en el orden de mas del 20% de la tensión AC normal o lo que el equipo este preparado para soportar. Si son varios equipos entonces tomaría un valor standard de 110 + 20% (por ejemplo) =132 volts pero estos son RMS asi que el valor pico es 132x 1.41 = 186.12 Voltios Mira como cambian las cosas!! Tu tensión normal de 110Vac en realidad presenta picos de 110x1.41=155.1 Vpp

Entonces si el dispositivo detecta que la tensión esta por encima de 186 V corta el IGBT y el equipo se desenergiza.

Esto mismo existe y son protectores de sobretensión. Están certificados para las normas de cada país que tienen en cuenta cuales son las posibles excursiones máximas y mínimas que puede tener el suministro eléctrico.