Aislamiento parcial en acondicionadores de potencia de CA: filtrado de ruido de modo común frente a ruido diferencial

Un acondicionador de energía de CA proporciona un aislamiento parcial al suprimir el ruido de modo común de alta frecuencia en las trayectorias entre la línea y tierra mediante blindaje galvánico, a la vez que ofrece una atenuación limitada frente a las perturbaciones de modo diferencial que se propagan entre los conductores de línea y neutro.

Separación de las trayectorias de ruido en el acondicionamiento de líneas eléctricas
El ruido eléctrico afecta a las redes de distribución a través de dos vías de conducción distintas. Determinar si el equipo está expuesto a perturbaciones entre líneas o a bucles de tierra resulta fundamental para evaluar la eficacia real de cualquier acondicionador de energía eléctrica instalado.

La interferencia de modo común aparece simultáneamente en ambos conductores activos, con idéntica fase y amplitud respecto a la toma de tierra. Los variadores industriales, los transmisores de radio y las descargas atmosféricas (rayos) suelen inducir este tipo específico de interferencia de alta frecuencia en el cableado de las instalaciones.

La interferencia de modo diferencial se propaga exclusivamente entre los conductores activos, en direcciones opuestas. La conmutación de cargas inductivas de gran potencia, los rectificadores de variadores de frecuencia y los motores de gran tamaño generan caídas de tensión (muescas) y picos transitorios directamente entre las líneas de fase.

Límites de atenuación según el modo de conducción
Los equipos de acondicionamiento estándar emplean barreras físicas especializadas para gestionar las perturbaciones provenientes de la línea; no obstante, la arquitectura de sus circuitos internos impone límites operativos estrictos.

Rechazo de modo común mediante componentes magnéticos blindados
Los blindajes tipo Faraday, situados entre los devanados primario y secundario, derivan las corrientes de desplazamiento capacitivo hacia la toma de tierra de forma segura.

Una baja capacitancia entre devanados impide que la interferencia electromagnética de alta frecuencia atraviese el núcleo magnético hacia los circuitos conectados a la salida.

El desacoplamiento de las trayectorias entre línea y tierra protege a los microprocesadores digitales sensibles frente a potenciales parásitos y bucles de tierra persistentes.

Límites en la supresión de modo diferencial
Los núcleos magnéticos saturados no pueden aislar las fluctuaciones en serie de la línea sin provocar una distorsión significativa de la tensión aplicada a la carga.

Los acondicionadores de energía industriales utilizan varistores de óxido metálico (conectados en paralelo) e inductancias (choques) para limitar los transitorios de modo diferencial.

Las sobretensiones diferenciales sostenidas pueden eludir las barreras de aislamiento magnético y propagarse hacia la salida si no alcanzan el umbral de activación de los varistores.

Criterios para la selección de equipos en instalaciones de campo
Antes de especificar equipos de acondicionamiento de energía para su instalación en campo, es necesario realizar un diagnóstico para determinar el modo de interferencia predominante.

Se recomienda verificar las diferencias de potencial respecto a tierra mediante un osciloscopio de doble canal, con el fin de cuantificar los transitorios parásitos entre la línea y la toma de tierra.

En casos donde las diferencias de potencial respecto a tierra afecten a los bucles de control o a las comunicaciones serie, debe emplearse un acondicionador de energía monofásico con aislamiento galvánico. Instale filtros de línea activos en serie, diseñados específicamente para este fin, aguas arriba, cuando los armónicos entre fases y las muescas de conmutación recurrentes provoquen el disparo de componentes.