Más allá del multímetro, parte 1: solución de problemas en un variador de frecuencia con un multímetro y un osciloscopio

El multímetro digital es el pilar de la solución de problemas eléctricos y la herramienta a la que todos recurrimos al principio. En Más allá del multímetro, veremos cinco ejemplos de cómo solucionar problemas de una manera más rápida, sencilla y eficaz con ayuda de un osciloscopio.

La parte 1 consiste en solucionar un problema en un variador de frecuencia (VFD).

¿Qué le ocurre al VFD?

El correcto funcionamiento de muchos procesos industriales requiere mantener los variadores de velocidad en buen estado. Al aparecer un indicador de error, se informará de un problema que hay que diagnosticar y solucionar rápidamente.

En este ejemplo, aparece un indicador de avería en el variador de velocidad de un sistema importante. Según el variador de frecuencia, el código de error es "F4". El código se comprueba para ver que significa que el variador ha detectado una situación de "tensión baja". El variador se ha apagado.

¿El fallo se encuentra en el variador, en el motor o en una tensión eléctrica irregular?

Solución de problemas con un multímetro

Comprobación de la tensión de la línea de entrada

Figura 1.Medición de la tensión de línea en la entrada con un unidad modulada de ancho de pulso. La tensión parece ser normal.
Figura 2.El nivel de tensión de CC del bus es inferior al valor nominal, lo que indica la presencia de un problema potencial
  • Un multímetro típico mostrará valores promedios o medidas cuadráticas (rms) de tensión (Figura 1)
  • Dependiendo del tipo de distorsión, los valores mostrados en el multímetro pueden no revelar la presencia de un problema.

Con un multímetro digital puede revisar la tensión de entrada de la línea pero, según la distorsión, una sola lectura de tensión podría no revelar si existe algún fallo. De este modo, es posible que no se puedan detectar con un multímetro fallos de ruido, de distorsión y transitorios.

Compruebe la tensión de CC del bus del VFD

  • ¿Es la tensión de CC del bus directamente proporcional al pico de la tensión de la línea de entrada?
  • Compruebe cualquier distorsión o error en la amplitud del pico de la línea de tensión que pueda causar un error de tensión alta o baja (la tensión CC del bus de la unidad de la Figura 2 está aproximadamente un 20 % por debajo del valor nominal de 160 V).

En este ejemplo, al revisar la tensión del bus de CC de la unidad, se ve que es un 20 % más baja que el valor nominal. Eso es un problema. ¿Es necesario cambiar el controlador, el motor o ambos? Necesita más información.

Solución de problemas con un osciloscopio

Figura 3.El osciloscopio muestra cómo la forma de onda de la tensión de la línea de entrada presenta un recorte en sus crestas
Figura 4.Onda senoidal ideal de la tensión de línea

Verifique la tensión de la línea de entrada

  • Conecte un osciloscopio digital a fase y el cable de tierra a neutro
  • En este ejemplo, la forma de onda revela picos de onda senoidal más redondeados de lo normal, teniendo casi una forma plana (Figura 3).
  • Las formas de ondas distorsionadas como las que se muestran en la Figura 3 no tienen la relación tensión del pico a tensión rms de 1,4 de una onda senoidal bien formada.
  • La Figura 4 muestra un circuito con una forma de onda ideal de tensión de línea (una onda senoidal con una relación pico a rms de 1,4).

Un osciloscopio puede ofrecerle una imagen más clara de la situación. En la entrada de corriente de la unidad, conecte el osciloscopio a las fases L1, L2 o L3 y el cable de puesta a tierra a neutro. En este ejemplo, la forma de onda revela de un vistazo unas ondas senoidales casi planas (Figura 3). Compárelas con las formas de onda ideales que se muestra en la Figura 4 y podrá ver claramente la diferencia.

Las formas de onda de cresta recortada suelen ser producto de cargas no lineales del mismo circuito de alimentación. Con un osciloscopio puede ver que el problema no se encuentra ni en el VFD ni en el motor. El osciloscopio muestra gráficamente tanto la amplitud como la distorsión, así como la alteración o el ruido que pueden estar afectando a la forma de onda. Además, le ofrece la información que necesita para localizar, diagnosticar y solucionar problemas.

Conclusión

En este ejemplo, la distorsión de la forma de onda se debe a una carga no lineal conectada al mismo circuito de alimentación como el VFD, y no el VFD o el motor.

Un multímetro digital puede mostrar el rms exacto o los valores de amplitud del pico. Un osciloscopio puede mostrar gráficamente la amplitud (rms o pico), así como cualquier tipo de distorsión, perturbación o ruido que pueda estar presente en la forma de onda.

Una imagen vale más que mil palabras.

Los osciloscopios portátiles se utilizan en diversas aplicaciones de solución de problemas, desde sistemas eléctricos y electromecánicos, hasta sistemas de control industrial y electrónicos.