Il conduttore è scollegato, non è collegato a nulla da nessuna delle due estremità, e il cercafase si accende lo stesso. Non c’è niente di guasto nel cercafase né nel conduttore: un conduttore che corre parallelo a uno in tensione è accoppiato capacitivamente a esso, e la tensione che vi si sviluppa è reale. Quello che non è reale è la corrente che ci sta dietro — l’accoppiamento può produrre al massimo qualche microampere, abbastanza per pilotare l’ingresso ad alta impedenza di un rilevatore senza contatto e del tutto insufficiente a fare lavoro. La regola pratica che ne segue è breve: un rilevatore senza contatto vi dice che un conduttore va trattato come in tensione, e non può mai dirvi che un conduttore è fuori tensione. Il VD06 e gli altri cercafase della nostra gamma sono costruiti su questa regola, e questa pagina spiega la fisica che ci sta dietro.
Tutto quanto segue è teoria elettromagnetica standard applicata agli strumenti di misura. Wenzhou Zhengyuan Electronic Co., Ltd. costruisce i cercafase e i multimetri citati qui sotto nel proprio stabilimento di Wenzhou.
Cosa sta davvero rilevando lo strumento
Un rilevatore di tensione senza contatto ha un elettrodo sensibile nella punta e nessun collegamento galvanico al conduttore. La punta e il conduttore formano le due armature di un condensatore, con l’isolamento del conduttore e l’aria circostante come dielettrico. Una tensione alternata sul conduttore spinge una piccola corrente alternata attraverso quella capacità nell’elettrodo sensibile, e lo stadio d’ingresso dello strumento trasforma quella corrente nel segnale acustico e nella luce. Due conseguenze discendono direttamente dal fatto che si tratta di un condensatore e non di un collegamento. La corrente è proporzionale alla frequenza e alla capacità — a 50 Hz qualche picofarad di accoppiamento dà microampere, non milliampere. E la sensibilità dipende da quanta capacità c’è, ed è per questo che lo stesso rilevatore risponde in modo diverso a un conduttore tenuto in aria libera e a uno appoggiato contro un cavo in tensione.
L’altra metà del circuito è il riferimento. Il rilevatore ha bisogno di un percorso di ritorno per quella corrente, e lo ottiene attraverso il corpo dell’utente verso l’ambiente circostante. È la ragione per cui l’indicazione cambia quando cambiate il modo in cui state in piedi: impugnare il corpo saldamente invece di toccarlo con la punta di un dito aumenta l’accoppiamento con la mano, mentre stare su un pavimento isolante o indossare guanti isolanti riduce il percorso di ritorno e rende lo strumento meno sensibile, non più. È anche la ragione per cui esistono i rilevatori bipolari, in cui il percorso di ritorno è un puntale dedicato invece che una persona.
Perché un conduttore scollegato legge comunque in tensione
Prendete un tratto di cavo isolato, scollegato alle due estremità, e fatelo correre parallelo a un conduttore in tensione per qualche metro. I due conduttori sono accoppiati tra loro per capacità, e il conduttore flottante è accoppiato anche a tutto ciò che lo circonda — canalina, struttura, terra. Queste due capacità formano un partitore, e la tensione che compare sul conduttore flottante è la tensione di linea moltiplicata per il rapporto tra loro. In un impianto tipico l’accoppiamento con il conduttore in tensione è piccolo e l’accoppiamento con l’intorno è paragonabile, quindi la tensione che si sviluppa può essere una frazione sostanziale della tensione di linea mentre la corrente disponibile resta nell’ordine dei microampere.
Quella combinazione — una tensione reale senza energia dietro — è ciò che un rilevatore senza contatto è progettato per rilevare, ed è il motivo per cui lo strumento non può distinguere un conduttore tenuto a 230 V da un alimentatore a bassa impedenza da uno tenuto vicino a 230 V da nient’altro che la capacità. Entrambi appaiono identici a un ingresso ad alta impedenza. È il fenomeno noto in mestiere come tensione fantasma, e compare più spesso dove i cavi corrono in lunghi gruppi paralleli, nella stessa canalina dei conduttori in tensione, o dentro una carpenteria metallica che si trova essa stessa a un potenziale.
La prova che risolve: caricare il conduttore
La misura che separa un conduttore in tensione da uno accoppiato è prelevare corrente da esso di proposito. Collegate un carico tra il conduttore e un riferimento noto, oppure usate la funzione a bassa impedenza di un multimetro, e riprendete la lettura di tensione. Un conduttore tenuto in tensione da un alimentatore mantiene la sua tensione, calando solo della quantità che il carico assorbe. Un conduttore tenuto in tensione dall’accoppiamento capacitivo crolla, perché l’accoppiamento può fornire microampere e il carico chiede milliampere o più. Quel crollo è la prova.
Un multimetro con funzione NCV e portata Lo-Z fa entrambi i passaggi in un solo strumento, che è la combinazione dell’XT802 e del DT6222: passate vicino al conduttore senza contatto per sapere se merita attenzione, poi confermate con una misura sotto carico prima di metterci una mano. Le due funzioni rispondono a due domande diverse e nessuna delle due sostituisce l’altra.
Falsi positivi: sorgenti di accoppiamento che incontrerete
Le corse parallele sono il caso comune, ma non l’unico. Driver elettronici e dimmer producono forme d’onda di commutazione con contenuto ad alta frequenza, e poiché la corrente accoppiata cresce con la frequenza, le armoniche che un driver immette sul suo cablaggio si accoppiano molto più fortemente dei 50 Hz di rete. Gli inverter a velocità variabile fanno lo stesso sul lato motore, dove la forma d’onda è un’approssimazione della sinusoide a commutazione rapida. Un rilevatore tenuto vicino al cablaggio di un apparecchio fluorescente, o vicino al cavo di un carico che viene regolato in intensità o in velocità, spesso risponde quando nulla è in tensione. Contano anche gli effetti di prossimità: un rilevatore che tocca l’esterno di una canalina contenente conduttori in tensione può rispondere anche quando il conduttore che vi interessa non è quello che sta sentendo.
Nessuno di questi è un guasto. Sono lo strumento che si comporta come progettato sul segnale presente, e la risposta a tutti è la stessa che si dà alla tensione fantasma — confermare caricando, oppure confermare a contatto con uno strumento idoneo al luogo.
Falsi negativi: quando tace su un conduttore in tensione
Il guasto pericoloso è quello opposto, e ha più cause di quante gli operatori si aspettino. Una canalina metallica o un cavo armato collegati a terra schermano il conduttore, e la capacità tra il conduttore e la schermatura a terra è molto più grande della capacità verso la punta del rilevatore, quindi il partitore mette quasi nulla della tensione dove lo strumento può vederla. Un isolamento spesso produce lo stesso effetto per geometria. Un rilevatore con batteria debole può perdere sensibilità gradualmente, senza alcuna indicazione che stia degradando finché smette del tutto di rispondere. E il percorso di ritorno attraverso l’operatore varia: guanti, calzature isolanti e un pavimento isolante lo riducono, ed è così che lo stesso rilevatore dà risposte diverse a due persone che controllano lo stesso conduttore.
La lezione generale è che un rilevatore silenzioso non è prova di un conduttore fuori tensione, e non va mai trattato come tale. Il suo silenzio dice soltanto che questo strumento, tenuto in questo modo da questa persona, non sta rilevando un campo a questa distanza in queste condizioni.
Dove collocare la funzione NCV in una sequenza di lavoro sicura
Il rilevamento senza contatto è un primo passaggio e sta in testa alla sequenza. Il suo valore è la rapidità e la portata: vi dice se un fascio di conduttori merita attenzione prima che apriate qualcosa, funziona attraverso cartongesso e isolamento dove una sonda non arriva, e può scorrere un gruppo di anime più in fretta di qualsiasi metodo a contatto. Quello che non può fare è darvi il permesso di toccare. La prova dell’isolamento è una misura di tensione a contatto sui conduttori stessi, fatta con uno strumento idoneo alla categoria e alla tensione del luogo — la guida ai tipi di cercafase e alla sicurezza indica quale strumento si adatta a quale luogo, e l’articolo sulle categorie di sovratensione spiega perché, quando il circuito è in tensione, la categoria riportata sullo strumento conta più della lettura che mostra.
Usate così, le due tecniche si completano senza sovrapporsi. Il rilevatore risponde se un circuito merita attenzione; il multimetro risponde se è sicuro lavorarci.
Diteci in quali condizioni lavorate
Il comportamento descritto qui varia con lo strumento oltre che con l’impianto, e la sensibilità è una scelta di progetto più che un numero unico: un rilevatore tarato per rilevare conduttori debolmente accoppiati è per definizione uno che risponderà anche ai disturbi, e uno meno sensibile sarà più silenzioso e mancherà anche un conduttore schermato. Quale compromesso sia giusto dipende dall’ambiente in cui verrà usato — impianti domestici, quadri industriali, installazioni ricche di inverter — e dal fatto che l’operatore lavori da solo o affiancato da un secondo strumento. Ordinate un campione e provatelo su un impianto che conoscete: un conduttore in tensione, uno scollegato che gli corre accanto e un cavo dentro una canalina collegata a terra, e guardate quale dei tre il vostro rilevatore attuale sbaglia. Poi mandataci cosa avete trovato, gli impianti su cui lavorano i vostri clienti e la quantità che state pianificando. I nostri ingegneri di Wenzhou rispondono entro 24 ore e quotano il prezzo unitario una volta che abbiamo i vostri numeri.