La mayoría de los ohmiómetros del diseño mostrado en la sección anterior utilizan una batería de voltaje relativamente bajo, generalmente nueve voltios o menos. Esto es perfectamente adecuado para medir resistencias bajo varios megaohmios (MΩ), pero cuando es necesario medir resistencias extremadamente altas, una batería de 9 voltios es insuficiente para generar suficiente corriente para accionar un movimiento del medidor electromecánico.
Además, como se discutió en un capítulo anterior, la resistencia no siempre es una cantidad estable (lineal). Esto es especialmente cierto para los no metales. Recuerde el gráfico de sobretensión actual para un pequeño espacio de aire (menos de una pulgada):
Si bien este es un ejemplo extremo de conducción no lineal, otras sustancias exhiben propiedades aislantes / conductoras similares cuando se exponen a altos voltajes. Obviamente, un ohmímetro que usa una batería de bajo voltaje como fuente de energía no puede medir la resistencia al potencial de ionización de un gas, o al voltaje de ruptura de un aislante. Si es necesario medir dichos valores de resistencia, solo bastará un ohmímetro de alto voltaje.
Ohmímetro simple de alto voltaje
El método más directo de medición de resistencia de alto voltaje consiste simplemente en sustituir una batería de mayor voltaje en el mismo diseño básico de ohmímetro investigado anteriormente:
Sin embargo, sabiendo que la resistencia de algunos materiales tiende a cambiar con el voltaje aplicado, sería ventajoso poder ajustar el voltaje de este ohmímetro para obtener mediciones de resistencia en diferentes condiciones:
Desafortunadamente, esto crearía un problema de calibración para el medidor. Si el movimiento del medidor se desvía a escala completa con una cierta cantidad de corriente a través de él, el rango de escala completa del medidor en ohmios cambiaría a medida que cambiara el voltaje de la fuente. Imagine que conecta una resistencia estable a través de los cables de prueba de este ohmímetro mientras varía el voltaje de la fuente: a medida que aumenta el voltaje, habrá más corriente a través del movimiento del medidor, por lo tanto, una mayor desviación. Lo que realmente necesitamos es un movimiento del medidor que produzca una desviación constante y estable para cualquier valor de resistencia estable medido, independientemente del voltaje aplicado.
Medidor Megger
Lograr este objetivo de diseño requiere un movimiento especial del medidor, uno que es peculiar de megaohmímetros , o meggers , como se conocen estos instrumentos.
Los bloques rectangulares numerados en la ilustración anterior son representaciones de sección transversal de bobinas de alambre. Estas tres bobinas se mueven todas con el mecanismo de aguja. No hay mecanismo de resorte para devolver la aguja a una posición establecida. Cuando el movimiento no tiene potencia, la aguja “flotará” al azar. Las bobinas están conectadas eléctricamente de esta manera:
Con resistencia infinita entre los cables de prueba (circuito abierto), no habrá corriente a través de la bobina 1, solo a través de las bobinas 2 y 3. Cuando se energizan, estas bobinas intentan centrarse en el espacio entre los dos polos magnéticos, conduciendo la aguja completamente a la derecha de la escala donde apunta al “infinito”.
Cualquier corriente a través de la bobina 1 (a través de una resistencia medida conectada entre los cables de prueba) tiende a conducir la aguja hacia la izquierda de la escala, de regreso a cero. Los valores internos de la resistencia del movimiento del medidor se calibran de modo que cuando los cables de prueba se cortocircuitan, la aguja se desvía exactamente a la posición 0 Ω.
Debido a que cualquier variación en el voltaje de la batería afectará el par generado por ambos conjuntos de bobinas (bobinas 2 y 3, que conducen la aguja hacia la derecha, y la bobina 1, que impulsa la aguja hacia la izquierda ), esas variaciones no tendrán efecto en la calibración del movimiento. En otras palabras, la precisión de este movimiento del ohmímetro no se ve afectada por el voltaje de la batería: una cantidad dada de resistencia medida producirá una cierta deflexión de la aguja, sin importar cuánto o poco voltaje de la batería esté presente.
El único efecto que tendrá una variación en el voltaje en la indicación del medidor es el grado en que la resistencia medida cambia con el voltaje aplicado. Entonces, si tuviéramos que usar un megger para medir la resistencia de una lámpara de descarga de gas, se leería una resistencia muy alta (aguja en el extremo derecho de la escala) para bajos voltajes y baja resistencia (la aguja se mueve a la izquierda del escala) para altos voltajes. Esto es precisamente lo que esperamos de un buen ohmiómetro de alto voltaje: para proporcionar una indicación precisa de la resistencia del sujeto en diferentes circunstancias.
Para la máxima seguridad, la mayoría de los meggers están equipados con generadores de manivela para producir el alto voltaje de CC (hasta 1000 voltios). Si el operador del medidor recibe una descarga por el alto voltaje, la condición se autocorregirá, ¡ya que naturalmente dejará de arrancar el generador! A veces, se utiliza un “embrague deslizante” para estabilizar la velocidad del generador en diferentes condiciones de arranque, a fin de proporcionar un voltaje bastante estable, ya sea que se arranque rápido o lento. Múltiples niveles de salida de voltaje del generador están disponibles mediante la configuración de un interruptor selector.
En esta fotografía se muestra un megger de manivela simple:
Algunos meggers funcionan con baterías para proporcionar mayor precisión en el voltaje de salida. Por razones de seguridad, estos meggers se activan mediante un interruptor de botón de contacto momentáneo, por lo que el interruptor no se puede dejar en la posición “on” y representa un riesgo de descarga eléctrica significativo para el operador del medidor.
Meggers reales
Los meggers reales están equipados con tres terminales de conexión, etiquetados Línea , Tierra y Guardia . El esquema es bastante similar a la versión simplificada mostrada anteriormente:
La resistencia se mide entre los terminales de línea y tierra, donde la corriente viajará a través de la bobina 1. El terminal “Guard” se proporciona para situaciones de prueba especiales donde una resistencia debe aislarse de otra. Tomemos, por ejemplo, este escenario donde la resistencia de aislamiento se va a probar en un cable de dos hilos:
Para medir la resistencia de aislamiento de un conductor al exterior del cable, necesitamos conectar el cable de “Línea” del megger a uno de los conductores y conectar el cable de “Tierra” del megger a un cable envuelto alrededor del cable. cubierta del cable:
En esta configuración, el megger debería leer la resistencia entre un conductor y la cubierta exterior. O lo hará? Si dibujamos un diagrama esquemático que muestra todas las resistencias de aislamiento como símbolos de resistencia, lo que tenemos es así:
En lugar de solo medir la resistencia del segundo conductor a la vaina (R c2-s ), lo que realmente mediremos es la resistencia en paralelo con la combinación en serie de conductor a conductor resistencia (R c1-c2 ) y el primer conductor a la vaina (R c1-s ). Si no nos preocupa este hecho, podemos proceder con la prueba tal como está configurada. Si deseamos medir solo la resistencia entre el segundo conductor y la vaina (R c2-s ), entonces debemos usar el terminal “Guard” del megger:
Ahora el esquema del circuito se ve así:
Al conectar el terminal “Guard” al primer conductor, los dos conductores tienen un potencial casi igual. Con poco o ningún voltaje entre ellos, la resistencia de aislamiento es casi infinita, y por lo tanto no habrá corriente entre los dos conductores. En consecuencia, la indicación de resistencia del megger se basará exclusivamente en la corriente a través del aislamiento del segundo conductor, a través de la cubierta del cable y al cable envuelto, no en la corriente que se escapa a través del aislamiento del primer conductor.
Meggers son instrumentos de campo: es decir, están diseñados para ser portátiles y operados por un técnico en el lugar de trabajo con tanta facilidad como un ohmímetro normal. Son muy útiles para verificar fallas “cortas” de alta resistencia entre cables causadas por aislamiento húmedo o degradado. Debido a que utilizan voltajes tan altos, no se ven tan afectados por los voltajes parásitos (voltajes menores de 1 voltio producidos por reacciones electroquímicas entre conductores, o “inducidos” por campos magnéticos vecinos) como los ohmímetros normales.
Probadores de Hi-Pot
Para una prueba más completa del aislamiento del cable, se utiliza otro ohmímetro de alto voltaje comúnmente llamado probador hi-pot . Estos instrumentos especializados producen voltajes superiores a 1 kV, y pueden usarse para probar la efectividad aislante del aceite, aisladores cerámicos e incluso la integridad de otros instrumentos de alto voltaje. Debido a que son capaces de producir tan altos voltajes, deben ser operados con sumo cuidado y solo por personal capacitado.
Cabe señalar que los probadores de hi-pot e incluso los meggers (en ciertas condiciones) son capaces de dañar el aislamiento del cable si se usan incorrectamente. Una vez que un material aislante ha sido sometido a la ruptura por la aplicación de un voltaje excesivo, su capacidad de aislar eléctricamente se verá comprometida. Una vez más, estos instrumentos deben ser utilizados únicamente por personal capacitado.
HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS: