Ohmetros de alta voltagem

A maioria dos ohmímetros do projeto mostrado na seção anterior utiliza uma bateria de voltagem relativamente baixa, geralmente nove volts ou menos. Isso é perfeitamente adequado para medir resistências sob vários mega-ohms (MΩ), mas quando resistências extremamente altas precisam ser medidas, uma bateria de 9 volts é insuficiente para gerar corrente suficiente para acionar um movimento do medidor eletromecânico.

Além disso, conforme discutido em um capítulo anterior, a resistência nem sempre é uma quantidade estável (linear). Isso é especialmente verdadeiro para não metais. Lembre-se do gráfico de sobretensão de corrente para um pequeno entreferro (menos de uma polegada):



Embora este seja um exemplo extremo de condução não linear, outras substâncias exibem propriedades isolantes / condutoras semelhantes quando expostas a altas tensões. Obviamente, um ohmímetro usando uma bateria de baixa tensão como fonte de energia não pode medir a resistência no potencial de ionização de um gás ou na tensão de ruptura de um isolador. Se esses valores de resistência precisarem ser medidos, nada além de um ohmímetro de alta tensão será suficiente.

Ohmímetro simples de alta tensão

O método mais direto de medição de resistência de alta tensão envolve simplesmente substituir uma bateria de alta tensão no mesmo projeto básico do ohmímetro investigado anteriormente:



Sabendo, no entanto, que a resistência de alguns materiais tende a mudar com a voltagem aplicada, seria vantajoso poder ajustar a voltagem deste ohmímetro para obter medições de resistência em diferentes condições:



Infelizmente, isso criaria um problema de calibração para o medidor. Se o movimento do medidor desviar em escala total com uma certa quantidade de corrente através dele, a faixa de escala total do medidor em ohms mudaria conforme a tensão da fonte mudasse. Imagine conectar uma resistência estável nas pontas de prova deste ohmímetro enquanto varia a tensão da fonte:conforme a tensão aumenta, haverá mais corrente através do movimento do medidor, portanto, uma maior quantidade de deflexão. O que realmente precisamos é de um movimento do medidor que produza uma deflexão consistente e estável para qualquer valor de resistência estável medido, independentemente da tensão aplicada.

Meggerímetro

Alcançar este objetivo de projeto requer um movimento de medidor especial, que é peculiar aos megôhmetros ou meggers , como esses instrumentos são conhecidos.



Os blocos retangulares numerados na ilustração acima são representações em corte transversal de bobinas de fio. Todas essas três bobinas se movem com o mecanismo da agulha. Não há mecanismo de mola para retornar a agulha à posição definida. Quando o movimento não é acionado, a agulha “flutua” aleatoriamente. As bobinas são eletricamente conectadas assim:



Com resistência infinita entre os cabos de teste (circuito aberto), não haverá corrente pela bobina 1, apenas pelas bobinas 2 e 3. Quando energizadas, essas bobinas tentam centrar-se no vão entre os dois pólos magnéticos, acionando totalmente a agulha à direita da escala onde aponta para "infinito".



Qualquer corrente na bobina 1 (por meio de uma resistência medida conectada entre os cabos de teste) tende a levar a agulha para a esquerda da escala, de volta a zero. Os valores do resistor interno do movimento do medidor são calibrados de forma que, quando os fios de teste são colocados em curto, a agulha desvia exatamente para a posição 0 Ω.

Porque quaisquer variações na tensão da bateria afetarão o torque gerado por ambos conjuntos de bobinas (bobinas 2 e 3, que direcionam a agulha para a direita, e bobinas 1, que direcionam a agulha para a esquerda), essas variações não terão efeito na calibração do movimento. Em outras palavras, a precisão desse movimento do ohmímetro não é afetada pela tensão da bateria:uma determinada quantidade de resistência medida produzirá uma certa deflexão da agulha, não importa quanta tensão da bateria esteja presente.

O único efeito que uma variação na tensão terá na indicação do medidor é o grau em que a resistência medida muda com a tensão aplicada. Então, se fôssemos usar um megômetro para medir a resistência de uma lâmpada de descarga de gás, ele leria uma resistência muito alta (agulha na extremidade direita da escala) para tensões baixas e baixa resistência (a agulha se move para a esquerda do escala) para altas tensões. Isso é exatamente o que esperamos de um bom ohmímetro de alta tensão:fornecer uma indicação precisa da resistência do objeto em diferentes circunstâncias.

Para segurança máxima, a maioria dos meggers são equipados com geradores de manivela para produzir alta tensão DC (até 1000 volts). Se o operador do medidor receber um choque de alta tensão, a condição será autocorretiva, já que ele irá naturalmente parar de dar partida no gerador! Às vezes, uma “embreagem deslizante” é usada para estabilizar a velocidade do gerador sob diferentes condições de manivela, de modo a fornecer uma tensão razoavelmente estável, seja com a manivela rápida ou lenta. Vários níveis de saída de tensão do gerador estão disponíveis pela configuração de uma chave seletora.

Um megger de manivela simples é mostrado nesta fotografia:



Alguns meggers são alimentados por bateria para fornecer maior precisão na tensão de saída. Por razões de segurança, esses meggers são ativados por uma chave de botão de contato momentâneo, de modo que a chave não pode ser deixada na posição "ligada" e representa um risco de choque significativo para o operador do medidor.

Meggers reais

Os meggers reais são equipados com três terminais de conexão, identificados como Linha , Terra e Guarda . O esquema é bastante semelhante à versão simplificada mostrada anteriormente:



A resistência é medida entre os terminais de linha e terra, onde a corrente passará pela bobina 1. O terminal “Guarda” é fornecido para situações de teste especiais em que uma resistência deve ser isolada da outra. Considere, por exemplo, este cenário em que a resistência de isolamento deve ser testada em um cabo de dois fios:



Para medir a resistência de isolamento de um condutor para a parte externa do cabo, precisamos conectar o cabo de "Linha" do megômetro a um dos condutores e conectar o cabo de "Terra" do megômetro a um fio enrolado na bainha do cabo:



Nesta configuração, o megômetro deve ler a resistência entre um condutor e a bainha externa. Ou vai? Se desenharmos um diagrama esquemático mostrando todas as resistências de isolamento como símbolos de resistores, o que temos se parece com isto:



Em vez de apenas medir a resistência do segundo condutor à bainha (R _c2-s ), o que iremos realmente medir é a resistência em paralelo com a combinação em série de resistência condutor a condutor (R _c1-c2 ) e o primeiro condutor para a bainha (R _c1-s ) Se não nos importarmos com esse fato, podemos prosseguir com o teste conforme configurado. Se desejarmos medir apenas a resistência entre o segundo condutor e a bainha (R _c2-s ), então precisamos usar o terminal “Guard” do megger:



Agora, o esquema do circuito se parece com isto:



Conectar o terminal “Guard” ao primeiro condutor coloca os dois condutores em potencial quase igual. Com pouca ou nenhuma tensão entre eles, a resistência de isolamento é quase infinita e, portanto, não haverá corrente entre os dois condutores. Consequentemente, a indicação de resistência do megômetro será baseada exclusivamente na corrente através do isolamento do segundo condutor, através da bainha do cabo e para o fio enrolado, não na corrente que vaza através do isolamento do primeiro condutor.

Meggers são instrumentos de campo:isto é, eles são projetados para serem portáteis e operados por um técnico no local de trabalho com a mesma facilidade de um ohmímetro normal. Eles são muito úteis para verificar falhas de “curto” de alta resistência entre fios causadas por isolamento úmido ou degradado. Por utilizarem essas altas tensões, eles não são tão afetados por tensões parasitas (tensões menores que 1 volt produzidas por reações eletroquímicas entre condutores ou “induzidas” por campos magnéticos vizinhos) como ohmímetros comuns.

Testadores Hi-Pot

Para um teste mais completo de isolamento do fio, outro ohmímetro de alta tensão comumente chamado de hi-pot testador é usado. Esses instrumentos especializados produzem tensões superiores a 1 kV e podem ser usados ​​para testar a eficácia do isolamento de óleo, isoladores de cerâmica e até mesmo a integridade de outros instrumentos de alta tensão. Como são capazes de produzir essas altas tensões, devem ser operados com o máximo cuidado e apenas por pessoal treinado.

Deve-se notar que os testadores hi-pot e até mesmo meggers (em certas condições) são capazes de danificar isolamento do fio se usado incorretamente. Uma vez que um material isolante foi submetido a quebra pela aplicação de uma tensão excessiva, sua capacidade de isolar eletricamente será comprometida. Novamente, esses instrumentos devem ser usados ​​apenas por pessoal treinado.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de uso do ohmímetro básico