¿Es importante la polaridad de los cables de prueba al medir la resistencia de aislamiento de un cable?
El departamento técnico de SONEL S.A recibe muchas preguntas de los clientes: «¿Es importante la polaridad de los cables de prueba conectados al medir la resistencia de aislamiento, por ejemplo, de un cable de alimentación?»
Un técnico electrónico profesional, que mide la resistencia de una resistor, respondería que no es significativamente importante, ya que los resultados de las mediciones realizadas en ambas direcciones no diferirían entre sí. Sin embargo, la situación es bastante diferente en el caso de realizar mediciones en instalaciones de energía. La manera de conectar los cables de prueba, en el caso del cable mencionado anteriormente, puede afectar significativamente los resultados obtenidos.
Al principio, tenemos que saber qué tipos de corriente estamos tratando durante las mediciones y por qué las mediciones de resistencia de aislamiento no pueden ser idénticas a las realizadas en una resistencia. Trate de imaginar una corriente que fluya en una batería alcalina normal, sin conexión, causando su autodescarga gradual. Las fuentes indican que la tasa de autodescarga es de 0.3% por mes. Su capacidad es de aprox. 3000 mAh. Significa que el flujo de corriente en una batería no conectada es de aprox. 12,5 µA, que corresponde a la resistencia de 80 MΩ, medida con un voltaje de 1000 V.
El problema comienza cuando medimos la resistencia de cientos o miles de GΩ, en lugar de MΩ. En tales casos, la corriente medida no es la corriente que descarga las baterías empaquetadas comercialmente. Esta corriente es 1000 o incluso 50 000 veces menor (como la corriente de prueba durante la medición de 40TΩ a un voltaje de 10 000V). En esta situación, la medición está influenciada por todo tipo de interferencia, es decir:
- corrientes que fluyen en el circuito como resultado de la disposición geométrica de los cables. La corriente medida es tan pequeña que cualquier corriente indeseable que fluya a través del aislamiento de los cables es comparable a la corriente de prueba y puede afectar significativamente el resultado de la medición. Por lo tanto, evite colocar los cables uno encima del otro. SONEL S.A. proporciona un cable de prueba blindado, que elimina el problema, si se usa durante las mediciones,
- cuando se miden corrientes tan bajas y sin conocimiento del estado del aislamiento, en presencia de corrientes de varias fuentes no generadas por el medidor, por ejemplo: fuga de corriente de otras fuentes cercanas, semicélulas electroquímicas, etc., la entrada de corriente al medidor puede recibir corrientes que afectan los resultados de la prueba (corrientes parásitas),
- cambios en el flujo de corriente medido como resultado de los movimientos en el área de los cables de prueba y el objeto medido. Este es un fenómeno similar al utilizado en las pantallas táctiles capacitivas. Una persona en movimiento se convierte en una de las cubiertas de condensadores. El papel del dieléctrico se realiza principalmente por aire. Las personas que se mueven cerca de los cables de prueba y el objeto de medición cambian la capacitancia al cambiar la distancia entre las cubiertas de este capacitor ‘parasitario’ y el cambio de capacitancia provoca un flujo de corriente (el medidor proporciona la diferencia de potenciales). Un cable blindado elimina este fenómeno, sin embargo, el objeto probado puede estar sin blindaje; por lo tanto, el objeto probado debe estar conectado adecuadamente con el medidor. Y si el objeto aún no está protegido, se recomienda evitar movimientos durante la medición. A continuación, analizaremos el método para conectar los cables de prueba que protegerán el objeto mediante un electrodo positivo del medidor, lo que también reduce el efecto de la capacitancia parásita.
- campos eléctricos externos de baja frecuencia, donde el medidor y el objeto probado están presentes. Los campos de alta frecuencia se filtran. Los campos eléctricos de baja frecuencia (por debajo de varios Hz), en particular los que tienen un período superior a 1 s, son muy similares a la corriente continua (CC) y pueden notarse como fluctuaciones del resultado.
- fenómenos relacionados con la polarización de dieléctricos,
- descarga en corona desde los extremos afilados de los cables.
Primer caso
Fig. 1. Alto voltaje en el núcleo del cable, cable de retorno (prueba) en el blindaje del cable
Fuentes de interferencia y protección contra ellas:
- Se eliminan las corrientes de fuga relacionadas con la resistencia de aislamiento reducida que fluye a través de RUPŁ1 y RUPŁ2:
– RUPŁ1 por el cable GUARD (azul) usando una banda en el aislamiento entre los cables rojo (+) y negro (-),
– RUPŁ2 blindando el cable negro (-), marcado con una delgada línea azul, - Posibles corrientes de fuga entre el blindaje del cable negro y su núcleo. Representado por RIZOL:
- – el diseño interno del medidor asegura que la tensión en el cable de prueba (-) y su blindaje sea efectivamente el mismo (la inexactitud es del nivel de unos pocos mV). De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente depende de la diferencia de potenciales y la resistencia, que es muy alta en este caso. En el peor de los casos, cientos de GΩ. Por lo tanto, se puede suponer que esta influencia no es significativa,
- Posibles corrientes de fuga causadas por IZAKŁ1 y RSKR1 en combinación con RSKR3:
– el diseño del medidor elimina la influencia de las corrientes de interferencia por el blindaje interno del sistema de medición. - Posibles corrientes de fuga causadas por IZAKŁ1 y RSKR1 en combinación con RSKR2:
– la influencia no es eliminada,
– en este caso, existe el riesgo de que la corriente de prueba entre en la entrada de medición, omitiendo parcialmente la resistencia probada RX. Este es el caso cuando la corriente de fuga (u otra corriente interferente), que fluye a través del aislamiento del cable rojo (+) y a través del aislamiento externo (cubierta) del cable probado y a través del suelo ingresará a la entrada de medición, - Posibles fugas de corriente causadas por IZAKŁ2 y RSKR1 o RSKR3 en combinación con RSKR2:
– la influencia no es eliminada,
– en este caso, existe el riesgo de que la corriente de prueba entre en la entrada de medición, omitiendo parcialmente la resistencia probada RX. Este es el caso de la corriente de interferencia (originada en otra fuente), que fluye a través del aislamiento del cable rojo (+) o a través del aislamiento del medidor y el aislamiento externo (cubierta) del cable probado, así como a través de la tierra para Ingrese la entrada de medición.
Segundo Caso
Fig. 2. Alta tensión en el blindaje del cable, cable de retorno (prueba) en el núcleo de trabajo del cable
- Son eliminadas las corrientes de fuga relacionadas con la resistencia de aislamiento reducida que fluye a través de RUPŁ1 y RUPŁ2:
- – RUPŁ1 por el cable GUARD (azul) usando una banda en el aislamiento entre los cables rojo (+) y negro (-),
– RUPŁ2 blindando el cable negro (-), marcado con una delgada línea azul, - Posibles corrientes de fuga entre el blindaje del cable negro y su núcleo. representado por RIZOL:
– el diseño interno del medidor garantiza que la tensión en el cable de prueba (-) y su blindaje sea efectivamente el mismo (la inexactitud es del nivel de unos pocos mV). De acuerdo con la ley de Ohm, la corriente depende de la diferencia de potenciales y la resistencia, que es muy alta en este caso. En el peor de los casos, cientos de GΩ. Por lo tanto, se puede suponer que esta influencia no es significativa, - Posibles corrientes de fuga causadas por IZAKŁ1 y RSKR1 en combinación con RSKR3:
– el diseño del medidor elimina el efecto de las corrientes de interferencia por el blindaje interno del sistema de medición, - Posibles corrientes de fuga causadas por IZAKŁ1 y RSKR1 en combinación con RSKR2:
– la corriente IZAKŁ1 no influye en la medición, ya que no puede ingresar la entrada de medición a través de RSKR1 y RSKR2. Por ejemplo, en ausencia de flujo de corriente IZAKŁ1, inducido por fuentes externas, la corriente de fuga relacionada con la tensión de prueba, que fluye a través de RSKR1 y RSKR2 tampoco fluiría, debido a la ausencia de diferencia de potencial requerida. Si el flujo de corriente IZAKŁ1 está presente (inducido por fuentes externas), entonces sería posible cerrarlo solo mediante la conexión a tierra del medidor a través de RSKR3 y/o RUPL1 o RUPL2 ; esto causaría solo el cambio del valor de tensión de prueba, que se mide y esto el cambio se tendrá en cuenta durante las mediciones,
– en esta conexión – la influencia es eliminada, - Posibles corrientes de fuga, causadas por IZAKŁ2 y RSKR1 o RSKR3 en combinación con RSKR2:
– en cada caso, no fluye corriente a la entrada de medición, solo puede ingresar a la entrada de puesta a tierra del medidor, o tener un efecto bastante insignificante en la tensión de medición, que es medido por el equipo y su posible cambio se tiene en cuenta en la pantalla para resultados de la prueba de resistencia de aislamiento,
– en esta conexión – la influencia es eliminada,
Por lo tanto, SONEL S.A. recomienda conectar el objeto probado de acuerdo con el caso dos, como se muestra en las Figuras 3 y 4.
Fig. 3. Método recomendado para conectar un cable de un solo núcleo
Fig. 4. Método recomendado para conectar un cable multipolar
Potencialmente, durante la resistencia de aislamiento, se produce el efecto de electroendosmosis, que puede afectar el resultado de la medición de resistencia. Los autores afiliados al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos lo mencionan en su documento IEEE Std 43 ™ -2013, que discuten la prueba de resistencia de máquinas eléctricas. Implica el flujo de agua, por ejemplo, a través de cuerpos porosos bajo la influencia de un campo eléctrico. Este fenómeno se ha observado de manera bastante irregular y principalmente en materiales termoplásticos más antiguos, pero los ingenieros han demostrado en la práctica que un aislamiento húmedo puede estar sujeto a diferentes valores de resistencia, dependiendo de la dirección de polarización de la tensión aplicada. Por lo general, para los devanados más antiguos y húmedos, la resistencia de aislamiento para la polaridad positiva, donde el cable positivo RISO + está conectado al devanado y RISO- está conectado a tierra (tierra), es mayor que para la polaridad opuesta. Obtener el mayor valor de la resistencia de aislamiento puede resultar en la aprobación del dispositivo para una operación adicional, cuando de hecho debería repararse [1].
Fig. 4. Dirección de polarización recomendada
Fig. 5. Dirección de polarización no recomendada
En resumen, si las regulaciones separadas de los estándares internos no requieren mantener la polaridad inversa, se recomienda conectar el terminal de bajo potencial con el núcleo de trabajo del cable o del devanado del motor. La cantidad de trabajo realizado durante las operaciones de conexión seguirá siendo la misma, sin embargo, la garantía de precisión de medición se obtiene solo cuando el dispositivo está conectado correctamente al objeto probado.
Bibliografía:
1] IEEE Std 43 ™ -2013 (Revisión de IEEE Std 43-2000) Práctica recomendada por IEEE para probar la resistencia de aislamiento de maquinaria eléctrica.
Autores:
Grzegorz Chrzanowski, SONEL S.A.
Wojciech Siergiej, SONEL S.A.
