¿Qué es un multímetro de aislamiento?

El multímetro de aislamiento de la serie Fluke 15x7 pertenece a una nueva categoría de herramientas de prueba que combina un multímetro digital de verdadero valor eficaz con todas sus funciones y un megóhmetro. Se trata de una herramienta integrada para mantener y resolver los problemas de los sistemas de motores, de distribución eléctrica y de los equipos de producción.

Llevar consigo esta herramienta le permitirá probar el aislamiento con mayor frecuencia, hacer las pruebas de mantenimiento de forma más exhaustiva y resolver los problemas con mayor eficiencia. También le ahorrará tiempo al no tener que "salir a comprar" un medidor de aislamiento. Esta nota de aplicación revisa las funciones de las mediciones de esta nueva clase de instrumentos, entre las que se incluyen dos ejemplos que ilustran cómo funcionan juntas estas funciones.

Información general de las funciones de medida

Las densidades mayores de los circuitos y los avances en el diseño de la seguridad han permitido que los ingenieros combinen múltiples instrumentos sin aumentar el tamaño físico o sin comprometer las funciones de resolución de problemas o las características de seguridad.

Los multímetros de aislamiento de la serie 15x7 son de clasificación de seguridad Cat IV de 600 V y Cat III de 1000 V. Están diseñados para usarlos en las entradas de servicio de hasta 600 V y en buses de CC de inversores de ancho de pulso modulado (PWM) de hasta 1000 V.

La tabla que se encuentra en la página siguiente presenta todas las mediciones disponibles en el multímetro de aislamiento así como también algunas aplicaciones de resolución de problemas.

Resolución de problemas de mediciones Aplicaciones
Voltios CA
  • Nivel de tensión de la línea
  • Desequilibrio de tensión en la fase
  • Voltios de CA con paso bajo
    • Medición de la "tensión envolvente" de salida de variadores de PWM
    Voltios CC
    • Tensión de la batería
    • Tensión de las fuentes de alimentación de CC que se usan para los equipos electrónicos
    • Buses de CC de variadores y fuentes de alimentación ininterrumpida
    Amperios con la pinza amperimétrica
    • Corriente activa
    • Desequilibrios de corriente
    Amperios, en línea
    • Circuitos de control de baja corriente como de 4 a 20 mA o sistemas de alarma
    Ohmios
    • Resistencia de la bobina en contactores y relés
    • Resistencia de contacto en interruptores y disyuntores
    • Se usa para verificar detectores de temperatura de resistencia (RTD) o termistores
    • Control de extensómetros
    Continuidad
    • Verificación de la integridad de conductores
    • Integridad de la conexión
    • Control de fusibles
    Comprobación de resistencia de aislamiento
    • Verificación de la degradación del aislamiento del conducto interconectado
    • Verificación de la degradación del aislamiento entre los conductores que comparten un conducto o bandeja de cables
    • Verificación en busca de degradación del aislamiento de devanados del motor al bastidor interconectado
    • Verificación en busca de degradación del aislamiento en los transformadores
    Temperatura*
    • Verificación de la temperatura del aire en los sistemas de climatización
    • Verificación de la temperatura de la superficie de bastidores de motores
    • Verificación de la temperatura de la superficie de las carcasas de transformadores y conmutadores
    • Corroboración de otros termómetros, termostatos o transmisores de temperatura
    Frecuencia
    • Verificación de la emisión del generador
    • Verificación de los sensores de flujo de salida de pulsos
    • Verificación de la salida de pulsos de los codificadores ópticos
    • Verificación de la frecuencia de salida del variador de "seis pasos"
    Frecuencia, con paso bajo
    • Verificación de la frecuencia de salida del variador de PWM
    Capacitancia

    Verificación de la capacitancia adecuada de:

    • Capacitores de filtro de las fuentes de alimentación de CC
    • Capacitores de arranque y funcionamiento de motores
    Diodo
    • Verificación de los diodos del rectificador en busca de cortocircuitos e interrupciones de la alimentación de energía, los variadores y las UPS/LED
    Registro de mínimos, máximos y promedio
    • Verificación en busca de fluctuaciones de tensión
    • Uso con configuración de corriente para hacer el seguimiento de la carga máxima
    • Seguimiento de las variaciones de temperatura
    Otros
    • Presión, con los accesorios adecuados como el PV350

    Por ejemplo: La máquina se desactiva en un momento crítico

    Un motor de 230 V directo en línea enciende los sopladores de un sistema de transporte neumático. El motor usa un arrancador electromecánico. Hacia el final del trimestre, cuando la planta intenta despachar la mayor cantidad posible, el motor suena horrible durante unos minutos y después se quema un fusible. Aparentemente esto sucede con mayor frecuencia.

    Dado que las pruebas sin energía son más seguras, decide hacer esas primero. Use los procedimientos adecuados de bloqueo y etiquetado para estar seguro de que el equipo permanezca sin energía mientras lo prueba.

    Verifique el aislamiento entre las fases y la puesta a tierra. Comience las pruebas en el arrancador ya que esto le permitirá verificar los conductores que alimentan al motor y también los devanados. En el arrancador conecta el cable "-" del multímetro de aislamiento al conducto metálico con la pinza cocodrilo provista. Ajuste el nivel de prueba en 500 V y sondea una de las fases con la sonda de prueba "+". La lectura es de 0.8 megohmios, menor que lo que se esperaba. Dado que los devanados del motor están conectados dentro del motor y presentan una ruta de baja resistencia para la CC, todos los conductores y devanados de las fases se elevan a la tensión de prueba.

    Entonces uno de los conductores de fase o de los devanados del motor tiene una resistencia de aislamiento defectuosa, ¿pero cuál de ellos? Desconecte el motor en la caja de su conducto. Verifique la resistencia de aislamiento entre los devanados del motor y el bastidor del motor (puesta a tierra). Los devanados tienen una resistencia de aislamiento del orden de los gigaohmios. El problema no se encuentra en el motor.

    Si mira la caja del conducto del motor más de cerca notará cierta decoloración. Cuando se instaló el motor alguien peló demasiado aislamiento del conductor de la fase B. Cuando la maquinaria se usó con intensidad, el conductor hizo un arco con el conducto interconectado. La acumulación de carbón facilitó la producción del cortocircuito, pero también facilitó que el multímetro de aislamiento encuentre el problema.

    Ejemplo: ¿Está averiado el variador, el motor o ninguno de ellos?

    Se usa un variador de PWM para impulsar un transportador de materiales. Está conectado al sistema de energía mediante un interruptor de desconexión con fusibles y hasta hace muy poco funcionaba correctamente. A veces el motor simplemente funciona bien, pero con frecuencia después de funcionar durante 15 o 30 minutos, el fusible que alimenta el variador de las fases B o C se quema. Parece ser que las fases B o C se interrumpen aleatoriamente. Después de que se reemplaza el fusible y se le vuelve a proveer energía al variador, la única falla que se informa es la pérdida de potencia. ¿Cuál es el problema y por qué surge en este momento? ¿El variador se arruinó?

    Por supuesto que lleva consigo el multímetro de aislamiento. Una vez más, ya que desconoce el motivo por el cual el fusible se corta, decide probar primero el sistema sin energía. Bloquea y etiqueta la desconexión.

    Es improbable que este problema sea del motor, ya que el variador tiene diagnósticos sofisticados que monitorean constantemente las salidas del variador. Si el problema fuera del motor, el variador probablemente fallaría antes de que el fusible se queme. El corte del fusible sin dudas indica cierto tipo de estado de sobrecorriente, como el de un cortocircuito intermitente. Entonces comience por el lado de la línea del variador.

    Comience por verificar los conductores del interruptor de desconexión al variador. No es una buena idea aplicar tensiones de prueba de aislamiento a la entrada del variador, por lo tanto, desconecte el variador de la línea. Use el multímetro de aislamiento para verificar la resistencia de aislamiento de cada conductor a tierra y de cada conductor en relación a los otros dos. Las lecturas de la resistencia de aislamiento son todas superiores a 1 gigaohmio, por lo tanto, no parece ser un problema de aislamiento.

    Desea descartar el circuito de entrada del variador. El variador usa un puente rectificador de diodos en la entrada y para verificarlo usted usa la función para diodos del medidor. Pero no encuentra ningún diodo cortado ni abierto.

    La prueba sin energía descartó los cortocircuitos de los cables y los cortocircuitos en el variador. Entonces vuelva a conectar el variador, conecte todos los botones y encienda el sistema. El variador se enciende con normalidad. Asegúrese de usar los equipos de protección personal adecuados antes de abrir cualquier carcasa para tomar las mediciones.

    El motor arranca a la perfección y decide verificar la salida del variador. Para medir la salida del variador usa la función de tensión de paso bajo. Esta característica del multímetro de aislamiento usa un filtro de paso bajo con la forma de onda PWM y le permite medir la tensión del PWM envolvente más que la de los pulsos individuales. Esto permite hacer una comparación directa de la lectura del variador con la de la pantalla del medidor. Descubre que las fases están equilibradas y son consistentes con la pantalla del variador. También usa la función de paso bajo para verificar la frecuencia de salida del variador. La frecuencia de salida tiene sentido si se la compara con la pantalla del variador. Parece que el variador funciona correctamente.

    A continuación, se dirige a la entrada del variador. Mide la tensión de la línea en la entrada y, en la fase A, es significativamente menor a la de las otras dos fases. Después conecta una pinza amperimétrica al multímetro de aislamiento y verifica las corrientes de las fases. Descubre que las corrientes de las fases B y C son demasiado altas y que la corriente de la fase A es demasiado baja. Resulta que tanto el variador como el motor están bien. Algo ha desequilibrado la tensión de la línea.

    Al rastrear la línea descubre que alguien ha cableado un horno eléctrico monofásico industrial en la fase A sin decírselo a nadie. Esto provocaba el desequilibrio de tensión. El variador estaba consumiendo más corriente de las otras dos fases para compensar la diferencia y los fusibles corrían carrera para ver cuál se quemaba primero.

    El horno se volvió a cablear y desde entonces, el motor funciona bien. Al usar el multímetro de aislamiento pudo diagnosticar el problema con rapidez y verificar la integridad de los sistemas de aislamiento en el proceso.