¿Qué es un multímetro de aislamiento?

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

Llevar consigo este instrumento le permitirá comprobar el aislamiento con mayor frecuencia, realizar 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 comprobador de aislamiento. Esta nota de aplicación revisa las funciones de las medidas de esta nueva clase de instrumentos, entre los que se incluyen dos ejemplos que ilustran cómo funcionan juntas estas funciones.

Información general de las funciones de medida

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

Los multímetros de aislamiento de la serie 15x7 son de las categorías de seguridad CAT IV 600 V y CAT III 1.000 V. Están diseñados para usarlos en entradas de servicio de hasta 600 V y en buses de inversión de CC del ancho de pulso modulado (PWM) de hasta 1.000 V.

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

Resolución de problemas de medidasAplicaciones
Voltios de CA
  • Nivel de tensión de la línea
  • Desequilibrio de tensión en la fase
Voltios de CA con paso bajo
  • Medida de la "tensión envolvente" de salida de variadores de PWM
  • Voltios de CC
    • Tensión de la batería
    • Tensión de las fuentes de alimentación de CC que se usan para los equipos electrónicos
    • Buses de CC de los variadores y de las fuentes de alimentación ininterrumpida
    Amperios con pinza de corriente
    • Corriente activa
    • Desequilibrios de corriente
    Amperios en línea
    • Circuitos de control de corriente baja como de 4 a 20 o sistemas de alarma
    Ohmios
    • Resistencia de la bobina en contactores y relés
    • Resistencia de contacto en interruptores y disyuntores del circuito
    • Se usa para verificar los detectores de temperatura de resistencia (RTD) o los termistores
    • Control de las galgas extensiométricas
    Continuidad
    • Verificación de la integridad del conductor
    • Integridad de la conexión
    • Control de los fusibles
    Comprobación de resistencia de aislamiento
    • Verificación de la degradación del aislamiento del conducto unido
    • Verificación de la degradación del aislamiento entre los conductores que comparten un conducto o una pista eléctrica
    • Verificación en busca de degradación del aislamiento de devanados del motor en la unión a la estructura
    • 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 las estructuras del motor
    • Verificación de la temperatura de la superficie de las carcasas del transformador y del conmutador
    • Corroboración de los otros termómetros, termostatos o transmisores de temperatura
    Frecuencia
    • Verificación de la emisión del generador
    • Verificación de los sensores de flujo de salida del pulso
    • Verificación de la salida del pulso 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
    Capacidad

    Verificación de la capacidad adecuada de:

    • Condensadores de filtro en fuentes de alimentación de CC
    • Condensadores de arranque y funcionamiento del motor
    Diodo
    • Verificación de los diodos del rectificador en busca de cortocircuitos e interrupciones en la alimentación de energía, los variadores y los SAI/LED
    Registro de mínimos, máximos y promedio
    • Verificación en busca de variaciones de tensión de CA
    • Uso de la configuración de la 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 apaga 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 motor de arranque electromecánico. Hacia el final del trimestre, cuando la planta intenta enviar la mayor cantidad posible, el motor suena mal 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 realizar estas primero. Usa los procedimientos adecuados de bloqueo y etiquetado para estar seguro de que el equipo permanece sin energía mientras lo prueba.

    Verifica el aislamiento entre las fases y la conexión a tierra. Comienza las comprobaciones en el motor de arranque, ya que esto le permitirá verificar los conductores que alimentan al motor y también los devanados. En el motor de arranque agrega el cable "-" desde el multímetro de aislamiento hasta el conducto metálico con la pinza de cocodrilo proporcionada. Configura el nivel de prueba en 500 V y sonda una de las fases con la sonda de prueba "+". La lectura es de 0,8 megaohmios, menor de lo que 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 la fase o de los devanados del motor tiene una resistencia de aislamiento defectuosa, pero ¿cuál de ellos? Desconecta el motor desde la caja de conductos. Verifica la resistencia de aislamiento entre los devanados del motor y la estructura del motor (conexión a tierra). Los devanados tienen una resistencia de aislamiento de gigaohmios. El problema no se encuentra en el motor.

    Mira la caja de conductos del motor más de cerca y nota cierta decoloración. Cuando se instaló el motor alguien estiró demasiado el aislamiento del conductor de la fase B. Cuando se usó la maquinaria con intensidad, el conductor hizo un arco hasta el conductor unido. La acumulación de carbono permitió que se produjese el cortocircuito, pero también que el multímetro de aislamiento encontrase el problema.

    Ejemplo: ¿El fallo se encuentra en el variador, el motor o en 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 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. La interrupción de la fase B o C parece aleatoria. Después de reemplazar el fusible y volver a suministrar energía al variador, el único fallo que se muestra es la pérdida de energía. ¿Cuál es el problema y por qué surge en este momento? ¿Se ha estropeado el variador?

    Por supuesto, lleva consigo el multímetro de aislamiento. De nuevo, debido a que desconoce el motivo por el cual se corta el fusible, decide comprobar primero el sistema sin energía. Bloquea y etiqueta la desconexión.

    Es muy poco probable que el problema sea del motor, ya que el variador tiene diagnósticos sofisticados que supervisan constantemente las salidas del variador. Si el problema fuera del motor, el variador probablemente fallaría antes de que se quemase el fusible. El corte del fusible sin duda indica cierto tipo de estado de sobrecorriente, como el de un cortocircuito intermitente. Por ello, comienza por el lado de la línea del variador.

    Comienza verificando los conductores del interruptor de desconexión al variador. No es buena idea aplicar tensiones de prueba de aislamiento a la entrada del variador, por lo que desconecta el variador de la línea. Usa 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 inferiores a 1 gigaohmio, por lo que no parece ser un problema de aislamiento.

    Quiere descartar el circuito de entrada del variador. El variador usa un puente rectificador de diodos en la entrada y, para verificarlo, utiliza la función para diodos del medidor. Pero no encuentra ningún diodo con cortocircuito ni abierto.

    La comprobación sin energía descartó los cortocircuitos de los cables y los cortocircuitos en el variador. Vuelve a conectar el variador, enciende todos los botones y enciende el sistema. El variador se enciende con normalidad. Se ha asegurado de usar los equipos de protección individual adecuados antes de abrir cualquier carcasa para tomar las medidas.

    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 en la pantalla del medidor. Descubre que las fases están equilibradas y son coherentes 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 y es notablemente menor a la de las otras dos fases. Después conecta una pinza de corriente 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 inusual 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 competían para ver cuál se quemaba primero.

    Se volvió a cablear el horno 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.