Qu'est-ce qu'un multimètre d'isolement ?

Le multimètre d'isolement Fluke Série 15x7 fait partie d'une nouvelle catégorie d'outils de test qui associent toutes les fonctionnalités d'un multimètre numérique (DMM) TRMS et d'un MégOhmMètre. Il s'agit d'un outil intégré qui permet d'entretenir et dépanner les systèmes de moteur, la distribution électrique et les équipements de production.

En ayant toujours ce nouvel outil avec vous, vous pourrez effectuer des tests d'isolation plus souvent, ce qui rendra vos tests de maintenance plus complets et vos dépannages plus efficaces. Cela vous évitera également de devoir « retourner à l'atelier » pour aller chercher le contrôleur d'isolement. Cette note d'application détaille les fonctions de mesure de cette nouvelle catégorie d'instruments, avec notamment deux exemples montrant comment ces fonctions se complètent.

Aperçu des fonctions de mesure

La densité accrue des circuits et les avancées en matière de sécurité ont permis aux ingénieurs d'associer plusieurs instruments sans augmenter la taille ni sacrifier les fonctions de dépannage ou de sécurité.

Les multimètres d'isolement Série 15x7 sont certifiés à la fois Cat IV 600 V et Cat III 1 000 V. Ils sont conçus pour être utilisés sur des tableaux électriques jusqu'à 600 V et sur des bus DC d'onduleurs PWM jusqu'à 1 000 V.

Le tableau de la page suivante répertorie toutes les mesures disponibles dans le multimètre d'isolement, ainsi que certaines applications de dépannage.

Mesures de dépannageApplications
Volts AC
  • Niveau de tension secteur
  • Déséquilibre de tension de phase
Volts AC, avec passe-bas
  • Mesure de tension « enveloppe » sur les sorties des variateurs de vitesse PWM
Volts DC
  • Tension de batterie
  • Tension des alimentations DC utilisées dans les équipements électroniques
  • Bus DC des variateurs de vitesse et onduleurs
Intensité avec pince de courant
  • Courant de fonctionnement
  • Déséquilibre du courant
Intensité, en ligne
  • Circuits de commande de faible courant, par exemple entre 4 et 20 mA ou les systèmes d'alarme
Ohms
  • Résistance des bobines dans les contacteurs, relais
  • Résistance de contact dans les interrupteurs, disjoncteurs
  • Utiliser pour vérifier les RTD (détecteurs de température à résistance) ou les thermistances
  • Vérifier les extensomètres
Continuité
  • Vérifier l'intégrité des conducteurs
  • Intégrité des connexions
  • Vérifier les fusibles
Tests de résistance d'isolement
  • Vérifier la dégradation de l'isolement des conducteurs au conduit de connexion
  • Vérifier la dégradation de l'isolement entre les conducteurs d'un même conduit ou passage de câbles
  • Vérifier la dégradation de l'isolement des enroulements de moteur à l'armature de connexion
  • Vérifier la dégradation de l'isolement dans les transformateurs
Température*
  • Vérifier la température de l'air dans les systèmes HVAC
  • Vérifier la température de surface des bâtis du moteur
  • Vérifier la température de la surface des boîtiers du commutateur et du transformateur
  • Corroborer les résultats des autres thermomètres, thermostats ou transmetteurs de température
Fréquence
  • Vérifier la sortie générateur
  • Vérifier les capteurs de débit de sortie d'impulsion
  • Vérifier la sortie d'impulsion des codeurs optiques
  • Vérifier la fréquence de sortie des variateurs de vitesse à 6 étapes
Fréquence, avec passe-bas
  • Vérifier la fréquence de sortie des variateurs de vitesse PWM
Capacité

Vérifier la capacitance correcte des éléments suivants :

  • Condensateurs de filtre des alimentations DC
  • Démarrage du moteur et condensateur de marche
Diode
  • Vérifier l'absence de courts-circuits et de circuits ouverts sur l'alimentation, les variateurs de vitesse et les ASI/DEL des diodes redresseurs
Enregistrement des valeurs Min/Max/Moy
  • Vérifier l'absence de baisses et d'augmentations de la tension secteur AC
  • Utiliser le paramétrage de courant pour suivre la charge maximale
  • Suivre les variations de température
Autre
  • Pression, à l'aide d'un accessoire adapté, comme le PV350

Exemple : la machine s'arrête au moment crucial

Un moteur de 230 V transforme le ventilateur en un système de transport pneumatique. Le moteur utilise un démarreur électromécanique. Vers la fin du trimestre, lorsque l'usine essaye de produire le plus possible, le moteur fait un bruit abominable pendant quelques minutes puis fait sauter un fusible. Cela semble se produire plus fréquemment.

Puisque les tests hors tension sont plus sécurisés, vous décidez de commencer par ceux-ci. Vous appliquez des procédures correctes de verrouillage et étiquetage pour être certain que le circuit reste hors tension pendant les tests.

Vous vérifiez l'isolement entre les phases et la terre. Vous commencez vos tests au niveau du démarreur car cela vous permettra de vérifier les conducteurs qui alimentent le moteur ainsi que les enroulements. Au niveau du démarrage, vous connectez le câble « - » du multimètre d'isolement au conduit métallique à l'aide de la pince crocodile fournie. Vous réglez le niveau de test sur 500 V et sondez l'une des phases à l'aide de la sonde de test « + ». La valeur est de 0,8 mégohm, ce qui est inférieur à ce que vous attendiez. Étant donné que les enroulements du moteur sont connectés dans le moteur et présentent un faible chemin de résistance DC, tous les conducteurs de phase et les enroulements sont haussés à la tension de mesure.

Un des conducteurs de phase ou enroulements de moteur a donc une mauvaise résistance d'isolement, mais lequel ? Vous déconnectez le moteur au niveau du boîtier de connexion. Vous vérifiez la résistance d'isolement entre les enroulements du moteur et le bâti du moteur (terre). Les enroulements ont une résistance d'isolement en gigohms. Le problème ne vient pas du moteur.

Vous inspectez le boîtier de connexion du moteur et vous remarquez des décolorations. Lorsque le moteur a été installé, quelqu'un a retiré trop d'isolement du conducteur de phase B. Lorsque les machines étaient très utilisées, le conducteur produisait un arc électrique vers le conduit de connexion. Avec l'accumulation de carbone, les conditions étaient favorables à un court-circuit, mais grâce à cette accumulation, le multimètre d'isolement a pu identifier le problème plus facilement.

Exemple : mauvais variateur, mauvais moteur, ou aucun des deux ?

Un variateur de vitesse PWM est utilisé pour entraîner un système de transport de matériel. Il est connecté au système d'alimentation via un sectionneur à fusible, il fonctionnait correctement jusqu'à récemment. Parfois le moteur fonctionne parfaitement, mais souvent au bout de 15 à 30 minutes de fonctionnement, il fait sauter le fusible du variateur à la phase B ou C. Le déclenchement de B ou de C semble aléatoire. Une fois que le fusible a été remplacé et le variateur remis sous tension, le seul défaut constaté est une perte de puissance. Quel est le problème et pourquoi se manifeste-t-il seulement maintenant ? Est-ce que le variateur s'est détérioré ?

Bien entendu, vous emportez avec vous votre multimètre d'isolement. Une fois de plus, puisque vous ne savez pas pourquoi le fusible se déclenche, vous décidez de tester d'abord le système hors tension. Vous verrouillez et étiquetez le sectionneur.

Il est très peu probable que le problème vienne du moteur, car le variateur de vitesse est doté d'un diagnostic sophistiqué qui surveille constamment les sorties du variateur. Si le problème venait du moteur, le variateur tomberait certainement en panne avant que le fusible ne saute. Le déclenchement du fusible indique sans doute une surtension, comme un court-circuit intermittent. Vous commencez alors au niveau du côté du secteur du variateur.

Vous vérifiez d'abord les conducteurs entre le sectionneur et le variateur. Appliquer des tensions de mesure d'isolement à l'entrée du variateur n'est pas une bonne idée, vous déconnectez donc le variateur du secteur. Vous utilisez votre multimètre d'isolement pour vérifier la résistance d'isolement de chaque conducteur à la terre et de chaque conducteur vers les deux autres. Les valeurs de résistance d'isolement sont toutes supérieures à 1 gigohm, il ne semble donc pas y avoir de problème d'isolement.

Vous vérifiez si le circuit d'entrée du variateur est à éliminer. Le variateur utilise un pont à diode redresseur à son entrée et vous utilisez la fonction diode de l'instrument pour le vérifier. Mais vous ne détectez aucun court-circuit ni diode ouverte.

Les tests effectués hors tension ont éliminé les courts-circuits dans les câbles et le variateur. Vous reconnectez alors le variateur, remettez tout en ordre et mettez le système sous tension. Le variateur est alimenté normalement. Vous vous assurez de porter un équipement de protection individuelle avant d'ouvrir tout boîtier pour effectuer des mesures.

Le moteur se met en route normalement et vous décidez de vérifier la sortie du variateur. Vous utilisez la fonction tension passe-bas pour mesurer la sortie du variateur. Cette fonctionnalité du multimètre d'isolement utilise un filtre passe-bas sur le signal PWM et vous permet de mesurer la tension de l'enveloppe PWM plutôt que celle d'impulsions individuelles. Cela permet de comparer directement la valeur du variateur à la valeur affichée sur le multimètre. Vous observez que les phases sont équilibrées et cohérentes avec la valeur du variateur. Vous utilisez également la fonction passe-bas pour vérifier la fréquence de sortie du variateur. La fréquence de sortie est cohérente avec la valeur affichée du variateur. Le variateur semble fonctionner correctement.

Vous passez ensuite à l'entrée du variateur. Vous mesurez la tension secteur au niveau de l'entrée et la phase A est sensiblement inférieure aux deux autres phases. Vous connectez ensuite une pince de courant à votre multimètre d'isolement et vérifiez les courants des phases. Vous constatez que les courants des phases B et C sont trop élevés et que le courant de la phase A est trop bas. Il s'avère que le variateur et le moteur fonctionnent parfaitement. Quelque chose a provoqué un déséquilibre de la tension secteur.

En remontant la piste, vous découvrez que quelqu'un a branché un four industriel monophasé non habituel sur la phase A sans en parler à personne. C'est ce qui a provoqué le déséquilibre de tension. Le variateur consommait plus de courant que les deux autres phases pour compenser la différence, c'était devenu une course pour voir quel fusible allait se déclencher en premier.

Le four a été rebranché correctement et le moteur fonctionne normalement depuis. En utilisant le multimètre d'isolement, vous avez pu diagnostiquer le problème rapidement et vérifier l'intégrité des systèmes d'isolement dans le même temps.