Los verdaderos ohmímetros de baja resistencia se caracterizan principalmente por el uso de altas corrientes de prueba y su capacidad para medir con precisión valores de resistencia muy bajos.
Autor: Jeff Jowett, Ingeniero de Aplicaciones, Megger.
Los verdaderos ohmímetros de baja resistencia se caracterizan principalmente por el uso de altas corrientes de prueba y su capacidad para medir con precisión valores de resistencia muy bajos. Por el contrario, los equipos portátiles comunes, como multímetros, multímetros digitales y similares, funcionan con baterías integradas, a menudo de tamaño AA, por lo que no se puede esperar que suministren mucha corriente. En consecuencia, normalmente utilizan corrientes de prueba en el rango de miliamperios. Esto limita su precisión y resolución cuando se utiliza para mediciones de baja resistencia. Un DMM muy bueno puede medir una resolución de 0.01 Ω, lo cual está bien para muchas aplicaciones diarias. Sin embargo, hay todo un mundo de pruebas por debajo de este nivel y, para ello, se necesita un ohmímetro genuino de baja resistencia.
En este contexto, "baja resistencia" generalmente se considera a las medidas por debajo de 1 Ω y en este rango, necesita amperios (no miliamperios) para realizar mediciones buenas y fiables. El estándar de la industria es de 10 A, pero hay equipos disponibles que usan corrientes desde uno o dos amperios hasta cientos de amperios. Los equipos de muy alta corriente se utilizan con mayor frecuencia en la industria de la energía para medir la resistencia de contactos de interruptores automáticos y relés, pero también tienen otras aplicaciones especializadas.
Los ohmímetros de baja resistencia, a diferencia de los multímetros digitales e instrumentos similares de uso general, utilizan un diseño basado en un puente Kelvin de cuatro terminales. Dos conexiones de corriente inyectan una gran corriente de prueba en el sistema bajo prueba (IUT) mientras que dos conexiones potenciales, que se colocan entre las conexiones de corriente, miden la caída de voltaje entre las conexiones potenciales. Luego, el equipo usa la corriente y el voltaje medidos para calcular y mostrar la resistencia.
Una ventaja importante de esta configuración de prueba es que elimina los efectos de la resistencia de los cables y los contactos. Estos dos parámetros extraños influyen en la corriente que fluye en la IUT, pero la resistencia se calcula midiendo el voltaje entre los cables potenciales, que no se ve afectado por la resistencia del cable y de los contactos.
Claramente, esta ventaja no la comparten instrumentos genéricos como los multímetros digitales que utilizan una conexión de dos cables. Las mediciones realizadas con estos, por supuesto, están influenciadas por la resistencia de los cables de prueba y la resistencia entre las puntas de las sondas de prueba y la IUT, pero en las aplicaciones donde se usan normalmente, esto no es una gran preocupación. Sin embargo, en aplicaciones donde se necesita la máxima precisión, no se puede tolerar la influencia del cable y la resistencia de contacto. En estos casos, es fundamental utilizar el puente Kelvin de cuatro hilos.
Un ohmímetro de baja resistencia con un diseño de puente Kelvin de cuatro cables es todo lo que necesita para realizar una medición aislada entre dos puntos discretos. Los ejemplos incluyen el trabajo de laboratorio y las mediciones realizadas en uniones y conexiones aisladas eléctricamente en equipos eléctricos. Pero en muchos casos, existen rutas paralelas alternativas para la corriente de prueba.
Esto incluso se puede aplicar a un objeto de prueba metálico simple en un banco de laboratorio, como veremos más adelante. Entonces, el primer paso para realizar una prueba de baja resistencia es "conocer su objeto de prueba".
A menudo se dice, incorrectamente, que la corriente sigue el camino de menor resistencia. Esta afirmación puede ser algo engañosa si se aplica a pruebas de baja resistencia, así que veámosla más de cerca. De hecho, la corriente sigue todos los caminos posibles y se divide en estricta proporción a su resistencia. Esto tiene una influencia crítica en las mediciones que realiza con su equipo porque el equipo mide toda la corriente y luego usa la ley de Ohm (R = V / I) para calcular la resistencia.
Si conectó un ohmímetro digital de baja resistencia (DLRO) en los extremos de una sección aislada de cable, la corriente fluiría entre los dos puntos de prueba y en ningún otro lugar (consulte la Figura 1). Tendría una lectura precisa de la resistencia de esa sección de cable (que, por cierto, debería coincidir con la resistencia tabular de ese calibre). Pero si el cable fuera parte de una instalación (desenergizado, por supuesto), tendría que tener en cuenta todo el circuito y hacia dónde va la corriente. Si la corriente de prueba fluye a través de una o más rutas diferentes, así como a través del cable mismo, estas rutas paralelas influirán en la medición que esté realizando.
Pueden existir rutas paralelas cuando está realizando una prueba de laboratorio en un objeto metálico, por ejemplo, o, si está probando la IUT in situ, pueden resultar de sus circuitos asociados. Por lo tanto, no aplique los cables de manera aleatoria a través de una unión o costura en particular que pueda ser de interés sin considerar la IUT en su totalidad.
Es posible que dos puntos hayan sido soldados entre sí y luego conectados en una estructura o aparato más grande. Si alguno de esos puntos de conexión son contactos de metal a metal, puede haber una ruta de corriente alternativa que influirá en la medición (consulte la Figura 2). Esto no significa que no pueda realizar la prueba, ni significa necesariamente que tenga que romper todas las demás conexiones. Lo que sí significa es que debe tener en cuenta todas las rutas de corriente alternativas conocidas y posibles al interpretar los resultados de su prueba.
Si hay una ruta alternativa, su medición de resistencia será menor que la resistencia real de la junta o costura. ¿Y qué? Puede ser que no se requiera una medida perfecta. Sin embargo, un método que lo acercará mucho más al resultado real es utilizar cables de corriente y potencial separados y conectar los cables de potencial lo más cerca posible del enlace que se está midiendo. Esto ayudará a reducir la influencia de esas rutas de corriente alternativas en su medición (consulte la Figura 3).
Los populares cables "dúplex", donde los contactos de corrientes y potenciales están contenidos dentro de una sola sonda, son más fáciles de usar porque requieren menos manipulación física alrededor de la IUT. Sin embargo, la compensación es que hay una pequeña pérdida de precisión porque la densidad de corriente no es uniforme en el punto preciso donde la sonda de potencial está midiendo. Para una máxima precisión, la densidad de corriente debe ser uniforme. Pero primero debe extenderse a través de la IUT desde el punto en el que se inyecta y, con los cables dúplex, la sonda de potencial está demasiado cerca para que esto suceda (consulte la Figura 4). La solución es utilizar cables separados.
Una solución aún mejor es utilizar el ohmímetro de baja resistencia Megger DLRO100 con su pinza amperimétrica. La pinza amperimétrica se desarrolló principalmente para aumentar la seguridad del operador cuando las empresas de servicios están probando interruptores automáticos, pero funciona bien en cualquier aplicación en la que sea necesario eliminar la influencia de las rutas de corriente paralelas en la medición de la resistencia. Cuando la pinza se utiliza con interruptores, se pueden conectar a tierra en ambos lados durante la prueba, lo que ayuda a garantizar que el operador esté seguro incluso si se produce una avería en la línea mientras se realiza la prueba. La pinza elimina el efecto de la ruta de tierra paralela en la medición de la resistencia (consulte la Figura 5).
Finalmente, cuando realiza una prueba de baja resistencia en presencia de rutas de corriente paralelas, es esencial considerar si necesita un resultado absoluto o si un resultado relativo será suficiente. Si necesita medir con precisión la resistencia absoluta a través de la IUT, se deben eliminar las rutas de corriente paralelas. Esto podría ser en una aplicación de investigación y desarrollo, donde es necesario establecer la resistencia real de la IUT o, como en el caso de las pruebas de interruptores, donde hay mucho en juego. Para muchas aplicaciones, sin embargo, una medición comparativa razonablemente precisa es todo lo que se necesita para decirle al operador si una conexión está suelta, una soldadura es deficiente, una unión se está corroyendo o ha ocurrido uno de muchos otros problemas que se pueden detectar fácilmente con un ojo entrenado. El juicio del operario es fundamental aquí.
Para resumir: no actúe sin preparación; considere su elemento de prueba y sus objetivos. Si no existen rutas de corriente paralelas, puede continuar con confianza. Si existen caminos paralelos, ajuste sus procedimientos y expectativas en consecuencia.
