Modalità di misurazione della resistenza d'isolamento
Modalità di funzionamento di un tester di resistenza d'isolamento
Il tester d'isolamento Megger è uno strumento portatile che fornisce una lettura diretta della resistenza d'isolamento in ohm, megaohm, gigaohm o teraohm (a seconda del modello
scelto), indipendentemente dalla tensione del test selezionata. Quando l'isolamento è buono, la resistenza solitamente rientra nella gamma dei megahom o in una gamma superiore. Il tester d'isolamento Megger è sostanzialmente un misuratore di resistenza ad alta gamma (ohmmetro) con un generatore CC incorporato.
Il generatore dello strumento, che può essere azionato a mano, a batteria o collegato alla rete, sviluppa una tensione CC elevata che provoca diverse piccole correnti attraverso e sulle superfici dell'isolamento sottoposto a test. La corrente totale viene misurata dall'ohmmetro, che può avere una scala analogica, una visualizzazione digitale oppure entrambe le cose.
Componenti della corrente di test
Se applichiamo una tensione del test su un pezzo di isolamento, misurando la corrente risultante e applicando la legge di Ohm (R=E/I), possiamo calcolare la resistenza dell'isolamento. Sfortunatamente, sono presenti più flussi di corrente, e questo complica le cose.
Corrente di carica capacitiva
Tutti sappiamo qual è la corrente necessaria per caricare la capacità dell'isolamento testato. Questa corrente all'inizio è grande ma di durata relativamente breve, e diminuisce in maniera esponenziale fino a un valore prossimo allo zero man mano che il dispositivo sottoposto a test si carica. Il materiale isolante si carica allo stesso modo del dielettrico in un condensatore.
Corrente di assorbimento o polarizzazione
La corrente di assorbimento è in realtà costituita da un massimo di tre componenti, che decadono a una velocità decrescente fino a un valore prossimo allo zero per diversi minuti.
La prima è causata da una deriva di elettroni liberi attraverso l'isolamento sotto l'effetto del campo elettrico.
La seconda è causata da una distorsione molecolare in cui il campo elettrico imposto distorce la carica negativa degli strati elettronici che circolano intorno al nucleo verso la tensione positiva.
La terza è dovuta all'allineamento delle molecole polarizzate all'interno del campo elettrico applicato; vedere la figura 1. Questo allineamento è abbastanza casuale in uno stato neutro, ma quando viene applicato un campo elettrico, queste molecole polarizzate si allineano al campo in misura maggiore o minore.
Figura 1: Allineamento delle molecole polarizzate
Le tre correnti sono generalmente considerate come un'unica corrente, e sono principalmente influenzate dal tipo e dalle condizioni del materiale di incollaggio utilizzato nell'isolamento. Sebbene la corrente di assorbimento si avvicini allo zero, il processo richiede molto più tempo rispetto alla corrente capacitiva.
La polarizzazione orientativa aumenta in presenza di umidità assorbita poiché i materiali contaminati sono più polarizzati. Ciò aumenta il grado di polarizzazione. La depolimerizzazione dell'isolamento comporta anche un aumento della corrente di assorbimento. Non tutti i materiali possiedono tutti e tre le componenti e, infatti, materiali come il polietilene presentano un assorbimento della polarizzazione ridotto o nullo.
Corrente di dispersione superficiale
La corrente di dispersione superficiale è presente perché la superficie dell'isolamento è contaminata da umidità o sali. La corrente è costante nel tempo e dipende dal grado di ionizzazione presente, che a sua volta dipende dalla temperatura. Viene spesso ignorata come corrente separata e considerata insieme alla corrente di conduzione, descritta di seguito, come corrente di dispersione totale.
Corrente di conduzione
La corrente di conduzione è stabile lungo l'isolamento ed è solitamente rappresentata da una resistenza ad alto valore in parallelo con la capacità dell'isolamento. È una componente della corrente di dispersione, ossia la corrente che viene misurata quando l'isolamento è completamente carico e si è verificato il completo assorbimento. Ciò include la dispersione superficiale, che può essere ridotta o eliminata utilizzando il terminale di protezione.
Il grafico nella figura 2 mostra la natura di ciascuna componente della corrente rispetto al tempo.
Figura 2: Componenti della corrente di test
La corrente totale è la somma di queste componenti. (La corrente di dispersione è indicata come un'unica corrente). Questa corrente può essere misurata direttamente da un microamperometro o, in termini di megaohm, a una particolare tensione mediante un tester d'isolamento Megger. Alcuni strumenti offrono alternative di visualizzazione delle misurazioni in termini di corrente o di resistenza.
Poiché la corrente totale dipende dal tempo di applicazione delle tensioni, la legge di Ohm (R = E/I), teoricamente, vale solo a un tempo infinito (ciò significa attendere all'infinito prima di rilevare una lettura). Inoltre, dipende molto dalla possibilità di partire da un livello base di scarica totale. La prima fase di qualsiasi test d'isolamento consiste, pertanto, nell'assicurarsi che l'isolamento sia completamente scarico.
Nota: la corrente di carica scompare in modo relativamente rapido quando l'apparecchiatura sottoposta a test si carica. La carica di unità più grandi con maggiore capacità richiede più tempo. Questa corrente è energia immagazzinata e, per motivi di sicurezza, deve essere scaricata dopo il test. Fortunatamente, scaricare questa energia è una procedura relativamente rapida. Durante il test, la corrente di assorbimento diminuisce a una velocità relativamente lenta, a seconda della natura esatta dell'isolamento. Anche questa energia immagazzinata deve essere rilasciata al termine di un test e richiede un tempo molto più lungo rispetto alla corrente di carica della capacità.
