Ohmmètres haute tension

La plupart des ohmmètres de la conception illustrée dans la section précédente utilisent une batterie de tension relativement basse, généralement de neuf volts ou moins. Ceci est parfaitement adéquat pour mesurer des résistances sous plusieurs méga-ohms (MΩ), mais lorsque des résistances extrêmement élevées doivent être mesurées, une pile de 9 volts est insuffisante pour générer suffisamment de courant pour actionner un mouvement de compteur électromécanique.

De plus, comme indiqué dans un chapitre précédent, la résistance n'est pas toujours une quantité stable (linéaire). Cela est particulièrement vrai pour les non-métaux. Rappel du graphique de surtension de courant pour un petit entrefer (moins d'un pouce) :

Bien qu'il s'agisse d'un exemple extrême de conduction non linéaire, d'autres substances présentent des propriétés isolantes/conductrices similaires lorsqu'elles sont exposées à des tensions élevées. De toute évidence, un ohmmètre utilisant une batterie basse tension comme source d'alimentation ne peut pas mesurer la résistance au potentiel d'ionisation d'un gaz ou à la tension de claquage d'un isolant. Si de telles valeurs de résistance doivent être mesurées, seul un ohmmètre haute tension suffira.

Ohmmètre haute tension simple

La méthode la plus directe de mesure de la résistance à haute tension consiste simplement à substituer une batterie à tension plus élevée dans la même conception de base d'ohmmètre étudiée précédemment :

Sachant toutefois que la résistance de certains matériaux a tendance à changer avec la tension appliquée, il serait avantageux de pouvoir régler la tension de cet ohmmètre pour obtenir des mesures de résistance dans différentes conditions :

Malheureusement, cela créerait un problème d'étalonnage pour le compteur. Si le mouvement du compteur dévie à pleine échelle avec une certaine quantité de courant à travers lui, la plage de pleine échelle du compteur en ohms changerait à mesure que la tension source changeait. Imaginez connecter une résistance stable entre les cordons de test de cet ohmmètre tout en faisant varier la tension de la source :à mesure que la tension augmente, il y aura plus de courant dans le mouvement du compteur, d'où une plus grande déviation. Ce dont nous avons vraiment besoin, c'est d'un mouvement de compteur qui produira une déviation constante et stable pour toute valeur de résistance stable mesurée, quelle que soit la tension appliquée.

Megger Meter

Atteindre cet objectif de conception nécessite un mouvement de compteur spécial, propre aux mégohmmètres , ou meggers , comme ces instruments sont connus.

Les blocs rectangulaires numérotés dans l'illustration ci-dessus sont des représentations en coupe transversale de bobines de fil. Ces trois bobines se déplacent toutes avec le mécanisme à aiguille. Il n'y a pas de mécanisme à ressort pour ramener l'aiguille à une position définie. Lorsque le mouvement n'est pas alimenté, l'aiguille « flottera ». Les bobines sont connectées électriquement comme ceci :

Avec une résistance infinie entre les cordons de test (circuit ouvert), il n'y aura pas de courant à travers la bobine 1, uniquement à travers les bobines 2 et 3. Lorsqu'elles sont sous tension, ces bobines essaient de se centrer dans l'espace entre les deux pôles magnétiques, entraînant complètement l'aiguille à droite de l'échelle où il pointe vers « l'infini ».

Tout courant traversant la bobine 1 (via une résistance mesurée connectée entre les cordons de test) a tendance à ramener l'aiguille vers la gauche de l'échelle, à zéro. Les valeurs de résistance interne du mouvement du compteur sont calibrées de sorte que lorsque les cordons de test sont court-circuités, l'aiguille dévie exactement vers la position 0 Ω.

Parce que toute variation de la tension de la batterie affectera le couple généré par les deux jeux de bobines (bobines 2 et 3, qui entraînent l'aiguille vers la droite, et la bobine 1, qui entraîne l'aiguille vers la gauche), ces variations n'auront aucun effet sur le calibrage du mouvement. En d'autres termes, la précision de ce mouvement de l'ohmmètre n'est pas affectée par la tension de la batterie :une quantité donnée de résistance mesurée produira une certaine déviation de l'aiguille, quelle que soit la tension de la batterie présente.

Le seul effet qu'une variation de tension aura sur l'indication du compteur est le degré auquel la résistance mesurée change avec la tension appliquée. Ainsi, si nous devions utiliser un mégohmmètre pour mesurer la résistance d'une lampe à décharge, il indiquerait une résistance très élevée (aiguille à l'extrême droite de l'échelle) pour les basses tensions et la faible résistance (l'aiguille se déplace vers la gauche de la échelle) pour les hautes tensions. C'est précisément ce que nous attendons d'un bon ohmmètre haute tension :fournir une indication précise de la résistance du sujet dans différentes circonstances.

Pour une sécurité maximale, la plupart des mégohmmètres sont équipés de générateurs à manivelle pour produire la haute tension continue (jusqu'à 1000 volts). Si l'opérateur du compteur reçoit un choc de la haute tension, la condition se corrigera automatiquement, car il arrêtera naturellement de lancer le générateur ! Parfois, un « embrayage à friction » est utilisé pour stabiliser la vitesse du générateur dans différentes conditions de démarrage, afin de fournir une tension assez stable, qu'il soit lancé rapidement ou lentement. Plusieurs niveaux de sortie de tension du générateur sont disponibles par le réglage d'un sélecteur.

Un simple megger à manivelle est montré sur cette photo :

Certains mégohmmètres sont alimentés par batterie pour fournir une plus grande précision dans la tension de sortie. Pour des raisons de sécurité, ces mégohmmètres sont activés par un interrupteur à bouton-poussoir à contact momentané, de sorte que l'interrupteur ne peut pas être laissé en position « marche » et présente un risque d'électrocution important pour l'opérateur du compteur.

Vrais Meggers

Les vrais mégohmmètres sont équipés de trois bornes de connexion, étiquetées Line , Terre , et Garde . Le schéma est assez similaire à la version simplifiée montrée précédemment :

La résistance est mesurée entre les bornes de ligne et de terre, où le courant traversera la bobine 1. La borne « Guard » est fournie pour des situations de test spéciales où une résistance doit être isolée d'une autre. Prenons par exemple ce scénario où la résistance d'isolement doit être testée dans un câble à deux fils :

Pour mesurer la résistance d'isolement d'un conducteur à l'extérieur du câble, nous devons connecter le fil "Ligne" du mégohmmètre à l'un des conducteurs et connecter le fil "Terre" du mégohmmètre à un fil enroulé autour de la gaine du câble :

Dans cette configuration, le mégohmmètre doit lire la résistance entre un conducteur et la gaine extérieure. Ou le fera-t-il ? Si nous dessinons un schéma montrant toutes les résistances d'isolement sous forme de symboles de résistance, ce que nous avons ressemble à ceci :

Plutôt que de simplement mesurer la résistance du deuxième conducteur à la gaine (R_c2-s ), ce que nous mesurerons en fait est la résistance en parallèle avec la combinaison en série de la résistance de conducteur à conducteur (R_c1-c2 ) et le premier conducteur à la gaine (R_c1-s ). Si nous ne nous soucions pas de ce fait, nous pouvons procéder au test tel que configuré. Si nous souhaitons mesurer uniquement la résistance entre le deuxième conducteur et la gaine (R_c2-s ), alors nous devons utiliser le terminal "Guard" du megger :

Maintenant, le schéma du circuit ressemble à ceci :

La connexion de la borne « Guard » au premier conducteur place les deux conducteurs à un potentiel presque égal. Avec peu ou pas de tension entre eux, la résistance d'isolement est presque infinie, et donc il n'y aura pas de courant entre les deux conducteurs. Par conséquent, l'indication de résistance du mégohmmètre sera basée exclusivement sur le courant traversant l'isolation du deuxième conducteur, à travers la gaine du câble et vers le fil enroulé autour, et non sur le courant fuyant à travers l'isolation du premier conducteur.

Les mégohmmètres sont des instruments de terrain :c'est-à-dire qu'ils sont conçus pour être portables et utilisés par un technicien sur le chantier avec autant de facilité qu'un ohmmètre ordinaire. Ils sont très utiles pour vérifier les défaillances «courtes» à haute résistance entre les fils causées par une isolation humide ou dégradée. Parce qu'ils utilisent des tensions aussi élevées, ils ne sont pas aussi affectés par les tensions parasites (tensions inférieures à 1 volt produites par des réactions électrochimiques entre les conducteurs, ou « induites » par les champs magnétiques voisins) que les ohmmètres ordinaires.

Testeurs Hi-Pot

Pour un test plus approfondi de l'isolation des fils, un autre ohmmètre haute tension communément appelé hi-pot testeur est utilisé. Ces instruments spécialisés produisent des tensions supérieures à 1 kV et peuvent être utilisés pour tester l'efficacité isolante de l'huile, des isolateurs en céramique et même l'intégrité d'autres instruments à haute tension. Parce qu'ils sont capables de produire de telles tensions élevées, ils doivent être utilisés avec le plus grand soin, et uniquement par du personnel qualifié.

Il est à noter que les testeurs hi-pot et même les meggers (dans certaines conditions) sont capables de endommager l'isolation des fils en cas d'utilisation incorrecte. Une fois qu'un matériau isolant a été soumis à une casse par l'application d'une tension excessive, sa capacité à isoler électriquement sera compromise. Encore une fois, ces instruments ne doivent être utilisés que par du personnel qualifié.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Feuille de travail d'utilisation de l'ohmmètre de base