Um DMM muito bom pode medir uma resolução de 0,01 Ω, o que é bom para muitas aplicações diárias. No entanto, existe um mundo de testes abaixo desse nível e, para isso, você precisa de um ohmímetro de baixa resistência genuíno.
Os verdadeiros ohmímetros de baixa resistência são caracterizados principalmente pelo uso de altas correntes de teste e sua capacidade de medir com precisão valores de resistência muito baixos. Por outro lado, equipamentos portáteis comuns, como multímetros, multímetros digitais e semelhantes, funcionam com baterias embutidas, geralmente do tamanho AA, de modo que não se pode esperar que forneçam muita corrente. Consequentemente, eles normalmente usam correntes de teste na faixa de miliamperes. Isso limita sua precisão e resolução quando usado para medições de baixa resistência. Um DMM muito bom pode medir uma resolução de 0,01 Ω, o que é bom para muitas aplicações diárias. No entanto, existe um mundo de testes abaixo desse nível e, para isso, você precisa de um ohmímetro de baixa resistência genuíno.
Neste contexto, "baixa resistência" é geralmente considerada como medições abaixo de 1 Ω e, nesta faixa, você precisa de amperes (não miliamperes) para fazer medições boas e confiáveis. O padrão da indústria é 10 A, mas há equipamentos disponíveis que usam correntes de um ou dois amperes a centenas de amperes. Equipamentos de corrente muito alta são usados com mais frequência na indústria de energia para medir a resistência de contato de disjuntores e relés, mas eles também têm outras aplicações especializadas.
Os ohmímetros de baixa resistência, ao contrário de multímetros digitais e instrumentos de uso geral semelhantes, usam um projeto baseado em uma ponte Kelvin de quatro terminais. Duas conexões de corrente injetam uma grande corrente de teste no sistema em teste (IUT) enquanto duas conexões de potencial, que são colocadas entre as conexões de corrente, medem a queda de tensão entre as conexões de potencial. O computador então usa a corrente e a tensão medidas para calcular e exibir a resistência.
Uma vantagem importante dessa configuração de teste é que ela elimina os efeitos do chumbo e da resistência de contato. Esses dois parâmetros estranhos influenciam a corrente que flui no IUT, mas a resistência é calculada medindo-se a tensão entre os cabos potenciais, que não é afetada pela resistência do cabo e dos contatos.
Claramente, essa vantagem não é compartilhada por instrumentos genéricos, como multímetros digitais que usam uma conexão de dois fios. As medições feitas com eles são, é claro, influenciadas pela resistência dos cabos de teste e a resistência entre as pontas das sondas de teste e o IUT, mas em aplicações onde são normalmente usados, isso não é muito preocupante. No entanto, em aplicações onde a precisão máxima é necessária, a influência do cabo e da resistência de contato não pode ser tolerada. Nestes casos, é essencial usar a ponte Kelvin de quatro fios.
Um ohmímetro de baixa resistência com um design de ponte Kelvin de quatro fios é tudo que você precisa para fazer uma medição isolada entre dois pontos discretos. Os exemplos incluem trabalho de laboratório e medições feitas em junções e conexões isoladas eletricamente em equipamentos elétricos. Mas, em muitos casos, existem caminhos paralelos alternativos para a corrente de teste. Isso pode até ser aplicado a um objeto de teste metálico simples em uma bancada de laboratório, como veremos mais tarde. Portanto, o primeiro passo para realizar um teste de baixa resistência é "conhecer seu objeto de teste".
Muitas vezes é dito incorretamente que a corrente segue o caminho de menor resistência. Esta declaração pode ser um tanto enganosa se aplicada a testes de baixa resistência, então vamos dar uma olhada mais de perto. Na verdade, a corrente segue todos os caminhos possíveis e é dividida em proporção estrita à sua resistência. Isso tem uma influência crítica nas medições que você faz com o seu equipamento porque o equipamento mede toda a corrente e então usa a lei de Ohm (R = V / I) para calcular a resistência.
Figura 1: Sem caminhos paralelos, a resistência total do objeto de teste é evidente.
Se você conectou um ohmímetro digital de baixa resistência (DLRO) às extremidades de uma seção isolada do fio, a corrente fluiria entre os dois pontos de teste e em nenhum outro lugar (consulte a Figura 1). Você teria uma leitura precisa da resistência daquela seção do fio (que, a propósito, deve corresponder à resistência tabular daquele medidor). Mas se o fio fizesse parte de uma instalação (desenergizado, claro), teria que levar em consideração todo o circuito e para onde vai a corrente. Se a corrente de teste fluir por um ou mais caminhos diferentes, bem como pelo próprio cabo, esses caminhos paralelos influenciarão a medição que você está fazendo.
Caminhos paralelos podem existir quando você está realizando um teste de laboratório em um objeto de metal, por exemplo, ou, se você estiver testando o IUT in situ, eles podem resultar de seus circuitos associados. Portanto, não passe cabos aleatoriamente por uma junta ou costura específica que possa ser de interesse sem considerar o IUT como um todo.
É possível que dois pontos tenham sido soldados juntos e, em seguida, conectados em uma estrutura ou aparelho maior. Se qualquer um desses pontos de conexão forem contatos de metal com metal, pode haver um caminho de corrente alternativo que influenciará a medição (consulte a Figura 2). Isso não significa que você não pode testar, nem necessariamente significa que você tem que quebrar todas as outras conexões. O que isso significa é que você deve considerar todos os caminhos de corrente alternativos conhecidos e possíveis ao interpretar os resultados do teste.
Se houver uma rota alternativa, sua medição de resistência será menor do que a resistência real da junta ou costura. E que? A medição perfeita pode não ser necessária. No entanto, um método que o deixará muito mais próximo do resultado real é usar condutores de corrente e potencial separados e conectar os condutores de potencial o mais próximo possível do link que está sendo medido. Isso ajudará a reduzir a influência desses caminhos de corrente alternada em sua medição (consulte a Figura 3).
Figura 3: estreitar o caminho de medição por fios de teste individuais reduz as imprecisões ao mínimo.
Figura 4: A corrente de teste não uniforme introduz um pequeno erro na medição.
Os populares cabos "duplex", onde os contatos de corrente e potencial estão contidos em uma única sonda, são mais fáceis de usar porque exigem menos manipulação física em torno do IUT. No entanto, a compensação é que há uma pequena perda de precisão porque a densidade da corrente não é uniforme no ponto preciso onde a sonda de potencial está medindo. Para máxima precisão, a densidade de corrente deve ser uniforme. Mas primeiro ele deve ser estendido através do IUT a partir do ponto onde é injetado e com cabos duplex a sonda de potencial está muito próxima para que isso aconteça (consulte a Figura 4). A solução é usar cabos separados.
Uma solução ainda melhor é usar o ohmímetro Megger DLRO100 de baixa resistência com seu alicate amperímetro. O alicate amperímetro foi desenvolvido principalmente para aumentar a segurança do operador quando as concessionárias de serviços públicos estão testando disjuntores, mas funciona bem em qualquer aplicação em que seja necessário eliminar a influência de caminhos de corrente paralelos na medição de resistência. Quando o grampo é usado com interruptores, eles podem ser aterrados em ambos os lados durante o teste, ajudando a garantir que o operador esteja seguro, mesmo se ocorrer uma falha na linha durante o teste. O grampo elimina o efeito do caminho de aterramento paralelo na medição de resistência (consulte a Figura 5).
Figura 5: A configuração do teste Dual-Ground® permite um aterramento seguro sem distorcer a medição.
Finalmente, ao conduzir um teste de baixa resistência na presença de caminhos de corrente paralelos, é essencial considerar se você precisa de um resultado absoluto ou se um resultado relativo será suficiente. Se você precisar medir com precisão a resistência absoluta em todo o IUT, os caminhos de corrente paralelos devem ser eliminados. Isso poderia ser em uma aplicação de pesquisa e desenvolvimento, onde a resistência real do IUT precisa ser estabelecida, ou, como no caso de teste de disjuntor, onde as apostas são altas. Para muitas aplicações, no entanto, uma medição comparativa razoavelmente precisa é tudo o que é necessário para dizer ao operador se uma conexão está solta, uma solda é ruim, uma junta está corroída ou um dos muitos outros problemas detectáveis ocorreu. Facilmente com um treinado olho. O julgamento do operador é crítico aqui.
Para resumir: não aja despreparado; considere seu item de teste e seus objetivos. Se não houver caminhos de fluxo paralelos, você pode prosseguir com segurança. Se houver caminhos paralelos, ajuste seus procedimentos e expectativas de acordo.
*Artigo escrito por Jeff Jowett, Engenheiro de Aplicações, Megger.