Prova de Isolamento (INS279)

Escrito por Newton C Braga

A prova de isolamento, em que resistências de dezenas de megohms já podem significar uma situação a ser revelada, precisa de tensões muito altas. Somente com tensões da ordem de centenas de volts é que podemos ter uma corrente suficientemente intensa para que, com tais resistências, um indicador possa ser acionado. O teste de isolamento que apresentamos opera com pilhas, mas a tensão de teste supera os 500 V o que lhe garante um excelente desempenho.

A resistência de dezenas de megohms entre dois condutores, entre um componente e seu invólucro, ou ainda entre um circuito e a caixa metálica que o aloja pode significar problemas que precisam ser eliminados com procedimentos apropriados.

Um caso doméstico em que a resistência de isolamento, quando reduzida a valores relativamente baixos podem significar perigo é num ferro de passar roupa ou mesmo num ferro de soldar.

No primeiro caso temos o perigo de choques em quem tocar no ferro e no segundo caso a queima de componentes delicados como transistores CMOS ou circuitos integrados durante sua soldagem.

O aparelho que propomos é um sensível teste de isolamento que opera com uma tensão muito alta, mas uma corrente extremamente pequena que não afeta a maioria dos aparelhos em verificação.

Funcionando com pilhas, ele gera em tomo de 600 V para acender uma lâmpada neon mesmo quando uma resistência da ordem de 50 MΩ é intercalada e até mais (figura 1).

 

Figura 1 – O teste de isolamento
Figura 1 – O teste de isolamento

 

O isolamento de pequenos capacitores, ou mesmo seu estado podem ser verificados além do cabo de alimentação, circuitos integradores, controladores, conectores, etc.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 6 V

Corrente de consumo das pilhas: 100 mA

Tensão de prova: 500 V (tip)

Resistência máxima medida: 50 MegΩ (tip)

 

 

COMO FUNCIONA

Para gerar a alta tensão de prova a partir de pilhas comuns usamos um oscilador com dois transistores em configuração bastante conhecida. A freqüencia de operação deste oscilador está em torno de 400 Hz, mas pode ser alterada com a escolha apropriada do capacitor C1 e do resistor R1.

O sinal deste oscilador, cuja forma de onda é dotada de picos bastante agudos, é aplicado ao enrolamento de baixa tensão de um pequeno transformador de alimentação com primário de 220 V.

O resultado é a indução de uma alta tensão, que pela forma de onda do sinal será bem maior que os 220 V especificados para o enrolamento.

Na figura 2 observamos que a forma de onda gerada não é simétrica e que podem ocorrer picos maiores num semiciclo de que em outro.

 

   Figura 2 – Forma de onda da alta tensão gerada
Figura 2 – Forma de onda da alta tensão gerada

 

Assim, como retificamos esta tensão com um único diodo, pode ser necessário inverter um dos enrolamentos do transformador no sentido de se obter a tensão mais elevada possível.

A alta tensão retificada para carregar um capacitor de poliéster que funciona como um reservatório de energia.

Esta alta tensão armazenada serve para alimentar o circuito de prova em que temos dois resistores de 2,2 MΩ junto as pontas de prova e que limitam a corrente no circuito externo, caso sua resistência seja muito baixa.

Estes resistores evitam que ao toque acidental nas pontas de prova ocorra a descarga do capacitor através de alguém o que causaria um choque bastante desagradável.

A lâmpada neon indicadora é ligada em série com este circuito.

Como a corrente de prova é extremamente baixa, além do isolamento podemos fazer a prova de capacitores de baixo valor e que tenham tensões de trabalho acima de 450 V.

Encostando as pontas de prova nos terminais destes capacitores, com valores na faixa de 47 pF a 100 nF, a carga do capacitor provoca uma piscada visível da lâmpada indicando que ele se encontra bom.

A duração da piscada será tanto maior quanto maior for o capacitor.

Se a lâmpada permanecer acesa num teste de capacitor, e sinal que mesmo com a carga (ou sem ela) flui uma pequena corrente entre as armaduras do componente, ou seja, existe uma fuga.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do provador.

 

Figura 3 – Diagrama do provador
Figura 3 – Diagrama do provador

 

A placa para a montagem é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem

 

 

O transistor Q1 é um NPN BC547 que tem uma tensão Coletor-Emissor relativamente alta, o que é importante dada a comutação rápida do circuito que gera pulsos que podem aparecer sobre este componente.

Já o transistor Q2 é um PNP de média potência que eventualmente precisará de um pequeno radiador de calor.

O transformador usado deve ter um enrolamento de 220 V e outro de 6 + 6 ou 7,5 + 7,5 V com correntes de 100 a 250 mA.

O capacitor eletrolítico C3 deve ter uma tensão de trabalho de 12 V ou mais, e C1 pode ser de poliéster ou cerâmico com qualquer tensão de trabalho acima de 25 V. Já o capacitor C2 deve ser obrigatoriamente de poliéster com tensão de trabalho de pelo menos 600 V.

A lâmpada neon é comum e os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W.

Para as pilhas pequenas ou médias deve ser usado suporte apropriado e as pontas de prova devem ser de cores diferentes para diferenciação de polaridade. A vermelha (PP1) será positiva em relação à preta (PP2).

Todo o conjunto poderá ser instalado facilmente numa pequena caixa plástica, conforme mostra a figura 5.

 


 

 

 

PROVA E USO

Basta colocar as pilhas no suporte e acionar S1. Deve ocorrer um pequeno zumbido no transformador, indicando as oscilações do circuito. Encostando uma ponta de prova na outra a lâmpada neon deve acender.

Se as oscilações ocorrerem, mas a lâmpada neon não acender quando as pontas de prova forem unidas, inverta um dos elementos do transformador.

Se não houver oscilações, verifique o circuito transistorizado. Ligando em lugar do transformador um alto-falante de 8 Ω deve ser produzido um apito fone.

O circuito também pode ser alimentado com tensão maior, mas em alguns transformadores pode ocorrer o faiscamento entre as espiras do enrolamento de alta tensão, o que deve ser evitado.

Para usar o aparelho, basta encostar as pontas de prova nos pontos entre os quais se deseja verificar o isolamento.

Só use o aparelho em equipamentos que possam suportar tensões elevadas de teste. Nunca o use em equipamentos que possuem transistores de efeito de campo ou circuitos integrados MOS.

 

Q1 - BC547 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q2 - BD 136 ou equivalente - transistor PNP de média potência

D1 - 1N4007 - diodos de silício

NE-1 - lâmpada neon comum

S1 - interruptor simples

B1 - 6 V - 4 pilhas pequenas ou médias

T1 - transformador com primário de 110/220 V e secundário de 6 + 6 com

100 a 250 mA.

PPI e PP2 - pontas de prova preta e vermelha

R1 - 47 k Ω x 1/8 W – resistor (amarelo, violeta, laranja)

R2 - 1 k Ω x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho

R3 e R4 - 2,2 M Ω x 1/8 W – resistores (vermelho, vermelho, verde)

C1 - 100 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C2 100 nF/600 V - capacitor de poliéster

C3 - 100 µF x 12 V – capacitor eletrolítico

Diversos: caixa para montagem, suporte de pilhas, placa de circuito impresso, fios, solda, etc.