Elektrické systémy

Obvykle kontrolované části

Nadměrné zahřívání spojené s vysokým odporem nebo nadměrným průtokem proudu je hlavní příčinou řady problémů elektrosoustav. Infračervená termografie umožňuje vidět neviditelné tepelné stopy nastupujících škod dříve, než k nim skutečně dojde. Když proud protéká elektrickým obvodem, část elektrické energie se přeměňuje na tepelnou energii. To je normální. Pokud však v obvodu působí nadměrně vysoký odpor nebo nadměrný průtok proudu, vytváří se nadměrně vysoké teplo, které není běžné a představuje plýtvání a potenciální příčinu poškození.

Ohmův zákon (P=I2R) popisuje vztah mezi proudem, elektrickým odporem a vytvářeným výkonem nebo tepelnou energií. V některých aplikacích, např. v topinkovači nebo v žárovce s wolframovým vláknem, se využívá vysokého elektrického odporu. Někdy se však vytváří nežádoucí teplo, které má za následek nákladné škody. Nedostatečné parametry vodičů, uvolněné spoje nebo nadměrný průtok proudu mohou způsobovat nežádoucí vznik vysokého tepla, které vede ke vzniku elektrických obvodů s nebezpečně vysokou teplotou. Součástky se mohou doslova roztavit.

Termokamery umožňují vidět stopy tepla spojené s vysokým elektrickým odporem mnohem dříve, než se obvod zahřeje natolik, aby způsobil výpadek nebo výbuch. Při vadě v elektrickém obvodu se vyskytují dvě základní teplotní mapy: 1) vysoký odpor způsobený špatným povrchovým kontaktem a 2) přetížený obvod nebo problém vícefázové nevyváženosti.

Problémy s kontakty

Teplo se vytváří průtokem proudu přes kontakt s vysokým elektrickým odporem. Tento typ problému je typicky spojován se spínacími kontakty a konektory. Skutečný bod zahřívání může být často velmi malý – v počátcích menší než 1,5 mm. Níže jsou uvedeny příklady nalezené termokamerou IR SnapShot při předvádění zákazníkům.

Na termogramu A) je řídicí jednotka motoru pro výtah velkého hotelu. Připojení jedné ze tří fází bylo uvolněné, což způsobilo zvýšený odpor na konektoru. Nadměrné teplo vytvářelo zvýšení teploty o 50 °C (90 °F). Na termogramu B) je instalace 3fázové pojistky, kde jedna straně jedné pojistky má špatný kontakt s obvodem. Zvýšený odpor kontaktu zapříčinil na daném kontaktu zvýšení teploty o 45 °C (81 °F) proti ostatním kontaktům pojistky. Na termogramu C) je držák pojistky, kde jeden kontakt je o 55 °C (99 °F) teplejší než jiné. Na termogramu D) je dvoufázová síťová zástrčka, kde byly uvolněné dva drátové spoje, které způsobily zahřívání vidlice na teplotu o 55 °C (100 °F) vyšší než je teplota okolí.

A) Řídicí jednotka	B) 3fázová pojistka	C) Držák pojistky	D) Síťová zástrčka

Všechny tyto čtyři příklady představovaly velmi závažné problémy a vyžadovaly okamžitou nápravu. Termogram B) představuje zajímavý princip použitý při interpretaci teplotních map elektrických obvodů. Pojistka je horká pouze na jednom konci. Pokud by byla pojistka horká na obou koncích, problém by se interpretoval odlišně. Oba konce pojistky se přehřívají např. při přetížení obvodu, fázové nevyváženosti nebo nedostatečných parametrech pojistky. Zahřívání na pouze jednom konci ukazuje na problém s vysokým odporem kontaktu na daném konci.

Síťová zástrčka v termogramu D) byla vážně poškozená, jak uvádí vizuální obrázek níže, byla však v provozu až do výměny.

Problémy přetížených obvodů

Následující termogramy ukazují přetížené obvody. Termogram E) ukazuje rozvaděč, na kterém se hlavní jistič v horní části zahříval o 75 °C (135 °F) více než byla teplota okolí. Celý tento rozvaděč je přetížený a vyžaduje okamžitou nápravu. Termogramy E) a F) ukazují přehřívání všech standardních jističů. Jejich teplota je o 60 °C (108 °F) vyšší než okolní teplota. Přestože v termogramu jsou vodiče modré, rovněž se přehřívají o 45 až 50 °C (81 až 90 °F). Celý tento elektrický systém je nutné změnit.

E) Rozvaděč	F) Rozvaděč	G) Řídicí jednotka	H) Proudový transformátor

Termogram G) zobrazuje jedno vedení řídicí jednotky, které je přibližně o 20 °C (36 °F) teplejší než ostatní. Je třeba provést další zkoumání a určit, proč je jeden vodič o tolik teplejší než ostatní a jak tuto situaci napravit. Termogram H) zobrazuje proudový transformátor, který je o 14 °C (25 °F) teplejší, než další dva transformátory v 3fázové soustavě. Indikuje to vážnou nevyváženost při provozu nebo vadný proudový transformátor, což může vést k výraznému ovlivnění účtu zákazníka za spotřebu energie.

Požadavky na zátěž

Při kontrole je důležité, aby byl systém pod zátěží. Kontroly se provádí při „katastrofickém scénáři“ nebo ve špičkách nebo při zátěži nejméně 40 % (podle NFPA 70B). Teplo vytvářené uvolněným spojem stoupá s druhou mocninou zátěže; čím vyšší je zátěž, tím snadněji se najde problém.

Nezapomeňte na započítání chladicího účinku větru nebo jiného pohybu vzduchu.

Sledování povrchových teplot

Infrakamery nevidí přes elektrické skříně nebo celistvé kovové sběrnicové panely. Je-li to možné, otevřete skříně, aby kamera přímo viděla elektrické obvody a součástky. Pokud zjistíte nadměrně vysokou teplotu na vnějším povrchu skříně, buďte si jisti, že teplota je uvnitř skříně vyšší – obvykle mnohem vyšší. Níže jsou uvedeny termogramy sběrnicové skříně, které předznamenávají vážný problém s elektrickými sběrnicemi uvnitř. Horké body byly o 10 °C teplejší než okolí a o 6 °C teplejší než jiné části sběrnicové skříně.

Sběrnicové skříně:

I)	J)	K)	L)

Elektrické rozvodné systémy

V elektrosoustavě lze nalézt doslova stovky různých dílů zařízení. Počínaje výrobou elektřiny, rozvody vysokého napětí a rozvodnami a konče rozvodnými transformátory, rozvaděči, jističi, měřicími zařízeními, místní distribuční soustavou a panely spotřebičů. Mnoho organizací poskytujících služby si pro potřeby údržby zakoupilo kamery FlexCam® nebo SnapShot®. A téměř ve všech průmyslových odvětvích kamery Infrared Solutions usnadňují údržbu prováděnou ve vlastních elektrických rozvodných systémech.

Termogram M) představuje provozní transformátor, z něhož unikal chladicí olej s následkem nebezpečného přehřívání cívek v horní části. Jeden ze spojů byl o 160 °C (288 °F) teplejší než okolí. Tento transformátor vyžadoval okamžitou výměnu, ale společnost chtěla opravu odložit o měsíc, aby se provedla v době celkové odstávky provozu. Použili kameru IR SnapShot ke sledování stavu transformátoru a úspěšně opravu odložili. Termogram N) představuje transformátor na sloupu se spojem o 30 °C (54 °F) teplejším než okolí. Takový stav vyžadoval opravu při nejbližší možné příležitosti. Termogram O) ukazuje horký hlavní síťový přívod na přerušovači v jedné mexické rozvodně. Spoj byl o 14 °C (25 °F) teplejší než ostatní. To se považovalo za problém vyžadující opravu. Termogram P) ukazuje závěsné připojení v peruánské rozvodně. Jednalo se o teplotu o méně než 10 °C (18 °F) vyšší než teplota okolí, která nevyžadovala okamžitou nápravu.

M) Transformátor	N) Transformátor	O) Přerušovač	P) Připojení