Sistemi elettrici

Componenti solitamente ispezionati

Molti problemi degli impianti elettrici sono dovuti principalmente a un riscaldamento anomalo associato a una resistenza elevata o a un flusso di corrente eccessivo. La termografia ad infrarossi consente di rilevare queste anomalie termiche quasi invisibili prima che si verifichino guasti o danni. Quando la corrente scorre in un circuito elettrico, parte dell'energia elettrica viene convertita in energia termica. Ciò è normale, ma se è presente una resistenza troppo elevata nel circuito o un flusso di corrente eccessivo, viene generato calore troppo elevato che viene dissipato e potrebbe causare danni.

La legge di Ohm (P=I2R) descrive il rapporto tra corrente, resistenza elettrica e l'energia (anche termica) generata. Si utilizza una resistenza elettrica elevata per generare, ad esempio, il calore in un tostapane o la luce in una lampadina. A volte, però, viene generato del calore indesiderato che può causare danni anche ingenti. Conduttori troppo piccoli, collegamenti non laschi o l'eccessivo flusso di corrente potrebbe generare un calore eccessivo, che può danneggiare i circuiti elettrici. I componenti possono surriscaldarsi fino a fondersi.

Le termocamere consentono di vedere la mappatura termica associata a una resistenza elettrica elevata molto prima che il circuito si surriscaldi al punto di causare un'interruzione di potenza o, addirittura, un'esplosione. I modelli termici di base associati a un guasto elettrico sono due: 1) una resistenza elevata causata da un contatto insufficiente con la superficie e 2) un sovraccarico del circuito o problema di squilibri multifase.

Problemi di contatto

Il calore viene generato dal flusso di corrente attraverso un contatto con resistenza elettrica elevata. Questo tipo di problema riguarda, di solito, i contatti degli interruttori e i connettori. Il punto effettivo in cui avviene il riscaldamento è spesso molto piccolo, meno di 1/16 di pollice all'inizio. Di seguito sono riportati vari esempi rilevati con la termocamera IR SnapShot durante una dimostrazione ai clienti.

Il termogramma A) riguarda un controller per motorini di un ascensore in un grande hotel. Una delle connessioni trifase era lasca, causando una maggiore resistenza sul connettore. Il calore in eccesso produceva un aumento di temperatura di 50° C (90° F). Il termogramma B) riguarda l'installazione di un fusibile trifase in cui un'estremità del fusibile non ha un buon contatto elettrico con il circuito. La maggiore resistenza di contatto causava un aumento della temperatura di 45° C (81° F) sulla connessione, più alta rispetto alle altre connessioni del fusibile. Il termogramma C) riguarda un morsetto dei fusibili in cui un contatto è più caldo degli altri di 55° C (99° F). Il termogramma D) riguarda una presa a muro bifase in cui i collegamenti fili sono laschi, causando un surriscaldamento dei terminali, più caldi di 55° C (100° F) rispetto alla temperatura ambiente.

A) Controller	B) Fusibile trifase	C) Morsetto dei fusibili	D) Presa a muro

Tutti e quattro questi esempi sono gravi e richiedono un intervento immediato. Il termogramma B) mostra un principio interessante utilizzato per interpretare i modelli termici dei circuiti elettrici. Il fusibile è caldo solo su un'estremità. Se lo fosse su entrambe le estremità, il problema verrebbe interpretato diversamente. Un circuito sovraccarico, uno squilibrio di fase o un fusibile di dimensioni troppo piccole causerebbe il surriscaldamento di entrambe le estremità. Poiché è solo una estremità a essere calda, il problema riguarda la resistenza di contatto elevata sull'estremità surriscaldata.

La presa a muro nel termogramma D) è danneggiata gravemente (come si nota nell'immagine in basso), ma ha continuato a funzionare fino a che non è stata sostituita.

Problemi di sovraccarico dei circuiti

I termogrammi in basso mostrano dei circuiti sovraccarichi. Il termogramma E) mostra un quadro di circuiti in cui l'interruttore principale superiore è 75° C (135° F) più caldo della temperatura ambiente. Tutto il quadro è surriscaldato e occorre intervenire immediatamente. I termogrammi E) e F) mostrano che tutti gli interruttori standard sono sovraccarichi. La loro temperatura è 60° C (108° F) sopra il valore normale. Sebbene nel termogramma i fili siano di colore blu, anch'essi sono surriscaldati, con valori compresi tra 45° e 50° C (tra 81° e 90° F). L'intero impianto elettrico deve essere riparato.

E) Quadro di circuiti	F) Quadro di circuiti	G) Controller	H) Trasformatore di corrente

Il termogramma G) mostra una linea di un controller che è circa 20° C (36° F) più calda delle altre. Occorre analizzare più a fondo il problema per stabilire perché un filo è molto più caldo degli altri e per determinare il tipo di riparazione necessaria. Il termogramma H) mostra un trasformatore di corrente 14° C (25° F) più caldo degli altri due trasformatori in un'installazione di servizio trifase. Esiste un disequilibrio grave o un trasformatore di corrente guasto che potrebbe far aumentare sensibilmente la bolletta della luce del cliente.

Requisiti di carico

Quando si esegue un'ispezione, è fondamentale che il sistema sia sotto carico. Durante l'ispezione, attendere lo "scenario peggiore" o carichi del picco (almeno quando il carico è al 40%, secondo la normativa NFPA 70B). Il calore generato da una connessione lasca aumenta al quadrato rispetto al carico. Più è alto è il carico, maggiore sarà la facilità con cui si rilevano i problemi.

Occorre tenere presente l'effetto di raffreddamento causato da vento o altri flussi d'aria.

Solo temperature superficiali

Le termocamere ad infrarossi non possono vedere attraverso quadri elettrici o scatole metalliche per circuiti elettrici. Se possibile, aprire gli alloggiamenti in modo che la termocamera possa vedere direttamente i circuiti elettrici e i componenti. Se si rileva una temperatura troppo elevata sulla superficie esterna dell'alloggiamento, la temperatura all'interno è sicuramente molto più alta. I termogrammi in basso riguardano un problema grave di un alloggiamento per circuiti elettrici. I punti caldi presentavano una temperatura di 10° C più alta rispetto al normale e di 6° C più alta rispetto alle altre parti dell'alloggiamento.

Alloggiamenti per circuiti elettrici:

I)	J)	K)	L)

Distribuzione elettrica

Un impianto elettrico è composto da centinaia di pezzi diversi. Alcuni di questi sono sistema di produzione di elettricità, distribuzione ad alta tensione, centraline e sottostazioni, trasformatori, gruppi di comando, interruttori, indicatori, distribuzione locale e quadri elettrici. Molte aziende di servizi elettrici hanno acquistato le termocamere FlexCam® o SnapShot® per migliorare le attività di manutenzione. Inoltre, le termocamere Infrared Solutions sono impiegate dalle aziende di quasi ogni settore per eseguire interventi di manutenzione diretta sui propri impianti elettrici.

Il termogramma M) riguarda un trasformatore che perde olio di raffreddamento, il che causa un surriscaldamento pericoloso delle bobine nella parte superiore. Una connessione era 160° C (288° F) sopra la temperatura ambiente. Il trasformatore doveva essere sostituito immediatamente, ma l'azienda preferiva rimandare la riparazione di un mese, in modo che l'intervento fosse effettuato durante la chiusura prevista dell'impianto. Utilizzando una termocamera IR SnapShot, hanno monitorato lo stato del trasformatore e hanno potuto rimandare la riparazione. Il termogramma N) riguarda un trasformatore montato su un palo che ha una connessione di 30° C (54° F) più calda rispetto alla temperatura ambiente. Una situazione del genere richiedeva un intervento di manutenzione non appena possibile. Il termogramma O) mostra una connessione di rete calda su un interruttore in una sottostazione in Messico. La connessione era 14° C (25° F) più calda delle altre. Questo problema ha richiesto un intervento. Il termogramma P) mostra una connessione surriscaldata in una sottostazione in Perù. Era 10° C (18° F) sopra la temperatura ambiente e non richiedeva un intervento immediato.

M) Trasformatore	N) Trasformatore	O) Interruttore	P) Connessione