Värmefotografering för integrerade elsystem

Ofta inspekterade komponenter

• Kraftförsörjning (trefas)
• Säkringsdosor
• Kablar & anslutningar
• Reläer/brytare
• Isolatorer
• Kondensatorer
• Relästationer
• Strömbrytare
• Regulatorer
• Transformatorer
• Motorer
• Batteribanker

Vanliga orsaker till heta områden eller avvikelser

• Obalanserade belastningar
• Övertoner (tredje övertonsström i neutral)
• Överbelastade system/överlastström
• Lösa eller korroderade anslutningar ökar motståndet i kretsen (märks ofta på att den ena sidan av komponenten värms upp)
• Isoleringsfel
• Komponentfel
• Feldragna ledningar
• Underspecificerade komponenter (som säkringar) skulle värmas upp på båda sidor av säkringen

Onormal värmeutveckling till följd av hög resistans eller extrema strömflöden är huvudorsaken till många problem i elsystem. Med infraröd teknik kan vi se de osynliga värmesignaturerna från en skada innan skadan faktiskt inträffar. När ström leds genom en elektrisk krets omvandlas delar av den elektriska energin till värmeenergi. Detta är helt normalt. Om det finns ett extremt högt motstånd i kretsen eller ett extremt högt strömflöde genereras ovanligt mycket värme. Detta tillstånd är ett slöseri, potentiellt skadlig och inte normalt.

Ohms lag (P=I2R) beskriver förhållandet mellan elektrisk ström, elektrisk resistans och den effekt eller värmeenergi som genereras. Vi utnyttjar hög elektrisk resistans på positiva sätt i t.ex. en brödrost eller glödlampa. Oönskad värmeenergi som genereras kan emellertid orsaka dyra skador. Underdimensionerade ledare, lösa anslutningar eller extrema strömflöden kan ge upphov till onormalt hög värme som i sin tur resulterar i överhettade och farliga elkretsar. Komponenter kan bokstavligt talat bli så varma att de smälter.

Med Flukes infraröda värmekameror kan man urskilja värmemönster för höga elektriska motstånd långt innan kretsen blir så varm att den orsakar en kortslutning eller explosion. Det finns två grundläggande termiska mönster som är kopplade till elfel: 1) en hög resistans p.g.a. dålig ytkontakt och 2) en överbelastad krets eller obalans i ett flerfassystem.

Kontaktproblem

Värmediagram A) är en motorstyrning för en hiss i ett stort hotell. En av de tre fasanslutningarna var lös, vilket ökade motståndet i kontakten. Genom överskottsvärmen ökade temperaturen med 50 °C (90 °F). Värmediagram B) är en trefassäkring där den ena änden har dålig elektrisk kontakt med kretsen. Den ökade kontaktresistansen gjorde temperaturen vid denna anslutning 45 °C (81 °F) högre än vid den andra säkringsanslutningen. Värmediagram C) är en säkringsklämma där den ena kontakten är 55 °C (99 °F) varmare än de andra. Värmediagram D) i sin tur visar ett tvåfas vägguttag där lösa ledningsanslutningar gjort att terminalerna värmts upp till 55 °C (100 °F) över omgivningstemperaturen.

A) Styrning	B) Trefassäkring	C) Säkringsklämma	D) Vägguttag

Samtliga fyra exempel visar allvarliga tillstånd som krävde omedelbar åtgärd. Värmediagram B) illustrerar en intressant princip som gäller när man tyder termiska mönster för elkretsar. Säkringen är endast varm i ena änden. Om en säkring hade två varma ändar skulle problemet tolkas annorlunda. En överbelastad krets, fasobalans eller underdimensionerad säkring skulle få båda ändarna att överhettas. Eftersom endast den ena änden är varm är problemet troligen hög kontaktresistans vid den varma änden.

Vägguttaget i värmediagram D) var allvarligt skadat som bilden nedan visar, men fortsatte att fungera tills man bytte ut det.

Problem med överbelastade kretsar

E) Kretspanel	F) Kretspanel	G) Styrning	H) Strömtransformator

I värmediagram G) är den ena ledningen till en styrenhet ca 20 °C (36 °F) varmare än de andra. Här krävs ytterligare undersökningar för att fastställa varför en ledning är mycket varmare än de andra och för att avgöra vilka åtgärder som ska vidtas. Värmediagram H) visar en strömtransformator som är 14 °C (25 °F) varmare än de andra två transformatorerna i en trefasserviceinstallation. Detta indikerar en allvarlig obalans i serviceinstallationen eller en defekt strömtransformator, vilket kan resultera i mycket höga elräkningar för kunden.

Belastningskrav

Glöm inte att räkna med den kylande effekten från vind eller andra luftrörelser.

Endast yttemperaturer

I)	J)	K)	L) Bussinkapslingar

Eldistribution

Värmediagram M) visar en servicetransformator som hade läckt lite kylolja, vilket resulterat i kraftigt överhettade spolar nära toppen. En anslutning var 160 °C (288 °F) varmare än omgivningen. Transformatorn behövde omgående bytas ut men företaget ville senarelägga reparationen en månad för att kunna utföra den i samband med ett schemalagt driftstopp i anläggningen. De använde en Fluke-kamera för att övervaka transformatorns tillstånd och kunde på så sätt skjuta upp reparationen. Värmediagram N) visar en polmonterad servicetransformator med en anslutning som är 30 °C (54 °F) varmare än omgivningen. Detta tillstånd måste åtgärdas vid nästa lämpliga tillfälle. Värmediagram O) visar en varm huvudanslutning på en brytare i en transformatorstation i Mexico. Den aktuella anslutningen var 14 °C (25 °F) varmare än de andra. Problemet ansågs tillräckligt allvarligt för att kräva en åtgärd. Värmediagram P) visar en luftanslutning på en transformatorstation i Peru. Den var mindre än 10 °C (18 °F) varmare än omgivningen och behövde inte åtgärdas direkt.

M) Transformator	N) Transformator	O) Brytare	P) Anslutning