Systèmes électriques

Composants généralement contrôlés

La chaleur anormale associée à des composants de haute résistance ou à une intensité de courant excessive est la cause principale de nombreux problèmes de systèmes électriques. La thermographie infrarouge permet de voir ces signatures thermiques invisibles de dommages imminents avant qu'ils se produisent. Lorsque le courant passe dans un circuit électrique, une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur. Cela est normal. Cependant, si la résistance du circuit ou l'intensité du courant est anormalement élevée, une chaleur excessive est générée, ce qui entraîne une consommation excessive, peut provoquer des dommages et est anormal.

La loi d'Ohm (P=I2R) décrit la relation entre le courant, la résistance électrique et la puissance ou énergie thermique générée. Une résistance électrique élevée peut être exploitée pour produire de la chaleur, comme dans les grille-pain, ou de la lumière, comme dans les ampoules électriques. Cependant, il arrive qu'une chaleur indésirable soit générée, entraînant des dommages coûteux. Les conducteurs sous-dimensionnés, les connexions lâches ou une intensité de courant excessive peuvent produire une chaleur indésirable anormalement élevée et provoquer une surchauffe dangereuse des circuits électriques. Les composants peuvent devenir suffisamment chauds pour fondre.

Les caméras infrarouges permettent de voir les signatures thermiques associées à une résistance électrique élevée longtemps avant que le circuit devienne suffisamment chaud pour provoquer une coupure de courant ou une explosion. Soyez conscient de deux profils thermiques de base associés aux pannes électriques : 1) haute résistance due à un contact médiocre et 2) un circuit surchargé ou un problème de déséquilibre multiphase.

Problèmes de contact

La chaleur est produite par le passage d'un courant dans un contact de résistance électrique élevée. Ce type de problème est habituellement associé à des contacts et connecteurs de commutateurs. Le point de chauffe est souvent très petit, moins de 1,5 mm au début. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples détectés par une caméra infrarouge SnapShot lors de démonstrations destinées à des clients.

Le thermogramme A) représente le circuit de commande d'un moteur d'ascenseur d'un grand hôtel. Une des connexions de phase était lâche, ce qui entraînait un accroissement de la résistance au niveau du connecteur. La surchauffe produisait une élévation de température de 50 degrés Celsius. Le thermogramme B) représente l'installation de fusibles d'un système triphasé où l'extrémité d'un fusible n'entre pas correctement en contact avec le circuit. L'accroissement de la résistance de contact a entraîné un accroissement de température de 45 °C au niveau de cette connexion par rapport aux autres connexions de fusibles. Le thermogramme C) représente une douille de fusible dont un contact est 55 °C plus chaud que les autres. Et le thermogramme D) représente une prise murale biphasée dont les connexions étaient lâches, ce qui entraînait un accroissement de température de 55 °C par rapport à la température ambiante.

A) Circuit de commande	B) Fusible de système triphasé	C) Douille de fusible	D) Prise murale

Ces quatre exemples étaient sérieux et nécessitaient une attention immédiate. Le thermogramme B) montre un élément intéressant utilisé dans l'interprétation des profils thermiques d'un circuit électrique. Le fusible est chaud uniquement à l'extrémité. Si le fusible était chaud des deux côtés, le problème serait interprété différemment. Une surcharge du circuit, un déséquilibre de phase ou un fusible de taille insuffisante provoqueraient la surchauffe des deux extrémités du fusible. Une seule extrémité du fusible étant chaude, il est probable que le problème soit dû à une résistance élevée au niveau de l'extrémité chaude.

La prise murale représentée dans le thermogramme D) était sérieusement endommagée, comme le montre l'image visuelle qui se trouve dessous, mais elle a continué de fonctionner jusqu'à ce qu'elle soit remplacée.

Problèmes de circuits surchargés

Les thermogrammes suivants montrent des circuits surchargés. Le thermogramme E) montre un panneau de circuit dont le disjoncteur principal, situé en haut, est d'une température supérieure de 75 °C à la température ambiante. Le panneau entier est surchargé et doit faire l'objet d'une attention immédiate. Les thermogrammes E) et F) montrent que tous les disjoncteurs standard sont en surchauffe. Leur température était de 60 °C supérieure à la température ambiante. Bien que les fils soient de couleur bleue sur le thermogramme, ils sont également chauds, d'une température de 45 à 50 °C supérieure à la température ambiante. Le système électrique entier doit être refait.

E) Panneau de circuit	F) Panneau de circuit	G) Contrôleur	H) Transformateur de courant

Le thermogramme G) montre que la température d'une ligne du contrôleur est supérieure d'environ 20 °C à celle des autres. Une analyse plus poussée doit être réalisée pour déterminer pourquoi un fil est nettement plus chaud que les autres, ainsi que la réparation nécessaire. Le thermogramme H) montre un transformateur de courant dont la température est plus élevée de 14 °C que celle des deux autres transformateurs dans une installation triphasée. Cela indique un déséquilibre sérieux du service ou un transformateur de courant défectueux pouvant sérieusement affecter la facture d'électricité du client.

Exigences de charge

Lors d'une inspection, il est important que le système soit soumis à une charge. Attendez que le système soit soumis à une charge élevée ou une charge de pointe pour mener l'inspection, ou que la charge soit d'au moins 40 % (d'après NFPA 70B). La chaleur générée par une connexion lâche s'élève au carré de la charge ; plus la charge est élevée, plus il est facile de déceler les problèmes.

N'oubliez pas de prendre en compte l'effet de refroidissement que peuvent avoir le vent et les courants d'air.

Températures de surface uniquement

Les caméras infrarouges ne peuvent pas voir à travers les armoires électriques ou les plateaux de bus en métal. Dans la mesure du possible, ouvrez les boîtiers afin que la caméra puisse voir directement les circuits et composants électriques. Si vous détectez des températures anormalement élevées à la surface externe d'un boîtier, vous pouvez être sûr que la température est plus élevée, et habituellement bien plus élevée, à l'intérieur du boîtier. Vous trouverez ci-dessous des thermogrammes de boitiers de bus, identifiant un problème sérieux avec les bus électriques se trouvant à l'intérieur. Les points chauds étaient d'environ 10 °C plus chauds que la température ambiante et 6 °C plus chauds que les autres parties du boîtier.

Boîtiers de bus :

I)	J)	K)	L)

Distribution électrique

Un système électrique contient littéralement des centaines de pièces d'équipement différentes. Elles commencent avec la production d'électricité, la distribution haute tension, les stations et sous-stations de commutation, et se terminent par les transformateurs de distribution, systèmes de commutation, disjoncteurs, compteurs, distributeurs locaux et panneaux de distribution. De nombreuses compagnies d'électricité ont acheté des caméras infrarouges FlexCam® ou SnapShot® pour leur maintenance. Et pratiquement tous les secteurs industriels ont acheté des caméras Infrared Solutions pour la maintenance de leurs systèmes de distribution électrique.

Le thermogramme M) représente un transformateur de distribution qui a perdu de l'huile de refroidissement, ce qui a entraîné une surchauffe dangereuse des bobines près de la partie supérieure. Une connexion était à 160 °C au-dessus de la température ambiante. Ce transformateur devait être remplacé immédiatement mais la société voulait retarder la réparation d'un mois pour qu'elle soit effectuée pendant une fermeture totale planifiée de l'usine. Ils ont utilisé une caméra infrarouge SnapShot pour surveiller l'état du transformateur et ont pu retarder la réparation d'un mois. Le thermogramme N) représente un transformateur de distribution monté sur un poteau dont une connexion est de 30 °C supérieure à la température ambiante. Une telle condition nécessitait une maintenance à la première occasion. Le thermogramme O) montre une connexion secteur chaude sur un interrupteur de sous-station au Mexique. La connexion était supérieure de 14 °C aux autres. Ce problème était considéré comme méritant de l'attention. Le thermogramme P) montre une connexion suspendue dans une sous-station du Pérou. Elle était supérieure de 10 °C à la température ambiante et ne représentait pas un problème immédiat.

M) Transformateur	N) Transformateur	O) Interrupteur	P) Connexion