Termal görüntüler, endüstriyel üç fazlı elektrik devrelerindeki belirgin sıcaklık farklarını, normal çalışma koşullarına kıyasla belirlemenin kolay bir yoludur. Teknisyenler, üç fazın her birinin termal gradyanlarını yan yana inceleyerek, dengesizlik veya aşırı yükleme nedeniyle münferit bacaklardaki performans anormalliklerini hızlı bir şekilde tespit edebilir.
Elektriksel dengesizliğe bir güç sağlama sorunu, bir bacakta alçak gerilim veya motor bobinlerinde yalıtım direnci kırılması gibi çok sayıda farklı kaynak neden olabilir.
Küçük bir gerilim dengesizliği bile bağlantıların bozulmasına neden olarak, sağlanan gerilim miktarını azaltabilir. Bu durum motorların ve diğer yüklerin aşırı akım çekmesine, düşük tork iletimine (ilgili mekanik gerilimle) ve daha erken arızalanmasına neden olur. Ciddi bir dengesizlik, sigortayı patlatarak işlemleri tek bir faza indirebilir. Bu arada, dengesiz akım nötr konuma dönecek ve bu durumda şebekenin aşırı yüksek güç kullanımından dolayı tesisi cezalandırmasına neden olacaktır.
Uygulamada, üç faz boyunca gerilimleri mükemmel şekilde dengelemek neredeyse imkansızdır. Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (NEMA) dengesizlikleri bir yüzde olarak tanımlar: % dengesizlik – [(100)(ortalama gerilimden maksimum sapma)] / ortalama gerilim. Ekipman operatörlerinin kabul edilebilir dengesizlik seviyelerini belirlemesine yardımcı olmak için, NEMA birden fazla cihaz için teknik özellikleri belirlemiştir. Bu temel değerler, bakım ve sorun giderme sırasında faydalı bir karşılaştırma noktasıdır.
Yaygın Olarak Denetlenen Bileşenler
Tüm elektrik panolarının ve sürücüler, bağlantı kesme bağlantıları ve kontroller gibi diğer yüksek yük bağlantı noktalarının termal görüntülerini yakalayın. Daha yüksek sıcaklıklar fark ettiğinizde, o devreyi izleyin ve ilgili kolları ve yükleri inceleyin.
Panelleri ve diğer bağlantıları kapaklar kapalıyken kontrol edin. İdeal olarak, elektrikli cihazları tamamen ısındıklarında ve kararlı koşullarda tipik yükün en az %40’ı ile kontrol etmelisiniz. Bu, ölçümlerin doğru şekilde değerlendirilmesini ve normal çalışma koşullarıyla karşılaştırılmasını sağlar.
Yüksek direnç veya aşırı akım akışı ile ilişkili anormal ısınma, elektrik sistemlerinde birçok sorunun ana nedenidir. Kızılötesi termografi, yaklaşan hasarın bu görünmez termal imzalarını hasar oluşmadan önce görmemizi sağlar. Akım bir elektrik devresinden aktığında, elektrik enerjisinin bir kısmı ısı enerjisine dönüştürülür. Bu normaldir. Ancak, devrede anormal derecede yüksek direnç veya anormal derecede yüksek akım akışı varsa, anormal derecede yüksek ısı üretilir ve bu durum israf edicidir, potansiyel olarak zarar vericidir ve normal değildir.
Ohm yasası (P=I2R) akım, elektriksel direnç ve üretilen güç veya ısı enerjisi arasındaki ilişkiyi açıklar. Tost makinesinde ısı veya ampulde ışık gibi pozitif sonuçlar için yüksek elektrik direnci kullanıyoruz. Ancak bazen maliyetli hasarla sonuçlanan istenmeyen ısı üretilir. Küçük boyutlu iletkenler, gevşek bağlantılar veya aşırı akım akışı, tehlikeli derecede sıcak elektriksel devrelere neden olan anormal bir şekilde yüksek istenmeyen ısınmaya neden olabilir. Bileşenler neredeyse eriyecek kadar ısınabilir.
Termal kameralar, devre bir kesinti veya patlamaya neden olacak kadar ısınmadan önce yüksek elektriksel dirençle ilişkili ısı imzalarını görmemizi sağlar. Elektriksel arızayla ilişkili iki temel termal modelin farkında olun: 1) kötü yüzey temasının neden olduğu yüksek direnç ve 2) aşırı yüklü devre veya çok fazlı dengesizlik sorunu.
Neler Aranmalı
Eşit yük eşit sıcaklıklara denk gelmelidir. Dengesiz bir yük durumunda, direncin oluşturduğu ısı nedeniyle daha ağır yüklü fazlar diğerlerinden daha sıcak görünecektir. Ancak, dengesiz bir yük, aşırı yük, kötü bir bağlantı ve harmonik bir dengesizlik benzer bir model oluşturabilir. Sorunu teşhis etmek için elektriksel yükün ölçülmesi gerekir.
Tüm temel elektriksel bağlantıları içeren düzenli bir kontrol yolu oluşturmak sağlam bir prosedürdür. Fluke termal kameranızla birlikte gelen yazılımı kullanarak, bilgisayarda çektiğiniz her görüntüyü kaydedin ve zaman içinde ölçümlerinizi izleyin. Bu, daha sonraki tarihlerde yakalanan görüntülerle karşılaştırmak için görüntülerden bir referans oluşturmanızı sağlar. Bu prosedür aynı zamanda sıcak veya soğuk bir noktanın olağan dışı olup olmadığını belirlemenize yardımcı olacaktır. Düzeltici eylemin ardından, yeni görüntüler onarımların başarılı olup olmadığını belirlemenize yardımcı olacaktır.
Isı, yüksek elektriksel dirence sahip bir nokta üzerinden akım akmasıyla üretilir. Bu tür bir sorun genellikle anahtar kontakları ve konektörleri ile ilişkilidir. Gerçek ısıtma noktası genellikle çok küçük olabilir ve başladığında 1/16 inçten daha küçük olabilir. Aşağıda, müşterilere yapılan gösterimler sırasında IR SnapShot ile bulunan birkaç örnek verilmiştir.
Termogram A) büyük bir oteldeki asansör için bir motor kontrolörüdür. Üç fazlı bağlantılardan biri gevşekti ve konektörde artan dirence neden oldu. Fazla ısı 50 °C’lik (90 °F) bir sıcaklık artışına neden olmuştur. Termogram B) sigortanın bir ucunun devreyle kötü elektriksel kontağa sahip olduğu 3 fazlı bir sigorta kurulumudur. Artan kontak direnci, bu bağlantıda diğer sigorta bağlantılarına göre 45 °C (81 °F) daha fazla bir sıcaklığa neden olmuştur. Termogram C) bir kontağın diğerlerinden 55 °C (99 °F) daha sıcak olduğu bir sigorta klipsidir. Son olarak termogram D), kablo bağlantılarının gevşek olduğu ve terminallerin ortam sıcaklığından 55 °C (100 °F) daha fazla ısı üretmesine neden olan iki fazlı bir duvar prizidir.
Bu örneklerin dördü de ciddiydi ve derhal ilgilenilmesi gerekiyordu. Termogram B) elektriksel devrenin termal modellerinin yorumlanmasında kullanılan ilginç bir temeli göstermektedir. Sigorta sadece bir uçta sıcaktır. Sigorta her iki uçta da sıcak olsaydı, sorun farklı yorumlanacaktı. Aşırı yüklenmiş bir devre, faz dengesizliği veya yetersiz büyüklükte bir sigorta, sigortanın her iki ucunun aşırı ısınmasına neden olur. Bir ucun sıcak olması, sorunun ısıtılan uçta yüksek kontak direnci olduğunu gösterir.
Termogram D’deki duvar prizi aşağıdaki görselde görüldüğü gibi ciddi şekilde hasar görmüş, ancak değiştirilene kadar çalışmaya devam etmiştir.
Hangisi “kırmızı alarm” anlamına gelir?
Onarımlar önce güvenliğe, yani güvenlik riski teşkil eden ekipman koşullarına göre, ardından ekipmanın önemi ve sıcaklık artışına göre önceliklendirilmelidir. NETA (Uluslararası Elektriksel Test Derneği) yönergeleri, benzer yükler altında benzer elektriksel bileşenler arasındaki sıcaklık farkı 15 °C’yi (27 °F) aştığında veya bir elektriksel bileşen ile ortam hava sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı 40 °C’yi (72 °F) aştığında derhal harekete geçilmesini gerektirir.
NEMA standartları, yüzde biri aşan bir gerilim dengesizliğinde herhangi bir motorun çalışmasına yönelik olarak uyarır. Aslında, NEMA daha yüksek bir dengesizlikte çalışıyorsa, motorların nominal değerinin düşürülmesini önerir. Güvenli dengesizlik yüzdesi diğer ekipmanlar için farklılık gösterir.
Aşağıdaki termogramlar aşırı yüklü devreleri göstermektedir. Termogram E) üst kısımdaki ana kesicinin ortam sıcaklığının 75 °C (135 °F) üzerinde aşırı ısındığı bir devre panelini gösterir. Bu panelin tümü aşırı yüklenmiştir ve derhal ilgilenilmesi gerekir. Termogram E) ve F) ısınmış tüm standart devre kesicileri gösterir. Sıcaklıkları ortam sıcaklığının 60 °C (108 °F) üzerindeydi. Termogramda teller mavi renkte olsa da bu teller de 45 ila 50 °C (81 ila 90°F) arasında sıcaktır. Bu tüm elektrik sisteminin yeniden yapılması gerekir.
Termogram G) diğerlerinin yaklaşık 20 °C (36 °F) üzerinde olan bir kontrolör hattını gösterir. Bu, bir telin neden diğerlerinden çok daha sıcak olduğunu belirlemek ve gereken onarımı belirlemek için daha fazla araştırma gerektirir. Termogram H), 3 fazlı bir hizmet kurulumunda diğer iki transformatörden 14 °C (25 °F) daha sıcak olan akım transformatörünü gösterir. Bu, hizmetin ciddi bir dengesizliğini veya müşterinin elektrik faturasını ciddi şekilde etkileyebilecek bir arızalı akım transformatörünü gösterir.
Yük Gereklilikleri
Bir denetim yaparken sistemin yük altında olması önemlidir. Denetime başlamak amacıyla “en kötü durum” veya pik yükler için bekleyin veya yük en az %40 olduğunda (NFPA 70B’ye göre) başlayın. Gevşek bir bağlantının oluşturduğu ısı yükün karesi şeklinde artar; yük ne kadar yüksekse sorunları bulmak da o kadar kolay olur.
Rüzgarın veya diğer hava hareketlerinin soğutma etkisini göz önünde bulundurmayı unutmayın.
Sadece Yüzey Sıcaklıkları
Termal kameralar elektrik kabinlerinden veya katı metal bara tepsilerin içinden göremezler. Kameranın elektrik devrelerini ve bileşenlerini doğrudan görebilmesi için mümkün olan her durumda muhafazaları açın. Bir muhafazanın dış yüzeyinde anormal derecede yüksek bir sıcaklık tespit ederseniz, muhafazanın içinde sıcaklığın daha da yüksek ve genellikle çok daha yüksek olduğundan emin olun. Aşağıda, muhafazanın içindeki elektrik baralarında ciddi bir sorun olduğunu belirten bir bara muhafazasından alınan bazı termogramlar bulunmaktadır. Sıcak noktalar, ortam sıcaklığından 10 °C daha sıcak ve bara muhafazasının diğer parçalarından 6 °C daha sıcak olacak şekilde sıralanmıştır.
Bara muhafazaları:
Elektrik Dağıtımı
Bir elektrik sisteminde yüzlerce farklı ekipman bulunabilir. Elektrik üretimi, yüksek gerilim dağıtımı, şalt sahası ve trafolar ile başlarlar ve servis trafoları, ana şalter donanımları, kesiciler, sayaçlar, yerel dağıtım ve cihaz panelleri ile sonlanırlar. Pek çok kamu hizmeti yapan kuruluş, bakımlarına yardımcı olması için FlexCam® veya SnapShot® satın almıştır. Ve neredeyse her endüstri tipi, elektrik dağıtım sisteminin sonunda bakıma yardımcı olmak için Termal Çözümlere ait kameralarını satın almıştır.
Termogram M) bir miktar soğutma yağı sızdıran ve üst kısma yakın tehlikeli şekilde aşırı ısınmış bobinlere neden olan bir servis transformatörüdür. Bir bağlantı ortam sıcaklığının 160 °C (288 °F) üzerindeydi. Bu transformatörün derhal değiştirilmesi gerekiyordu, ancak şirket onarımı bir ay geciktirmek istedi, böylece onarım planlı bir şekilde tesisin tümü kapatılarak yapılabilirdi. Transformatör durumunu izlemek için IR SnapShot kamerayı kullandılar ve onarımı başarıyla geciktirdiler. Termogram N), ortam sıcaklığından 30 °C (54 °F) daha sıcak bağlantıya sahip olan, direğe monte edilmiş bir servis transformatörü içindir. Bu tür bir durum, bir sonraki uygun fırsatta bakım gerektirir. Termogram O) Meksika’daki bir trafoda bulunan bir kesicide sıcak bir ana bağlantıyı
gösterir. Bağlantının diğerlerinden 14 °C (25 °F) daha sıcak olduğu tespit edildi. Bunun dikkat edilmesi gereken bir sorun olduğuna inanılıyordu. Termogram P) Peru’daki bir trafoda bulunan üst bağlantıyı gösterir. Ortam sıcaklığının 10 °C veya 18 °F’den daha az üzerindeydi ve acil bir endişeye yol açmadı.
Başarısızlığın potansiyel maliyeti nedir?
Motor arızası, gerilim dengesizliğinin yaygın bir sonucudur. Toplam maliyet bir motorun maliyetini, bir motoru değiştirmek için gereken işgücünü, düzensiz üretim nedeniyle atılan ürünün maliyetini, hat operasyonunu ve bir hattın kesintiye uğradığı süre boyunca kaybedilen geliri birleştirir.
Her yıl 50 hp motoru değiştirme maliyetinin işçilik dahil 5.000 $ olduğunu varsayın. Saatte 6.000 $ gelir kaybıyla yılda 4 saat duruş süresi olduğunu varsayın. Toplam maliyet: 5.000 $ + (4 x 6.000 $) = yılda 29.000 $.
Takip eylemleri
Bir termal görüntü, bir iletkenin tamamının devrenin bir kısmı boyunca diğer bileşenlerden daha sıcak olduğunu gösterdiğinde, iletken normalden küçük veya aşırı yüklenmiş olabilir. Hangisinin geçerli olduğunu belirlemek için iletken değerini ve gerçek yükü kontrol edin.
Her fazda akım dengesini ve yüklemeyi kontrol etmek için bir pensli multimetre, bir pensampermetre veya bir güç kalitesi analizörü kullanın.
Gerilim tarafında, koruma ve ana şalter donanımını gerilim düşmelerine karşı kontrol edin. Genel olarak, hat gerilimi, isim plakası değerinin %10’u dahilinde olmalıdır. Nötr-toprak gerilimi, sisteminizin ne kadar ağır yüklendiğini bildirir ve harmonik akımı izlemenize yardımcı olur. %3’ten yüksek nötr-toprak gerilimi daha fazla araştırmayı tetikleyecektir.
Önemli ölçüde büyük tek fazlı bir yük çevrimiçi olduğunda, yükler değişir ve bir faz bir bacakta aniden %5 daha düşük olabilir. Sigortalar ve anahtarlar arasındaki gerilim düşmeleri de motorda dengesizlik ve ana sorun noktasında aşırı ısı olarak görünebilir. Nedenin bulunduğunu varsaymadan önce, hem termal görüntüleyici hem de multimetre veya pensampermetre akım ölçümlerini tekrar kontrol edin.
Ne besleme ne de branşman devreleri izin verilen maksimum sınıra yüklenmemelidir. Devre yükü denklemleri ayrıca harmoniklere de izin vermelidir. Aşırı yüklemenin en yaygın çözümü, devreler arasındaki yükleri yeniden dağıtmak veya proses sırasında yüklerin ne zaman ortaya çıktığını yönetmektir.
İlgili yazılım kullanılarak, termal görüntüleme cihazı ile ortaya çıkarılan her şüpheli sorun, termal görüntü ve ekipmanın dijital görüntüsünü içeren bir raporda belgelenebilir. Sorunları iletmenin ve onarım önermenin en iyi yolu budur.