Badania termowizyjne w elektrotechnice
Badania termowizyjne w diagnostyce instalacji elektrotechnicznych. Ocena poprawności działania urządzeń elektronicznych i ulektrycznych.
Wiek XIX jest nazywany wiekiem pary i elektryczności. To właśnie wtedy pojawiały się nowatorskie wynalazki, które z czasem doprowadziły do rewolucji w przemyśle, transporcie, budownictwie i praktycznie każdej możliwej dziedzinie życia. Obecnie trudno wyobrazić sobie świat bez wszechobecnej elektryczności. Prąd elektryczny zasila niezliczone urządzenia wchodzące w skład instalacji odpowiadających za funkcjonowanie budynków mieszkalnych, obiektów handlowych, usługowych oraz zakładów przemysłowych. W tej sytuacji pomiary termowizyjne i możliwości jakie oferują, stanowią jedno z podstawowych narzędzi diagnostycznych, mające ogromny wkład w zapewnienie sprawnego działania instalacji elektrotechnicznych.

Badania termowizyjne w elektrotechnice – przyczyna…

Przepływ prądu elektrycznego przez przewodnik generuje ciepło. Ilość wydzielanej w tym procesie energii cieplnej jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, przez który płynie prąd i kwadratu natężenia tego prądu oraz czasu w jakim zachodzi ten przepływ. Mówi o tym Prawo Joule’a (zwane też prawem Joule’a-Lenza).

Praktycznym przykładem obrazującym wykorzystanie tego zjawiska są wszelkiego rodzaju urządzenia wyposażone w grzałki elektryczne.

Ciepło wydzielane przy przepływie prąd elektrycznego może być z powodzeniem mierzone. Jednym z narzędzi umożliwiających taki pomiar jest kamera termowizyjna. Pozwala ona na wykonywania badań termowizyjnych, dostarczających niezwykle cennych informacji.

…i skutek jaki dają badania termowizyjne

Badania termowizyjne elementów elektronicznych i elektrycznych są wykonywane w trakcie pracy tych elementów. Jest to możliwe dzięki temu, że sama termowizja jest bezkontaktową metodą pomiarową. Oznacza to, że nie ma bezpośrednio styku pomiędzy badanym przedmiotem, a urządzeniem pomiarowym. To ogromna zaleta, szczególnie widoczna w przypadku urządzeń i instalacji elektrycznych. Dzięki temu osoba wykonująca pomiar nie jest narażona na niebezpieczeństwo porażenia prądem. Jednocześnie praca urządzenia lub systemu może być warunkiem koniecznym, pozwalającym na wykrycie nieprawidłowości w rozkładzie temperatur i tym samym określenie miejsca usterki lub potencjalnego źródła przyszłej awarii.

Wśród dodatkowych zalet badań termowizyjnych wymienić należy stosunkowo nieskomplikowaną procedurę pomiarową. Nie bez znaczenia jest również szybkość samego pomiaru oraz to, że obraz termowizyjny powstaje w czasie rzeczywistym, co również daje wymierne korzyści. Dzięki temu możliwe jest natychmiastowe uzyskanie danych na temat badanego obiektu, a także dokonywanie bieżących korekt w sposobie pomiaru.

Ciepło w elektrotechnice – nadmiar szkodzi

Zbytnie nagrzewanie się urządzenia może prowadzić do:

  • pogorszenia własności mechanicznych i elektrycznych izolatorów,
  • skrócenia żywotności materiałów izolacyjnych,
  • spadku parametrów mechanicznych materiałów przewodzących (przede wszystkim wytrzymałości na rozciąganie),
  • wystąpienia zjawiska przyspieszonego utleniania w miejscach styków (jako, że są to obszary, gdzie naturalnie występuje większy opór elektryczny, a co za tym idzie dochodzi do zwiększonego wydzielania ciepła. Ciepło przyspiesza utlenianie, a warstwa tlenków dodatkowo podnosi rezystancję i kolejny raz zwiększa ilość wydzielanego się ciepła),
  • obniżenia parametrów wytrzymałościowych poszczególnych elementów konstrukcyjnych,
  • zwiększenia ryzyka wystąpienia zwarcia lub pożaru.

Dobrą wiadomością jest fakt, że pomiary termowizyjne, oparte w końcu na detekcji ciepła, nadają się idealnie do wykrywania powyżej opisanych problemów. Nadmierne grzanie się elementów instalacji, chociaż niekorzystne i potencjalnie bardzo niebezpieczne, jest sprzyjającą okolicznością w przypadku badań termowizyjnych. Zwiększa ono szansę na wykrycie problemu i prawidłową interpretację pomiaru. W konsekwencji mogą być wdrożone adekwatne środki zaradcze.

Przykłady zastosowań dla badań termowizyjnych w elektrotechnice

Weryfikacja poprawności działania instalacji elektrycznych oraz wykrywanie usterek to niezwykle istotne kwestie. Badania termowizyjne zapewniają w tym względzie bardzo konkretne korzyści.

Jak w dwóch słowach wyrazić największe zalety wykonywania badań termowizyjnych? Najlepszym wyborem będzie użycie pojęć: bezpieczeństwo i oszczędność. Co więcej, są one równie aktualne w całym zakresie zastosowania termowizji. Nie tylko w przypadku obszaru związanego z obsługą urządzeń i instalacji elektrotechnicznych.

Badania termowizyjne w elektrotechnice mają zastosowanie m.in. w:

  • przeglądach okresowych i ocenie stanu technicznego instalacji elektrycznych,
  • monitorowaniu sprawności systemów i maszyn pracujących w trybie ciągłym, np. linie montażowe,
  • kontroli stanu zabezpieczeń elektrycznych,
  • sporządzaniu dokumentacji technicznej wymaganej przy umowach ubezpieczeniowych, audytach PPOŻ.

Wśród najpopularniejszych zadań w przypadku badań termowizyjnych elektrotechniki wymienić można:

  • monitoring generatorów,
  • diagnostyka linii przesyłowych,
  • kontrola transformatorów (średniego i niskiego napięcia),
  • badania rozdzielni elektrycznych,
  • diagnozowanie stanu silników elektrycznych w trakcie ich pracy.

Ponadto badania termowizyjne mogą być stosowane m.in. w przypadku kontroli linii wysokiego napięcia, stacji transformatorowych itp.

Badania termowizyjne – podsumowanie

Na zakończenie przypomnijmy jeszcze raz zalety badań termowizyjnych w diagnostyce instalacji elektrotechnicznych:

  • bezpieczeństwo – brak kontaktu fizycznego z badanymi elementami,
  • nieuciążliwość – nie ma konieczności wyłączania instalacji na czas pomiarów,
  • uniwersalność – badania termowizyjne znajdują zastosowanie zarówno w przypadku budynków mieszkalnych jak i dużych zakładów przemysłowych,
  • skuteczność – ze względu na swój charakter urządzenia elektryczne są ‘wdzięcznymi’ obiektami pomiarowymi. Jest tak, gdyż ich obraz termiczny potrafi dostarczyć niezwykle wiele informacji o ich stanie,
  • efektywność kosztowa – wysoka skuteczność oraz duża wydajność badań termowizyjnych zwiększa prawdopodobieństwo wykrycia nieprawidłowości. Zwiększa się również szansa wyeliminowania potencjalnych źródeł awarii już na wstępnym etapie formowania się problemu.