Figylem! Ez a cikk 9 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A termográfia, mint érintésmentes diagnosztika, kiválóan alkalmas villamos berendezések rendellenes működéseinek detektálására, csatlakozások és kötések felülvizsgálatára. Egy hőkép alapján következtetések vonhatók le egy rendszer működésére, az alkatrészek elhasználódottsági fokára vonatkozóan, valamint egyszerűen és gyorsan megtalálhatók a kritikus túlmelegedések, elkerülve ezzel az esetleges tűzkárokat. Jelen cikk célja, hogy útmutatást nyújtson a villamos szakembereknek, hogy mire használható a termográfia, és milyen hőkamerával végezhetik el mérési feladataikat.
1. kép: Nagyfeszültségű generátor forgórésze. A piros 73,8 °C, a narancssárga 60 °C, a sötétkék szín 20 °C-ot jelent.
A diagnosztikai mérőműszerek célja, hogy átfogó képet nyújtsanak egy adott berendezés/rendszer állapotáról. Ezt követően pedig a szakember feladata, hogy kiértékelje a műszer által mért eredményeket, és megállapítsa az esetleges hibás működés okát. Kifejezetten fontos ez a feszültség alatt lévő vagy forgó/mozgó berendezések esetén, mivel a hibás következtetések akár életveszélyesek is lehetnek. Az érintésmentes hőkamerás diagnosztika első ránézésre egyszerűnek tűnhet, de az infra méréstechnikai alapelvek betartása fontos a megfelelő eredmény érdekében. Emellett ugyanolyan fontos, hogy a villamos szakember a mérési feladatára leginkább alkalmas hőkamerát használja munkájához.
Alkalmazások
A termográfia segítségével a teljes villamos rendszer kompletten felülvizsgálható, kis-, közép- és nagyfeszültségű hálózati berendezések, kötések állapotának felülvizsgálatára egyaránt alkalmazzák. Túlnyomórészt túlmelegedések észlelése a cél, ami alapján következtetni lehet a hiba okára. Tipikusan felfedezhető hibának tekinthetők a korrodált vagy laza kötések, a túlterhelt vagy elöregedett vezetékek, vagy az aszimmetrikus terhelések. Az elektromos alkatrészek, megszakítók, ellenállások, kondenzátorok, motorok, relék stb. állapotának ellenőrzése, vagy például nagyfeszültségű rendszerek esetén a transzformátorok hőeloszlásának, felsőveze-tékek villamos csatlakozási pontjainak, kerámiaszigeteléseinek felülvizsgálatára is egyszerűen használható. A napelemes rendszerek időszakos ellenőrzésekor pedig nemcsak a csatlakozásokról, kábelekről vagy az inverterről nyerhetők információk, hanem a cellák/modulok állapota is elemezhető segítségükkel. A hőkamerás mérés tehát alapja lehet az állapotalapú és megelőző karbantartó vizsgálatoknak.
2. kép: Túlterhelt kismegszakító. A fehér 41,9, a piros 38, a sárga 35, a sötétkék szín 27,5 °C-ot jelent.
Mi számít hibának?
A villamos iparban a hőkamerás mérésekre szabványelőírások nem léteznek, irányelvek viszont igen. A mérések nagy része az összehasonlítás elvére épül, tehát a normál működési kondíciókhoz képest lehet vizsgálni a hőmérsékleteltéréseket, és ezek alapján következtetni a rendellenes működés okára. Az összehasonlítás alapja lehet már meglévő hőkép vagy hőkép-adatbázis a vizsgált egység korábbi állapotáról, megfelelő működéséről – itt érdemes kiemelni a dokumentáció jelentőségét –, vagy hasonló körülmények között működő alkatrész is lehet viszonyítási alap. Ezek mellett természetesen a gyári hőmérséklettűrések figyelembe vétele is nagy jelentőséggel bír. A felfedezett hőmérsékletkülönbségekre vonatkozóan, a különböző irányelvek sürgősségi osztályokat különböztetnek meg annak megfelelően, hogy mekkora a hőmérsékletkülönbség ( T), egyben viszont megegyeznek, ha hőmérsékletemelkedés tapasztalható, akkor azt annak mértékétől függetlenül érdemes felülvizsgálni, mert esetleg nagyobb terhelés esetén már veszélyforrás lehet.
A NETA (International Electrical Testing Association) például azonnali beavatkozást javasol, ha hasonló villamos alkatrészeknél – azonos körülmények és terhelés mellett – a T elérte 15 °C-ot, illetve, ha az alkatrész és a levegő hőmérséklete között a T 40 °C fölé emelkedett. Természetesen léteznek árnyaltabb, részletesebb irányelvek is, illetve a felhasználók tapasztalataik alapján is kialakíthatják saját tűrési osztályaikat. A hőkamerás mérések kvalitatív jellegétől függetlenül – természetesen a biztonsági előírások betartása mellett – az infra méréstechnikai alapelvek betartása is fontos.
3. kép: Meglazult kötésből eredő hőmérsékletemelkedés. A világossárga 48,7, a lila 35, a fekete 27,5 °C-ot jelent.
Milyen hőkamerát válasszak?
Az optimális hőkamera kiválasztása természetesen függ az alkalmazási feladattól. Egészen más megközelítést igényel a mikroelektronikai panelek, a kapcsolószekrények és a felsővezetékek vizsgálata. Jelen esetben az utóbbi kettőre koncentrálva két csoportra osztható az alkalmazások köre a közeli (beltéri, >10 m) és a távoli (kültéri,
4. kép: Árnyékhatás okozta HotSpot effektus. A lila 15, a világossárga 53,8 °C-ot jelent.
Távoli mérésekhez, felsővezetékek méréséhez viszont elengedhetetlen a teleobjektív használata. Másodlagos paraméternek tekinthető a méréstartomány – mára már szinte minden hőkamera széles méréstartománnyal rendelkezik –, a dokumentálás – hőkép mellett párhuzamosan a valós kép mentése – és természetesen az utólagos szoftveres támogatás a hőképek kiértékeléséhez, jegyzőkönyvezéséhez is. Kiemelendő villamos méréseknél a fókuszálás módja – kézi, automatikus, motoros –, a minimum fókusztávolság és a hőkamera kialakítása is, mivel beltéri mérések esetén sok esetben szűk helyeken kell boldogulni, és egy fix fókuszú hőkamerával, aminek a minimum fókusztávolsága 1,2 m, egy 60 cm széles szervizfolyosón sorakozó kapcsolószekrények mérése lehetetlen feladat. További hasznos kényelmi funkció lehet a lézerjelölés és a beépített nagy fényerejű LED-es megvilágítás a mérési körülmények javítása érdekében, valamint a mérési funkciók között is található hasznos menüpontok (HotSpot – legmagasabb érték megjelenítése, többpontos mérés, izoterma), színpaletták, panorámakép-készítés, automatikus mérőhely-azonosítás és további szoftveres funkciók. Nem utolsó sorban pedig a hőkamera paraméterein felül érdemes megvizsgálni a gyártók, kereskedők hátterét (szerviz, garancia, gyártói kapcsolatok, betanítás/oktatás), szakmai segítségüket kérni a kiválasztásban, és lehetőség szerint kézbe venni a leendő mérőműszert.
5. kép: Túlhevült kerámiaszigetelés, amelynek oka a kötés elöregedése. A fekete 22,3, a lila 32,a fehér 49,7 °C-ot jelent.
Főbb hőkamera-jellemzők – kisokos
Felbontás: a detektor mérete, nagyobb pixelszám esetén a kép megjelenítése részletesebb (gyakorlatban például 160×120 vagy 320×240).
Termikus érzékenység (NETD): hőmérsékletváltozási zaj-egyenérték, tehát mennyire sikerült egy adott képpontérzékelő elektronikus zaját csökkenteni. Leegyszerűsítve a legkisebb hőmérsékletkülönbség, amit a detektor egy optimálisan illesztett lencsével megjeleníteni képes (a gyártók mK-ban adják meg, pl.
Látómező (FOV): Az a képrészlet, ami a lencsemérettől függően megjeleníthető. Arra utal, hogy a kamerával X objektívvel, Y távolságból mekkora felület látható.
Geometrikus elemi látómező (IFOV): egy képpont mérete, tehát mekkora a távolság két pixel között. Mindig függ a távolságtól és a használt objektív nagyságától. Mértékegysége mrad, definíció szerint egy méterről egy mrad szögperc egy mm-nek felel meg. Kvalitatív és összehasonlító vizsgálatok esetén ezzel az értékkel számolnak.
