کاربردهای تصویربرداری حرارتی در “تشخیص اضافه بار و عدم تعادل بار الکتریکی”

استفاده از تصاویر حرارتی(Thermal Images) به وسیله دوربین های حرارت سنج خاص(Thermal Cameras)، یک راه آسان برای شناسایی تفاوت های ظاهری دما در مدارهای الکتریکی سه فاز صنعتی در مقایسه با شرایط کارکرد عادی آنها است. با بررسی شیب حرارتی هر سه فاز به صورت لحظه به لحظه، متخصصین فنی می توانند سریعاً ناهنجاری های عملکردی را در بخش های خاص به علت عدم تعادل و یا بارگذاری بیش از حد در سیستم های برقی پیدا کنند.

همانطور که می دانیم بسیاری از مشکلات برقی در سیستم های برقی تبدیل به حرارت بیش از حد شده و در نتیجه با تشخیص این درجه حرارت بیش از حد مجاز در سیستم، می توان نقاط آسیب پذیر را تشخیص و در مرحله بعد به دنبال علت و رفع آن بود.

عدم توازن الکتریکی می تواند از طریق چندین منشأ مختلف ایجاد شود: مشکل تحویل برق(توان)، ولتاژ پایین در یک بخش یا شکست مقاومت عایقی درون سیم پیچ های موتور.

حتی یک عدم تعادل ولتاژ کوچک می تواند باعث خراب شدن اتصالات و کاهش میزان ولتاژ تأمین شده گردد و در حالی که موتورها و سایر بارها جریان بیش از حدی می کشند، گشتاور کمتری را (با فشار مکانیکی مرتبط) تحویل می دهند و زودتر آسیب می بینند. یک عدم تعادل شدید می تواند یک فیوز را بسوزاند و کارکرد مدار را به یک فاز کاهش دهد. در همین حال، جریان نامتعادل بر روی نول(نقطه خنثی سیستم) بر خواهد گشت و این موضوع باعث می شود شرکت تأمین کننده برق (اداره برق)، سرویس گیرنده(مشترک) را به خاطر مصرف توان پیک (بیش از حد مجاز) جریمه کند.

در عمل، تقریباً غیرممکن است که ولتاژها را بین سه فاز کاملاً متعادل نمود. انجمن ملی تولید کنندگان برق (NEMA) عدم تعادل را به عنوان یک درصد تعریف می کند:

ولتاژ متوسط ÷ [(حداکثر انحراف از ولتاژ متوسط) * (100)] = عدم تعادل بر حسب درصد

برای کمک به اپراتورهای تجهیزات برای تعیین سطوح قابل قبول عدم تعادل در تاسیسات برقی،NEMA مشخصات خاصی را برای دستگاه های مختلف طراحی کرده است. این خطوط اصلی نقطه مفید مقایسه در حین تعمیر و نگهداری و عیب یابی هستند.

چه چیزی را باید بررسی کرد؟

ضبط تصاویر حرارتی از تمام تابلوهای برق و دیگر نقاط با میزان بار متصل بالا مانند درایوها(راه اندازها)، قطع کننده ها، کنترل ها و غیره. جایی که در جستجوی درجه حرارت های بالاتر و عیب در تاسیسات برقی هستید، مدار مربوطه را دنبال کنید و شاخه ها و بارهای مربوطه(متصل) را آزمایش نمایید.

تابلوهای برق و دیگر اتصالات را با برداشتن کاور(پوشش) و روبنده آنها بررسی نمایید. در حالت ایده آل، شما باید دستگاه های برقی را هنگامی که به طور کامل گرم می شوند و در شرایط حالت پایدار(Steady State Condition) با حداقل 40٪ بار معمول، بررسی کنید. به این ترتیب، اندازه گیری ها می توانند به درستی ارزیابی و با شرایط کارکرد عادی مقایسه شوند.

دنبال چه چیزی می گردید؟

بار متعادل باید معادل با درجه حرارت های برابر برای هر فاز باشد. در شرایط بارگذاری نامتعادل، فازهای بارگذاری شده بیش از حد، به دلیل گرمای تولید شده توسط مقاومت درون سیستم، گرم تر از دیگر فازها به نظر می رسند. با این حال، یک بار نامتعادل، یک بار بیش از حد مجاز(اضافه بار یا Overload)، یک اتصال بد و یک عدم تعادل هارمونیکی می تواند یک الگوی مشابه ایجاد کند. اندازه گیری میزان بار الکتریکی برای تشخیص مشکل و عیب سیستم در این موارد مورد نیاز است.

توجه: یک مدار یا بخش خنک تر از حد نرمال به معنای سالم بودن و صحت عملکرد آن نبوده بلکه ممکن است نشان دهنده یک تجهیز خراب و خاموش به هر دلیلی باشد.

این روشی صحیح برای ایجاد یک روش بازرسی منظم است که شامل تمام اتصالات الکتریکی کلیدی است. با استفاده از نرم افزار همراه با تصویرگر حرارتی(دوربین حرارتی)، هر تصویری را که گرفته اید در یک کامپیوتر ذخیره کرده و اندازه گیری های خود را در طول زمان دنبال کنید. به این ترتیب، شما تصاویر پایه را برای مقایسه با تصاویر بعدی در اختیار خواهید داشت. این روش به شما کمک خواهد کرد تا تعیین کنید که آیا یک نقطه داغ یا خنک غیر عادی است یا خیر. پس از اقدام اصلاحی، تصاویر جدید به شما کمک خواهند کرد که بفهمید آیا عیب یابی و تعمیرات موفقیت آمیز بوده یا خیر.

چه چیزی نشان دهنده "هشدار قرمز" است؟

تعمیرات باید با اولویت ایمنی اولویت بندی شود، به عنوان مثال، شرایط تجهیزاتی که خطرات ایمنی را ایجاد می کنند، با دنبال نمودن شرایط بحرانی تجهیزات و میزان افزایش درجه حرارت آنها قابل پیگیری است.

دستورالعمل NETA (انجمن بین المللی تست برق) دستورالعمل صریحی را زمانی که تفاوت دما (DT) بین اجزای الکتریکی مشابه تحت بارگذاری مشابه بیش از 15 درجه سانتیگراد (27 درجه فارنهایت) یا هنگامی که DT بین مولفه الکتریکی و دمای هوای محیط بیش از 40 درجه سانتیگراد (72 درجه فارنهایت) باشد را ارائه می کند.

استانداردهای NEMA ،(NEMA MG1-12.45) در مورد عملکرد هر موتور در صورت عدم تعادل ولتاژ بیش از یک درصد هشدار می دهند. در حقیقت، NEMA توصیه می کند که اگر موتورها در حالت عدم توازن(عدم تعادل بین فازها) بالاتر از حد مجاز کار می کنند متوقف شوند. مقادیر بی ثباتی(عدم تعادل) ایمن (Safe Unbalance) برای سایر تجهیزات متفاوت است.

هزینه بالقوه خطا چیست؟

آسیب موتور یک نتیجه معمول از عدم تعادل ولتاژ است. هزینه کل ترکیبی از هزینه موتور، کار لازم برای تعویض موتور، هزینه ایراد در محصول ناشی از تولید نامناسب محصول، خط عملیاتی(تولید) و درآمد از دست رفته در طول زمانی که خط خاموش است می باشد.

فرض کنید هزینه جایگزینی یک موتور 50 اسب بخار شامل هزینه نیروی کار، در هر سال 5000 دلار است. فرض کنید 4 ساعت خاموشی در هر سال معادل از دست دادن درآمد 6000 دلار در هر ساعت است.

هزینه کل: $5000 + ( 4 * 6000$ ) = 29000$ سالانه

اقدامات پیش رو

هنگامی که یک تصویر حرارتی نشان می دهد یک هادی(سیم) گرمتر از اجزای دیگر در طول بخشی از یک مدار است، دلیل آن می تواند این باشد که هادی با سطح مقطع پایین تر از استاندارد محاسبه شده باشد یا اینکه بیش از ظرفیت قابل تحمل(مجاز) بارگذاری شده باشد(Over Load). برای تعیین اینکه کدام مورد دلیل مشکل و افزایش درجه حرارت است، سایز هادی(سیم) و بار واقعی متصل به آن را بررسی کنید.

از یک مولتی متر ساده، مولتی متر کلمپی (Clamp meter) یا یک آنالیز کننده کیفیت توان برای بررسی تعادل جریان و بارگذاری بر روی هر فاز استفاده نمایید.

با استفاده از تنظیمات ولتاژی مولتی متر، تجهیزات حفاظتی و کلیدها را برای افت ولتاژ بررسی کنید. به طور کلی، ولتاژ خط باید در حدود 10٪ میزان قید شده در پلاک (Nameplate) تجهیز باشد. ولتاژ نول(نقطه خنثی) به زمین به شما می گوید که چقدر سیستم شما بارگذاری شده است و به شما کمک می کند جریان هارمونیک را ردیابی کنید. ولتاژ خنثی(نول) به زمین بالاتر از 3٪ نیاز به بررسی بیشتری دارد.

بارها تغییر می کنند و در صورتی که یک بار تک فاز به طور ناگهانی وارد مدار شود یک فاز از سیستم سه فاز می تواند به طور ناگهانی در یک بخش به میزان 5٪ کاهش یابد و در نتیجه منجر به عدم تعادل در سیستم و عواقب بعدی آن شود. ولتاژ جاری در تمامی فیوزها و سوئیچ ها افت می کند و نیز می تواند خود را به عنوان عدم تعادل در موتور و گرمای بیش از حد در نقطه ریشه مشکل نشان دهد. پیش از این که فکر کنید علت پیدا شده است، با هر دو تصویرگر حرارتی(Thermal Imager) و مولتی متر یا مولتی متر کلمپی مجدد اندازه گیری ها را بررسی کنید.

هیچ فیدر و شاخه مداری نباید در حداکثر حد مجاز بارگذاری شوند. همچنین معادلات بار مدار نیز باید بر اساس وجود هارمونیک ها باشد. مرسوم ترین راه حل برای مشکل بارگذاری بیش از حد، توزیع مجدد بارها در میان مدارها است یا مدیریت زمانی بارها به این معنا که با تعریف فرآیندی وارد شدن و خارج شدن تجهیزات و مدارها برنامه ریزی شده و اولویت بندی شده باشد.

با استفاده از نرم افزار مرتبط، هر مشکل مشکوکی که با تصویرگر حرارتی تشخیص داده نمی شود، می تواند در یک گزارش که شامل یک تصویر حرارتی و یک تصویر دیجیتال از تجهیز است مستندسازی و بایگانی شود. این بهترین راه برای بیان مشکلات و پیشنهاد تعمیرات لازم در تاسیسات برقی است.

منبع : http://www.fluke.com

دپارتمان تأسیسات الکتریکی سامانه جامع صنعت ساختمان – کارگشا

سایر مطالب منتخب تاسیسات الکتریکی را دنبال و ما را با نظرات ارزشمند خویش همراهی نمایید.