大电阻或过大电流造成的异常发热是电气系统中许多故障的主要原因。利用红外热成像,用户能够观察的这些即将发生损害的热现象,避免发生破坏。当电流通过电路时,其中一部分能量被转换为热能。这是正常现象。但是,如果电路中存在异常高电阻或异常大电流,就会产生异常高温,造成浪费,发生损害,属于不正常现象。
欧姆定律(P=I2R)说明了电流、电阻和功率或产生的热能之间的关系。我们利用大电阻实现正面的结果,例如烤面包机中的热量或照明灯中的光。然而,有时候会产生不希望的热量,造成代价昂贵的破坏。导体过小、连接松动或过大的电流都会产生不希望的异常热量,使电路温度升高,非常危险。部件温度会逐渐升高,足以熔化。
利用红外热像仪,我们能够观察到与高电阻相关的热现象,提前避免电路发热至造成断电或爆炸。牢记与电气故障相关的两种基本热模式:1) 表面接触不良造成的高电阻;2) 过载电路或多相不平很故障。
热图像 A) 为某个大型饭店的电梯的电机控制器。三相中有一相的连接松动,造成连接器处电阻值增大。过度发热造成温度升高 50 °C (90 °F)。热图像 B) 为一个三相保险丝装置,其中一个保险丝的一端与电路接触不良。接触电阻增大造成该连接的温度比其它保险丝连接高 45 °C (81 °F)。热图像 C) 保险丝夹,其中一个触点的温度比其他触点高 55 °C (99 °F)。热图像 D) 是一个两相墙式插头,其中接线送到,造成连接端子比环境温度高 55 °C (100 °F)。
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A) 控制器 | B) 3 相保险丝 | C) 保险丝夹 | D) 墙式插座 |
以上全部四个例子都非常严重,需要立即修正。热图像 B) 说明了解释电气电路热模式的原理。保险丝只有一端发热。如果保险丝两端发热,故障现象的解释将完全不同。电路过热、三相不平衡或保险丝规格太小,都会造成保险丝两端过热。如果仅仅是一端发热,说明发热端存在高接触电阻。
如下图所示,热图像 D) 中的墙式插头被严重损坏,然而它能继续工作,直到被更换。
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E) 配电盘 | F) 配电盘 | G) 控制器 | H) 电流 Xformer |
热图像 G) 中,控制器的一根线比其它线温度高 20 °C (36 °F)。需要进一步调查,以确定为什么这根线比其它线温度高,并根据需要进行维修。热图像 H) 中,三相供电设备中的一个电流变压器比其他两个变压器的温度高 14 °C (25 °F)。这说明存在严重的不平衡或变压器故障,会严重影响客户的电费。
切勿忘记考虑风或其它空气运动的制冷效应。
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I) | J) | K) | L) 母线外壳 |
热图像 M) 是一台用户变压器,已经渗漏出一些冷却油,造成顶部附近的线圈发热。一处连接比环境温度高 160 °C (288 °F)。这台变压器需要立即更换,但公司希望延迟一个月更换,以便在工厂全部计划停工时完成。他们利用热像仪监测变压器的状态,并成功推迟了维修。热图像 N) 为柱上变压器,其中一处连接比环境温度高 30 °C (54 °F)。这样的条件需要在下次方便的机会时进行维护。热图像 O) 所示为墨西哥一个变电站中一个断路器上的发热连接。发现该连接比其它连接的温度高 14 °C (25 °F)。认为这是一个需要注意的故障。热图像 P) 所示为 Peru 变电站的一处过热连接。该连接比环境温度高 10 °C (18 °F),无需特别担心。
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M) 变压器 | N) 变压器 | O) 断路器 | P) 连接 |
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