Warmtebeeldapparatuur met infraroodtechnologie: een logische keuze voor elektriciens

Nieuwe technologie helpt de exacte locatie van problemen te vinden en begeleidt professionals bij reparaties Door John H. Waggoner, Senior Instructor bij het Infrared Training Center. 

Warmte is een bijproduct dat ontstaat bij gebruik van elk elektrisch circuit, ongeacht de omvang ervan. De meeste problemen met elektrische systemen manifesteren zich in de vorm van warmte. Elektriciens moeten een circuit als normaal kunnen classificeren wanneer het is belast. Als het circuit afwijkingen vertoont, moeten ze aanwezige problemen kunnen herkennen en hot spots kunnen vinden die aandacht vereisen. De afgelopen jaren is er een nieuwe methode op de markt verschenen: infraroodthermografie, ook wel warmtebeeldtechnologie genoemd. Bij deze contactloze methode maken elektriciens en onderhoudstechnici onder andere gebruik van camera’s om problemen sneller en veiliger te vinden en verhelpen. De nieuwste camera’s combineren warmtebeeldtechnologie en elektrische meetfuncties in één instrument voor inspecties, probleemoplossing en het stellen van diagnoses, waardoor het proces aanzienlijk sneller verloopt en reparatiewerkzaamheden op veel betere informatie kunnen worden gebaseerd.

Methoden om elektrische systemen te inspecteren en analyseren

Voorheen konden elektriciens elektrische systemen alleen inspecteren en analyseren door middel van fysieke tests. Deze werden doorgaans uitgevoerd nadat de voeding was uitgeschakeld, om te waarborgen dat het systeem in elektrisch opzicht veilig was. Elektriciens gebruiken meestal testapparatuur en -instrumenten die zij met testkabels aansluiten om te bepalen of er sprake is van problemen. Bij veel contactmeettechnieken wordt gewerkt met thermokoppels. Deze produceren een temperatuurafhankelijke spanning die vervolgens kan worden geïnterpreteerd om de warmte te meten.

Met deze traditionele inspectie- en onderhoudsmethoden kunnen elektriciens niet alle mogelijke problemen zien en is er vaak sprake van giswerk, waarbij aansluitingen één voor één moeten worden gecontroleerd. Hierbij hebben zij bovendien niet de garantie dat een warmtegerelateerd probleem naar behoren is opgelost, aangezien de belasting verdwijnt zodra de voeding wordt uitgeschakeld. Het is wel mogelijk om te meten of een circuit overbelast is, maar wanneer de voeding is uitgeschakeld, weet u niet altijd zeker of het probleem in het circuit is verholpen.

Elektriciens maken de laatste jaren ook vaker gebruik van spotradiometers: kleine handheld en contactloze apparaten die zij op een doel richten om een temperatuurmeting te verkrijgen. Met radiometers kunnen binnen bepaalde beperkingen acceptabele metingen worden verricht. Maar helaas zijn er hierbij geen visuele beelden beschikbaar.

Een grote vooruitgang ten opzichte van directe metingen en spotradiometrie is de inzet van warmtebeeldtechnologie, waarbij de infraroodenergie wordt gedetecteerd die een object uitstraalt. Die energie wordt vervolgens geconverteerd naar een temperatuur en weergegeven als een zogenaamd thermogram – een grafisch beeld van de temperatuurverdeling. Aangezien alle objecten met een temperatuur boven het absolute nulpunt een infraroodstraling afgeven, is het met thermografie mogelijk om een bepaalde omgeving met of zonder zichtbare verlichting te zien.

Elektriciens kunnen met warmtebeeldtechnologie veel beter analyses uitvoeren, aanbevelingen doen en diagnoses stellen. Zo is het mogelijk om een camera op een stroomonderbreker te richten om te bepalen of er sprake is van losse aansluitingen, of de onderbreker te zwaar is belast en of er mogelijk problemen zijn met de contactpunten. Elektriciens kunnen het probleem vinden, verhelpen en vervolgens met de warmtebeeldcamera bevestigen dat het ook echt is opgelost met het verrichte werk. In het verleden was het lastig om klanten gerust te stellen dat een probleem echt was verholpen met de verrichte werkzaamheden. Nu verstrekken elektriciens regelmatig ‘voor’- en ‘na’-beelden aan hun klanten. Met warmtebeeldapparatuur kunnen allerlei elektrische apparaten worden geïnspecteerd, zoals transformatoren, onderdelen van schakelinrichtingen, onderbrekers, (niet-)smeltzekeringen, geleiders, klemmen, contactpunten, besturingsbedrading, busleidingen (open en omsloten), gedistribueerde en vertakte schakelpanelen en motoren.

Voordelen van warmtebeeldtechnologie

In feite kunnen elektriciens en elektrotechnici met warmtebeeldtechnologie warmte visualiseren die met het blote oog niet zichtbaar is. Dit biedt drie grote voordelen. Ten eerste is het een contactloze methode, waardoor elektriciens elektrische apparatuur niet daadwerkelijk aan hoeven te raken om te bepalen of de warmte binnen het bereik voor de normale bedrijfstemperatuur valt of daarvan afwijkt.

Ten tweede kunnen elektriciens warmtebeeldcamera’s gebruiken als visueel hulpmiddel om de ernst van elektrische problemen te laten zien aan klanten. Infraroodcamera’s produceren een beeld van een doel, vergelijkbaar met een visuele foto. Veel camera’s produceren ook een visueel beeld, dat dan naast het warmtebeeld kan worden gehouden om beide beelden te vergelijken. Zo kan een elektricien de exacte locatie en aard van mogelijke defecten aan klanten laten zien.

Het derde voordeel is dat warmtebeeldtechnologie in real-time kan worden gebruikt. De afgelopen tien jaar is de video-opnametechnologie voor infraroodcamera’s sterk verbeterd. Hierdoor kunnen elektriciens elektrische apparatuur tegenwoordig observeren en analyseren terwijl deze opwarmt en wordt ingeschakeld, onder normale omstandigheden in bedrijf is, en weer afkoelt. Verder is het mogelijk om snelbewegende doelen te volgen omdat ook de opnamesnelheid of het aantal frames per seconde (fps) is verbeterd. Camera’s die beelden met een hogere framesnelheid opnemen, maken het mogelijk om doelen te observeren die snel van temperatuur veranderen of heel snel bewegen. Met deze apparatuur kunnen we die snelle temperatuurverandering of snelle beweging van het doel nu duidelijk zien.

Belangrijkste toepassingsgebieden voor warmtebeeldtechnologie

Warmtebeeldtechnologie wordt gebruikt in drie algemene toepassingsgebieden. Nutsbedrijven vertrouwen op grote schaal op deze technologie voor bijvoorbeeld midden- en hoogspanningsinstallaties
(bovenleidingen en aansluitingen) en onderdelen van onderstations (onderbrekers, schakelingen, transformatoren, condensators en spanningsregelaars).

Daarnaast wordt warmtebeeldtechnologie ook gebruikt voor spanningen van minder dan 1000 Volt, en dan met name voor ingebouwde apparatuur ter ondersteuning van industriële en commerciële activiteiten.

Het derde en tevens nieuwste toepassingsgebied is de woningsector. Woninginspecteurs en elektriciteits- en HVAC-onderhoudsbedrijven kopen en gebruiken thermografische apparatuur steeds vaker om de elektrische systemen van woningen te inspecteren en problemen hiermee op te lossen. De groei in deze sector is vooral te danken aan het feit dat IR-camera’s de afgelopen tien jaar steeds betaalbaarder zijn geworden.

Beschikbare warmtebeeldapparatuur voor elektriciens

Elektriciens kunnen kiezen uit allerlei verschillende warmtebeeldapparatuur, van camera’s met een lage resolutie voor zo’n € 400 tot camera’s met een hoge resolutie en een prijskaartje van meer dan € 40.000. De verschillende resoluties bepalen hoe dichtbij een gebruiker moet staan om een beeld van een doel vast te leggen. Daarnaast zijn er verschillende accessoires verkrijgbaar om de camera en de meettemperatuur aan te passen.

Wie op zoek is naar een instapmodel, kan bijvoorbeeld kiezen voor een opzetstuk voor een smartphone
(zowel voor iOS als Android), zoals de FLIR ONE Pro: een instrument met een Lepton-infraroodcamera met een lange golflente (LWIR) en een resolutie van 80 x 60 pixels.

Meer hoogwaardige warmtebeeldapparatuur, zoals de FLIR T1K, kan beelden tot wel 1024 x 768 pixels produceren. Dynamische scherpstelling, continue autofocus en een gebruiksvriendelijke interface met een ergonomische vormgeving en roterend optisch blok maken het makkelijker om op één dag meerdere inspecties uit te voeren en ook in lastige hoeken te scannen.

Een andere optie die onlangs op de markt verscheen, zijn meters die warmtebeeldtechnologie en elektrische meetfuncties combineren in één instrument voor inspecties, probleemoplossing en het stellen van diagnoses. Deze nieuwe meters kunnen spannings-, stroom- en millivoltmetingen verrichten terwijl ze ook een infraroodopname maken – allemaal met hetzelfde apparaat. Hierdoor beschikt een elektricien of technicus over meer informatie om tot een besluit te komen, kan de diagnose van een elektricien met beelden worden bevestigd en kan er bewijs van de probleemlocatie worden verstrekt. Door verschillende instrumenten tot één te combineren kost het minder tijd om een diagnose te stellen en kan een technicus sneller werken. Verder is de technicus beter in staat om problemen op te lossen en reparatie- of onderhoudswerkzaamheden uit te voeren.

Een voorbeeld hiervan is de FLIR DM285, met maar liefst 18 meetfuncties waaronder true-RMS
(kwadratisch gemiddelde), LoZ (lage impedantie) en contactloze spanning (NCV). Dit apparaat is ook voorzien van een thermokoppelaansluiting en biedt gebruikers de mogelijkheid om gelijktijdig thermische en elektrische metingen weer te geven. Deze combinatiemeter maakt gebruik van IGM™-warmtebeeldtechnologie (Infrared Guided Measurement) om gebruikers visueel te begeleiden naar de exacte locatie van een probleem.

Met warmtebeeldtechnologie kunnen echte problemen worden verholpen

Warmtebeeldtechnologie wordt overal ter wereld ingezet om een diagnose te stellen van problemen met elektrische systemen en deze vervolgens op te lossen. In de onderstaande afbeelding ziet u een grote lasdoos waarin één geleider warmer was dan de andere acht. Dankzij de gebruikte warmtebeeldcamera hoefden technici dit probleem niet in de doos zelf vast te stellen, maar was dit al mogelijk vanaf een afstand van 45 meter. Bovendien had dit ernstige probleem op geen enkele andere wijze kunnen worden vastgesteld.

Elektriciens profiteren van de mogelijkheid om warmte te visualiseren
Elektriciens hebben veel baat bij de mogelijkheid om warmte te ‘zien’ met de nieuwste warmtebeeldapparatuur, waarmee zij exact kunnen vaststellen wat het probleem is, waar het zich voordoet en hoe dit het beste kan worden verholpen.