用于完整的電氣故障檢測(cè)和診斷

紅外熱成像技術(shù)對(duì)于所有各種形狀和尺寸的電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)都是一種極其有用的診斷工具。但是為了確定為什么熱成像會(huì)顯示當(dāng)時(shí)的樣子，有時(shí)候還需要進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)量。

為什么會(huì)產(chǎn)生熱
基本的電力學(xué)的功率電阻公式解釋了設(shè)備功率與其產(chǎn)生的熱之間的關(guān)系。
電能（P）等于電流（I）的平方乘以電阻（R）：P = I2R。
如果電阻提高一點(diǎn)，電流就會(huì)成指數(shù)形式增加。所產(chǎn)生的熱量與流經(jīng)系統(tǒng)的電能量直接成正比。

例如：一條帶保險(xiǎn)的電氣連接的電阻為 8 歐姆，正常情況下流過(guò)的電流為 30A。這在環(huán)境室溫（大約 70 °F 到 80 °F）下會(huì)有紅外（IR）溫度。隨著用螺絲緊固的機(jī)械連接件會(huì)隨著時(shí)間不斷變松，整個(gè)線路的電阻會(huì)輕微提高（測(cè)得在若干毫歐姆之間），但是電流（單位安培）會(huì)平方計(jì)算的，因此會(huì)大大提高。其結(jié)果是溫度可能會(huì)高達(dá) 500°F。這種電流的顯著提高直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱藢?duì)整個(gè)金屬物理連接進(jìn)行加熱，更惡劣的情況下會(huì)直接產(chǎn)生露天電弧。

雪上加霜的是隨著產(chǎn)生的熱量增加，電阻也會(huì)升高，最終導(dǎo)致失控。
這種現(xiàn)象通常被稱為“熱失控?fù)舸保螂娀￠W光。熱量與電壓無(wú)關(guān)，是由電流顯著提高產(chǎn)生的，這可以輕易的超過(guò) 30,000°F。

測(cè)量電能質(zhì)量可以有何幫助
熱成像可能無(wú)法接近一些機(jī)架上的斷路器、電機(jī)繞組、轉(zhuǎn)子銅條、電機(jī)控制中心，以及深層配電盤上面的關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)。

通過(guò)分層了解電路和電氣分布上的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，您可以獲得更多有關(guān)電氣設(shè)備健康狀態(tài)的線索。

異常高電阻的連接隨著時(shí)間流逝會(huì)消耗大量的電能，每年可能達(dá)到幾千美元，而這沒(méi)有換回任何價(jià)值，特別是如果功率因數(shù)下降，更會(huì)造成電價(jià)提高。通過(guò)使用熱成像來(lái)檢測(cè)問(wèn)題，并使用電能質(zhì)量工具來(lái)計(jì)算功率或電流使用情況，您可以查出成本，以及潛在的可以節(jié)省開(kāi)支的地方。

  案例研究#1：電氣斷開(kāi)裝置上的熱失控
圖 1 給出了一個(gè)三極斷開(kāi)裝置上的一個(gè)過(guò)度磨損的合頁(yè)機(jī)構(gòu)的熱特性。圖2 給出了測(cè)得的該線路的耗電量。在該斷開(kāi)裝置上有進(jìn)行的功率測(cè)量顯示，在該線路的三相線路上有相當(dāng)大的不平衡。下表給出了記錄到供給該斷開(kāi)裝置的每相線路上（ABC）的電壓、電流和功率因數(shù)。可以很清楚的看到 C 相線路上的有電壓下降和電流的值屬性升高。而且，由于該線路阻抗的不穩(wěn)定特性，整體的功率因數(shù)非常低。在紅外相機(jī)清楚顯示了該情況的惡劣性和緊急性的同時(shí)，三相電能質(zhì)量表可以檢測(cè)出紅外掃描可能無(wú)法查出的問(wèn)題和異常。如果該斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的設(shè)備門沒(méi)有打開(kāi)，這個(gè)熱問(wèn)題應(yīng)該很可能已經(jīng)被忽視了。   圖 1結(jié)果更換了合頁(yè)機(jī)構(gòu)，重新裝設(shè)帶有新保險(xiǎn)的斷開(kāi)裝置。電流、電壓和發(fā)熱參數(shù)都回到合理值和平衡條件。 


  案例研究#2：飛行模擬器傳動(dòng)基座液壓泵電機(jī)
這是一個(gè)全傳動(dòng)飛行模擬器，使用了一個(gè)六個(gè)自由度的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)提供飛行模擬所需運(yùn)動(dòng)。該液壓系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成。液壓動(dòng)力裝置（HPU）和傳動(dòng)基座。傳動(dòng)系統(tǒng)由六個(gè)液壓執(zhí)行器構(gòu)成，它們始終支撐著飛行室，并且響應(yīng)輸入信號(hào)、移動(dòng)飛行室，在六個(gè)自由度上提供模擬飛行運(yùn)動(dòng)（提升、擺動(dòng)、直線方向波動(dòng)，以及在旋轉(zhuǎn)方向上滾動(dòng)、傾斜和偏航）。安裝在每個(gè)執(zhí)行器上的伺服閥從主機(jī)計(jì)算機(jī)接收電指令，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)每個(gè)執(zhí)行器。液壓動(dòng)力裝置包括一個(gè) 300 加侖的貯液器，用于傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè) 100 馬力的原線圈和一個(gè) 20 馬力的過(guò)濾器電機(jī)泵裝配件（并聯(lián)），以及一個(gè)具有三個(gè)過(guò)濾器的支管總成。具有兩條油路，一條用于傳遞動(dòng)力，另一條用于冷卻和過(guò)濾，兩條油路相互獨(dú)立。兩套系統(tǒng)共享一個(gè)貯液器，并安裝在同一個(gè)基座架上。模塊式設(shè)計(jì)使系統(tǒng)既可以作為一套設(shè)備，也可以作為獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)輸裝卸。電機(jī)泵裝置安裝在基座架上，為了達(dá)到無(wú)噪聲運(yùn)行采用了震動(dòng)隔離安裝方式，這樣也可以防止把震動(dòng)傳送到模擬器上。正常運(yùn)行條件正常條件下，熱成像測(cè)得這個(gè) TEFC 電機(jī)的外殼溫度大約在 102 °F 左右。在電機(jī)起動(dòng)器上采集到電能質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示三相線路非常平衡，都具有 8-10A 的電流，每相上都具有 470V 電壓。這些電機(jī)由 20A 的慢熔保險(xiǎn)保護(hù)，線路使用的是 #10 絞線。輔助電機(jī)泵液壓液通過(guò)精細(xì)的過(guò)濾、冷卻和傳輸系統(tǒng)返回到主儲(chǔ)液箱，以便再用于傳動(dòng)基座液壓缸。  液壓動(dòng)力裝置（HPU）


  案例研究#3：
熱（應(yīng)力）運(yùn)行條件當(dāng) TEFC 泵電機(jī)運(yùn)行在異常的溫?zé)釛l件下時(shí)，熱成像顯示了外殼溫度達(dá)到了大約 130 °F。在電機(jī)起動(dòng)器上采集到的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)顯示，三相線路上有嚴(yán)重的不平衡，在 C 相上有超過(guò)5倍高的電流。所有相序上的電壓在 298 到 245V 之間劇烈波動(dòng)。正常的線路電壓為 277V。經(jīng)過(guò)全面檢查和一些機(jī)械故障檢查發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)電磁閥損壞和一個(gè)電氣建立松脫共同造成了機(jī)箱溫度加熱條件。由于該線路上的電阻升高，而如前所述 P=I2*R 電流平方乘以電阻獲得功率，這導(dǎo)致了嚴(yán)重過(guò)熱。 


  案例研究#1：電氣斷開(kāi)裝置上的熱失控
采集到異常的電氣數(shù)據(jù)后，使用紅外相機(jī)進(jìn)行的快速檢查顯示，有一個(gè)軸承和軸變熱。電機(jī)軸上的壓力不平衡和磨損造成了電壓和電流不平衡，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致了內(nèi)部轉(zhuǎn)子條和繞組的不均勻磨損。更換了泵機(jī)的止端軸承，對(duì)電機(jī)軸重新進(jìn)行了激光對(duì)齊并進(jìn)行了潤(rùn)滑。工作溫度回到了環(huán)境溫度（90 °F），同時(shí)電流、電壓和功率因數(shù)也都穩(wěn)定到了正常度數(shù)，如下圖所示。