Neue Technologie für Ortung und Reparatur
Wärmebildkameras bieten auch Elektrikern Vorteile
Wärme ist ein Nebenprodukt von elektrischen Schaltkreisen jeder Größe. Probleme in elektrischen Systemen führen fast immer zu einer erhöhten Wärmeproduktion. Zu den Aufgaben eines Elektrikers gehört es, festzustellen, ob ein Stromkreis bei angelegter Last ordnungsgemäß funktioniert oder ob ein Fehler vorliegt. Wenn Letzteres der Fall ist, müssen sie den heißen Bereich finden, in dem das Problem liegt.
Mit Wärmebildkameras können elektrische Systeme gefahrlos inspiziert werden.
Mit Wärmebildkameras können elektrische Systeme gefahrlos inspiziert werden.Bild: Flir Systems GmbH

Vor einigen Jahren ist eine neue Art der Infrarotthermografie auf den Markt gekommen, die auch als Wärmebildgebung bezeichnet wird. Bei dieser kontaktlosen Methode helfen Kameras Elektrikern und Wartungstechnikern, Probleme schneller und sicherer zu finden und zu beheben. Die neuesten Modelle kombinieren Wärmebildtechnik und elektrische Messfunktionen zu einem Inspektions-, Fehlerbehebungs- und Diagnosetool, das die Arbeit beschleunigt und umfassende Informationen für die Reparatur liefert.

Methoden zur Inspektion und Analyse

Früher konnten Elektriker elektrische Systeme nur mithilfe von praktischen Tests inspizieren und analysieren – aus Sicherheitsgründen in der Regel bei abgestelltem Strom. Normalerweise benutzen sie Prüfgeräte und -werkzeuge, um Messleistungen anzuschließen und so festzustellen, ob Probleme vorliegen. Oft kommen dabei kontaktbasierte Messmethoden mit Thermoelementen zum Einsatz, die eine temperaturabhängige Spannung erzeugen, von der sich die Wärme ableiten lässt. Mit diesen traditionellen Wartungs- und Inspektionsverfahren können Elektriker jedoch nicht alle möglichen Probleme erkennen, sondern müssen jeden einzelnen Anschluss separat prüfen. Die Methode garantiert nicht, dass alle wärmebezogenen Probleme gelöst werden, weil durch das Abschalten des Stroms keine Last mehr anliegt. Man kann zwar messen, ob ein Stromkreis überlastet ist, doch bei abgeschaltetem Strom lässt sich nicht sicher sagen, ob der Fehler im Stromkreis wirklich behoben wurde. In den letzten Jahren haben Elektriker auch begonnen, Spot-Strahlungsmesser zu nutzen. Die kleinen, kontaktlosen Handgeräte können auf ein Ziel gerichtet werden, um dessen Temperatur zu messen. Sie liefern akzeptable Messwerte innerhalb bestimmter Grenzen, aber keine visuellen Bilder. Besser als direkte Messungen und Strahlungsmessungen ist die Wärmebildtechnik. Sie erkennt die von einem Objekt abgegebene Infrarotenergie, konvertiert sie in Temperaturangaben und zeigt auf einem Thermogramm die Temperaturverteilung an. Da jedes Objekt mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts Infrarotstrahlung abgibt, kann die Umgebung mittels Thermografie mit oder ohne sichtbare Beleuchtung gesehen werden. Die Wärmebildtechnik bietet Elektrikern deutlich mehr Möglichkeiten für die Analyse, Empfehlung und Diagnose. Mit einer Wärmebildkamera lässt sich feststellen, ob Anschlüsse eines Leistungsschalters lose sind, eine zu hohe Last anliegt oder Probleme mit den Kontakten vorliegen. So können Elektriker den Fehler lokalisieren und beheben und anschließend mit der Wärmebildkamera ein weiteres Bild aufnehmen, um zu bestätigen, dass das Problem gelöst wurde. Früher war es schwer, Kunden glaubhaft zu versichern, dass ein Problem wirklich beseitigt wurde. Heutzutage zeigen viele Elektriker ihren Kunden überzeugende Vorher-Nachher-Bilder. Mithilfe von Wärmebildkameras können unterschiedlichste elektrische Geräte von Transformatoren, Schaltanlagenkomponenten, Trennschaltern und Lasttrennschalter mit und ohne Sicherung über Leiter, Anschlüsse, Schaltschütze, Leitungskanäle (offen und geschlossen), Verteiler- und Abzweigdosen bis hin zu Motoren überprüft werden.

Wärmebildtechnik wird von Versorgungsunternehmen, in geschlossenen industriellen/gewerblichen Anlagen und für die Inspektion von Wohngebäuden und elektrischen Anlagen genutzt.
Wärmebildtechnik wird von Versorgungsunternehmen, in geschlossenen industriellen/gewerblichen Anlagen und für die Inspektion von Wohngebäuden und elektrischen Anlagen genutzt. Bild: Flir Systems GmbH

Vorteile der Wärmebildtechnik

Mit Wärmebildkameras können Elektriker und Elektrotechniker Wärme darstellen, die für das bloße Auge nicht sichtbar ist. Dies bietet drei wesentliche Vorteile:

  • Zum einen handelt es sich um einen kontaktlosen Ansatz. Das bedeutet, dass elektrische Geräte nicht berührt werden müssen, um festzustellen, ob die Betriebstemperatur über dem Normalbereich liegt.
  • Zweitens können Elektriker Wärmebildkameras nutzen, um ihren Kunden zu zeigen, wie gravierend ein elektrisches Problem ist. Infrarotkameras erzeugen ein Bild, das einem visuellen Foto ähnelt. Viele Modelle liefern sogar zusätzlich ein visuelles Bild, das zu Vergleichszwecken neben dem Wärmebild angezeigt werden kann. So kann man seinen Kunden ganz einfach zeigen, wo sich das mögliche Problem befindet und wie es aussieht.
  • Der dritte Vorteil besteht darin, dass Wärmebilder in Echtzeit erzeugt werden können. Dadurch können Elektriker elektrische Geräte während des Aufwärm- und Startvorgangs, während des Betriebs unter Normalbedingungen und beim Abkühlen beobachten und analysieren. Auch sich schnell bewegende Zielobjekte können betrachtet werden, da die Aufzeichnungsgeschwindigkeit (FPS) ebenfalls optimiert wurde. Kameras, die mit einer höheren Bildrate aufzeichnen, eignen sich auch für Ziele, deren Temperatur sich rasch verändert oder die sich sehr schnell bewegen.

Hauptanwendungsbereiche

Wärmebilder kommen vor allem in drei Bereichen zum Einsatz. Versorgungsunternehmen benötigen sie u.a. für Mittel- und Hochspannungsanlagen (Freileitungen und -anschlüsse) sowie für Unterwerkanlagen (Trennschalter, Schalter, Transformatoren, Kondensatoren und Spannungsregler). Die Wärmebildtechnik kommt auch bei einer Spannung unter 1.000V zum Einsatz, zumeist bei geschlossenen Geräten, die industrielle und gewerbliche Tätigkeiten unterstützen. Die dritte und neueste Kategorie ist der Wohnimmobilienbereich. Immer mehr Wohnungsinspektoren sowie Elektro- und HLK-Wartungsfirmen erwerben Thermografiegeräte für die Inspektion und Fehlerdiagnose von elektrischen Systemen in Wohngebäuden. Das Wachstum in diesem Markt ist darauf zurückzuführen, dass die Kosten für IR-Kameras in den letzten zehn Jahren gesunken sind.

Wärmebilder zeigen Elektrikern Wärme, die für das bloße Auge nicht sichtbar ist.
Wärmebilder zeigen Elektrikern Wärme, die für das bloße Auge nicht sichtbar ist. Bild: Flir Systems GmbH

Angebot an Wärmebildgeräten

Es gibt ein breites Angebot an Thermografiegeräten für Elektriker, das von Kameras mit geringer Auflösung für rund 400US$ bis hin zu hochauflösenden Modellen zum Preis von mehr als 40.000US$ reicht. Von der Auflösung der Wärmebilder hängt es ab, wie nah man an ein Ziel herantreten muss und welches Zubehör für die Anzeige und Anpassung von Kamera und Temperaturmessung verfügbar ist. Im unteren Preissegment handelt es sich um Aufsteckgeräte, die einfach an ein Smartphone angeschlossen werden. Die Flir One Pro z.B. ist mit dem LWRI-Kameramodul Lepton mit einer Auflösung von 80×60Pixeln ausgestattet. Komplexere Wärmebildtechnik wie die Flir T1K erzeugen Bilder mit bis zu 1.024×768Pixeln. Dynamische Fokussteuerung, kontinuierlicher Autofokus und eine benutzerfreundliche Schnittstelle mit ergonomischem Design sowie ein drehbarer optischer Block ermöglichen mehrere Inspektionen an einem Tag und das Prüfen aus schwierigen Winkeln. Eine weitere Option, die seit Kurzem auf dem Markt erhältlich ist, sind Messgeräte, die Wärmebildtechnik mit elektrischen Messfunktionen in einem einzigen Prüf-, Fehlerlokalisierungs- und Diagnoseinstrument vereinen. Sie können nicht nur Spannung, Stromstärke und Spannungsabfälle messen, sondern auch Infrarotbilder aufnehmen. So erhalten Elektriker und Techniker fundierte Informationen für die Entscheidungsfindung, Bilder zur Bestätigung der Diagnose und anschauliche Nachweise, die zeigen, wo die Probleme liegen. Durch die Kombination mehrerer Geräte in einem Tool werden Probleme schneller diagnostiziert und dadurch wertvolle Zeit gespart. Außerdem können Techniker Fehlerdiagnosen, Reparaturen und Wartungsarbeiten noch fachmännischer ausführen. Ein Beispiel hierfür ist die DM285 mit 18 Messfunktionen, darunter True-RMS (Root Mean Square), LoZ (Low Impedance) und berührungslose Spannungsprüfung (NCV). Zudem verfügt das Gerät über einen Thermoelement-Messfühlereingang und erlaubt die gleichzeitige Anzeige von thermischen und elektrischen Messwerten. Das kombinierte Messgerät nutzt die infrarotgesteuerte Wärmebildtechnologie IGM (Infrared Guided Measurement), um den Benutzer visuell zum genauen Ort des jeweiligen Problems zu führen.

Wärmebildtechnik löst echte Probleme

Die Wärmebildtechnik wird auf der ganzen Welt eingesetzt, um Probleme in elektrischen Systemen zu diagnostizieren und zu lösen. Thermografiegeräte, die Wärme sichtbar machen, bieten umfassende Vorteile für Elektriker. Sie zeigen, worin das Problem besteht, wo genau es liegt und wie man es am besten behebt.

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