L'imagerie thermique permet d'identifier facilement les différences de température apparentes dans les circuits électriques triphasés industriels, par rapport à leurs conditions de fonctionnement normales. En comparant les différences de température des trois phases, les techniciens peuvent rapidement repérer les anomalies de fonctionnement sur chaque phase dues à un déséquilibre ou à une surcharge.
Un déséquilibre électrique est généralement dû à des charges de phase différentes, mais peut aussi provenir de problèmes d'équipement, comme des connexions à haute résistance. Un déséquilibre, même faible, de la tension d'alimentation d'un moteur entraîne un déséquilibre de courant beaucoup plus important, générant ainsi de la chaleur supplémentaire et réduisant le couple et le rendement. Un déséquilibre important peut faire sauter un fusible ou déclencher un disjoncteur, provoquant un fonctionnement monophasé et les problèmes associés, tels que la surchauffe et l'endommagement du moteur.
En pratique, il est pratiquement impossible d'équilibrer parfaitement les tensions entre les trois phases. Afin d'aider les opérateurs d'équipements à déterminer les niveaux de déséquilibre acceptables, la National Electrical Safety Administration (NESA) a publié les recommandations suivantes :
L'association des fabricants (NEMA) a élaboré des spécifications pour différents appareils. Ces normes de référence constituent un point de comparaison utile lors de la maintenance et du dépannage.
Que vérifier ?
Capturez des images thermiques de tous les tableaux électriques et autres points de connexion à forte charge, tels que les variateurs, les sectionneurs, les commandes, etc. En cas de températures élevées, suivez le circuit et examinez les branches et les charges associées.
Vérifiez les panneaux et autres connexions, capots retirés. Idéalement, les appareils électriques devraient être testés une fois chauds et en régime permanent, avec au moins 40 % de leur charge nominale. Ainsi, les mesures pourront être correctement évaluées et comparées aux conditions normales de fonctionnement.
Que faut-il rechercher ?
Une charge égale devrait se traduire par des températures égales. En cas de charge déséquilibrée, la ou les phases les plus chargées apparaîtront plus chaudes que les autres, en raison de la chaleur générée par la résistance. Cependant, une charge déséquilibrée, une surcharge, un mauvais contact et un problème d'harmoniques peuvent tous produire un phénomène similaire. La mesure de la charge électrique est nécessaire pour diagnostiquer le problème.
Un circuit ou une branche plus froide que la normale peut indiquer une défaillance d'un composant.
Il est recommandé d'établir un itinéraire d'inspection régulier incluant toutes les connexions électriques importantes. À l'aide du logiciel fourni avec la caméra thermique, enregistrez chaque image capturée sur un ordinateur et suivez vos mesures au fil du temps. Vous disposerez ainsi d'images de référence pour comparer avec les images ultérieures. Cette procédure vous permettra de déterminer si une zone chaude ou froide est anormale. Après les interventions correctives, de nouvelles images vous aideront à vérifier l'efficacité des réparations.
Qu’est-ce qui représente une « alerte rouge » ?
Les réparations doivent être effectuées en priorité selon la sécurité (c’est-à-dire en traitant les équipements présentant un risque pour la sécurité), puis en tenant compte de la criticité de l’équipement et de l’ampleur de l’élévation de température. NETA (International Electrical Society)
Les directives de l'Association de test suggèrent que des températures aussi faibles que 1 °C au-dessus de la température ambiante et 1 °C au-dessus de celles d'équipements similaires soumis à une charge similaire pourraient indiquer une défaillance possible qui justifie une enquête.
Les normes NEMA (NEMA MG1-12.45) interdisent le fonctionnement d'un moteur avec un déséquilibre de tension supérieur à 1 %. De fait, NEMA recommande de réduire la puissance nominale des moteurs fonctionnant avec un déséquilibre plus élevé. Les pourcentages de déséquilibre admissibles varient selon les équipements.
Les pannes de moteur sont une conséquence fréquente des déséquilibres de tension. Le coût total comprend le prix du moteur, la main-d'œuvre nécessaire à son remplacement, le coût des produits mis au rebut en raison d'une production irrégulière, les perturbations de la chaîne de production et le manque à gagner pendant l'arrêt de la ligne.
Actions de suivi
Lorsqu'une image thermique révèle qu'un conducteur est plus chaud que les autres composants d'une partie du circuit, il est possible qu'il soit sous-dimensionné ou surchargé. Vérifiez son calibre et la charge réelle pour déterminer la cause du problème. Utilisez un multimètre avec pince ampèremétrique, une pince ampèremétrique ou un analyseur de qualité de l'énergie pour contrôler l'équilibre du courant et la charge sur chaque phase.
Du côté de la tension, vérifiez les protections et les appareillages de commutation afin de détecter d'éventuelles chutes de tension. En général, la tension de ligne doit se situer à moins de 10 % de la tension nominale. La tension entre le neutre et la terre peut indiquer la charge de votre système ou la présence de courants harmoniques. Une tension entre le neutre et la terre supérieure à 3 % de la tension nominale doit faire l'objet d'investigations complémentaires. N'oubliez pas que les charges varient et qu'une phase peut soudainement présenter une chute de tension significative lors de la mise en service d'une charge monophasée importante.
Les chutes de tension aux bornes des fusibles et des interrupteurs peuvent également se manifester par un déséquilibre au niveau du moteur et une surchauffe à l'endroit précis du problème. Avant de conclure à l'identification de la cause, vérifiez les mesures de courant à l'aide d'une caméra thermique et d'un multimètre ou d'une pince ampèremétrique. Ni le circuit d'alimentation ni les circuits de dérivation ne doivent être chargés à leur limite maximale admissible.
Les équations de charge des circuits doivent également tenir compte des harmoniques. La solution la plus courante à la surcharge consiste à redistribuer les charges entre les circuits ou à gérer la mise en service des charges pendant le processus.
Grâce au logiciel associé, chaque problème détecté par la caméra thermique peut être consigné dans un rapport comprenant une image thermique et une image numérique de l'équipement. C'est la meilleure façon de communiquer les problèmes et de proposer des réparations.
Date de publication : 16 novembre 2021