Les caméras thermiques sont un outil extrêmement efficace pour tester les systèmes électriques afin de détecter les dommages aux composants, la chaleur excessive et de s’assurer de l’efficacité globale du système. Elles peuvent être utilisées partout, des installations domestiques aux tests à l’intérieur de systèmes industriels complexes, ce qui en fait un outil de test incroyablement polyvalent.

Depuis nos appareils électriques courants jusqu’aux systèmes électriques complexes qui font fonctionner des machines industrielles, tout dépend de ses composants et de l’introduction sûre de l’électricité dans le système pour fonctionner efficacement. La défaillance d’un composant ou le fonctionnement inefficace d’un système électrique peut s’avérer coûteux en raison de la quantité d’énergie excédentaire consommée, et peut également rendre l’utilisation d’un système électrique de plus en plus dangereuse.

Il est donc de la plus haute importance de tester régulièrement les systèmes électriques, en particulier lorsque les temps d’arrêt ou les coûts de fonctionnement excessifs peuvent s’avérer extrêmement coûteux pour l’organisation. Le contrôle régulier des composants peut impliquer l’utilisation d’outils conventionnels tels que des multimètres et d’autres équipements de contrôle électrique, mais ceux-ci sont généralement beaucoup plus complexes à utiliser et nécessitent la réalisation de tests approfondis. Cela signifie que l’on peut perdre beaucoup de temps à tester des composants qui sont parfaitement en bon état, ce qui, là encore, peut s’avérer coûteux.

En comparaison, l’utilisation d’un système d’imagerie thermique est rapide, facile et nécessite peu d’efforts de la part de l’utilisateur. Nous reviendrons plus tard sur les avantages de l’utilisation de ces dispositifs, mais il est important que vous compreniez comment fonctionnent les caméras thermiques avant d’approfondir les applications des caméras thermiques électriques.

Si vous êtes novice en matière de thermographie, il est extrêmement important de comprendre exactement ce que sont ces appareils et comment ils fonctionnent. Pour simplifier, une caméra thermique enregistre l’intensité du rayonnement dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique et la convertit directement en une image visible. En termes plus simples, cela signifie qu’une caméra thermique détecte la lumière IR (qui est totalement invisible pour les humains) et utilise cette information pour afficher une image qui montre les différentes températures d’un environnement.

Mais qu’est-ce que la lumière infrarouge ? En fait, la lumière infrarouge s’exprime principalement par un rayonnement infrarouge qui est émis sous forme de chaleur par un objet. Tout, depuis notre propre corps jusqu’aux objets de base qui nous entourent, émet en permanence un rayonnement IR. La caméra thermique est capable de capter cette distribution (communément appelée « émissivité ») et de montrer les différences de température dans un environnement sous la forme d’une image thermique. Même les objets extrêmement froids, comme un bloc de glace ou un glaçon, émettent toujours un rayonnement infrarouge.

Les caméras thermiques sont capables d’utiliser l’énergie infrarouge émise par les objets et de la convertir directement en image. Pour ce faire, l’optique de la caméra focalise la lumière infrarouge sur un détecteur infrarouge. Cette information est ensuite envoyée à l’électronique du capteur pour le traitement de l’image, qui traduit l’information détectée en une image où chaque pixel représente une mesure de température. En fonction du nombre de pixels pouvant être affichés par la caméra, cela permet à l’utilisateur d’obtenir des mesures complètes de la température dans une zone, avec l’avantage supplémentaire de ne pas être en contact avec une surface.

Les avantages de l’utilisation de systèmes d’imagerie thermique dans les applications électriques sont considérables. Comme nous l’avons brièvement mentionné précédemment, la caméra thermique excelle dans cet environnement en tant qu’outil de maintenance préventive, permettant aux utilisateurs d’effectuer des diagnostics de température sur des machines critiques sans avoir à effectuer de mesures à l’aide de thermomètres conventionnels.

C’est très bien, mais les caméras thermiques présentent également un certain nombre d’autres avantages qui peuvent s’avérer utiles dans l’industrie électrique. Il s’agit notamment d’interfaces et d’une conception faciles à utiliser, d’images complètes de la zone de test, de diagnostics rapides et faciles des problèmes, de mesures complètes de la température, du stockage des images et des vidéos, du calcul de ce qui doit être réparé sans effectuer de tests approfondis et d’un gain de temps et d’argent en évitant de perdre du temps avec d’autres procédures de test.

Les images suivantes montrent comment les problèmes électriques peuvent être repérés à l’aide d’une caméra thermique :

Comme on peut le voir sur ces images, les applications mal installées ou les composants endommagés produisent généralement une quantité excessive de chaleur. La coloration blanche que vous pouvez voir sur ces images indique que ces sections de l’image sont extrêmement chaudes, ce qui montre que quelque chose ne fonctionne pas correctement dans le système. Si une caméra thermique n’était pas utilisée dans ce cas, ces problèmes pourraient passer complètement inaperçus ou nécessiter des tests approfondis du système pour trouver le problème. Une caméra thermique détecte simplement le problème en quelques secondes et stocke l’image pour une consultation ultérieure.

La couleur d’un objet sur une image thermique est déterminée par la chaleur globale de l’objet. Le blanc est évidemment la partie la plus chaude de l’image, mais les violets/bleus ternes montrent des objets qui ne produisent pas beaucoup de rayonnement IR. Dans l’image du milieu ci-dessus, vous pouvez clairement voir que deux autres fusibles du même système fonctionnent correctement, alors que le troisième ne fonctionne pas en raison de son importante émission de chaleur.

Vous avez besoin de tester l’intérieur de panneaux électriques, mais vous avez du mal à le faire parce que vous devez mettre le système hors tension ? Les caméras thermiques sont un outil beaucoup plus efficace pour mesurer ces dispositifs et elles peuvent être utilisées en combinaison avec des fenêtres infrarouges (IR) pour mesurer l’intérieur des panneaux électriques sans qu’il soit nécessaire d’ouvrir le panneau en premier lieu.

Cela améliore considérablement les tests, car le panneau en question peut être testé alors qu’il est réellement actif. Les tests effectués à l’aide d’une caméra thermique et d’une fenêtre IR sont donc rapidement adoptés par les grandes entreprises dans le cadre de leurs programmes de maintenance.

Bien sûr, si une fenêtre IR n’est pas une solution possible, il est toujours possible d’utiliser une caméra thermique pour évaluer les composants internes du panneau électrique lorsque le système est mis hors tension et ouvert en toute sécurité. Si des problèmes sont présents dans les composants à l’intérieur du panneau, ce composant endommagé émettra probablement un excès de chaleur ; une caméra thermique est capable de détecter cette distribution de chaleur et d’afficher le problème sous la forme d’un point chaud thermique.

Chaque jour, des millions de personnes empruntent les métros de Delhi. La Delhi Metro Rail Corporation (DMRC) veille à ce qu’ils arrivent tous à temps à destination. Orientée vers le service et soucieuse de ses clients : telle est la raison d’être de la DMRC. Afin de maintenir le réseau de métro en état de marche à tout moment, la DMRC utilise des caméras thermiques FLIR.

Le métro de Delhi est un système de transport rapide desservant Delhi, Gurgaon, Noida et Ghaziabad dans la région de la capitale nationale de l’Inde. Le réseau se compose de six lignes d’une longueur totale de 189,63 kilomètres et de 142 stations, dont 35 sont souterraines. Il combine des lignes surélevées, des lignes à niveau et des lignes souterraines, et utilise du matériel roulant à écartement large et à écartement standard. Le métro de Delhi est construit et exploité par la Delhi Metro Rail Corporation Limited (DMRC). Le métro accueille en moyenne 1,8 million de voyageurs par jour et la DMRC assure environ 2 700 trajets quotidiens entre 6 heures et 23 heures, avec un intervalle de 2 minutes et 30 secondes entre les trains aux heures de pointe.

Maintenance prédictive par imagerie thermique

Ce réseau de grande taille et très sollicité doit être bien entretenu afin d’éviter qu’il ne s’use en raison de son utilisation intensive, ce qui causerait des désordres pour des millions de navetteurs. C’est pourquoi les équipes de maintenance utilisaient déjà des caméras thermiques dans le cadre du programme de maintenance prédictive. D’une manière générale, tous les équipements et composants électroniques chauffent avant de tomber en panne. Ces problèmes potentiels apparaissent clairement sur une image thermique. En détectant cette hausse de température à un stade précoce à l’aide des caméras thermiques FLIR, les équipes de maintenance peuvent planifier les réparations et prévenir les pannes et les temps d’arrêt coûteux. À cette fin, tous les composants du réseau ferroviaire sont régulièrement inspectés par les équipes de maintenance à l’aide d’une caméra thermique FLIR E50. Ces inspections périodiques jouent un rôle crucial dans le programme de maintenance préventive de la DMRC.

Installation d’une caméra thermique

Lorsque des problèmes sont apparus récemment sur le réseau ferroviaire du métro, entraînant d’énormes retards, DMRC a soupçonné que le problème était dû aux isolateurs de section. L’équipe de maintenance de DMRC a donc installé l’une de ses caméras thermiques FLIR E50 dans un boîtier de protection IP66 avec une fenêtre infrarouge au germanium pour surveiller la section problématique pendant toute une journée de travail. Protégée des conditions météorologiques défavorables par le boîtier de protection, la caméra thermique FLIR E50 a pu enregistrer en toute sécurité le rayonnement infrarouge émis par les isolateurs de la section et fournir des images thermiques dont chaque pixel correspond à une mesure de température sans contact.

La sortie vidéo composite de la caméra thermique FLIR E50 a été reliée à un enregistreur vidéo numérique (DVR) d’une capacité d’un téraoctet afin d’enregistrer les données. Après avoir surveillé les isolateurs de section pendant une heure, le système écrit un fichier vidéo. Ces fichiers vidéo horaires ont été utilisés pour corréler les hausses temporaires de température avec l’heure de la journée, la charge du réseau et d’autres facteurs afin de déterminer la cause du problème.

Les causes trouvées dans les données thermiques

L’installation de l’enceinte de protection avec la caméra thermique et le DVR a été réalisée par le distributeur de produits FLIR M/s NNK International et le personnel de DMRC. L’installation a été réalisée pendant la nuit afin de ne pas gêner les usagers du métro.

Des tests ont été effectués sur des sites où les problèmes étaient graves et les résultats ont été enregistrés lorsque le pantographe passait devant les isolateurs de section. Il a été observé que des facteurs tels que la charge du système et les conditions environnementales jouaient un rôle important dans la détérioration des isolateurs de section. Pour mieux cerner le problème, une caméra thermique a été utilisée pour surveiller les cas où la température des isolateurs de section dépassait un seuil préalablement fixé.

L’analyse minutieuse des données thermiques a permis à la DMRC de prendre les mesures qui s’imposaient. Ces informations thermiques ont également aidé la DMRC à vérifier la redondance de son système dans différentes conditions météorologiques et de charge, afin d’assurer de meilleurs services à ses usagers.

Qu’est-ce qu’un isolateur de section ?

Les isolateurs de section sont utilisés sur le système de lignes aériennes (structure caténaire) des chemins de fer pour isoler et séparer électriquement des sections en vue d’une maintenance sans avoir à mettre l’ensemble du système hors tension. Le système de lignes aériennes est divisé en parties séparées électriquement, appelées sections. Les isolateurs de section sont également très utilisés pour les changements de ligne et peuvent être utilisés conjointement pour isoler des sections dans des phases séparées alimentées par différentes sous-stations d’alimentation.