قياس درجة حرارة عدم التلامس أثناء تشغيل المعدات الكهربائية
تعمل جميع الأجهزة الكهربائية عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلالها ، مما يزيد من تسخين الأسلاك والمعدات. في هذه الحالة ، أثناء التشغيل العادي ، يتم إنشاء توازن بين زيادة درجة الحرارة وإزالة جزء منها في البيئة.
إذا كانت جودة التلامس معيبة ، تتدهور ظروف التدفق الحالية وترتفع درجة الحرارة ، مما قد يؤدي إلى حدوث عطل. لذلك ، في الأجهزة الكهربائية المعقدة ، وخاصة المعدات عالية الجهد لشركات الطاقة ، يتم إجراء مراقبة دورية لتسخين الأجزاء الحية.
بالنسبة للأجهزة عالية الجهد ، يتم إجراء القياسات بطريقة عدم الاتصال على مسافة آمنة.
مبادئ قياس درجة الحرارة عن بعد
كل جسم مادي له حركة من الذرات والجزيئات التي تصاحبها انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية… تؤثر درجة حرارة الجسم على شدة هذه العمليات ، ويمكن تقدير قيمتها من خلال قيمة التدفق الحراري.
يعتمد قياس درجة حرارة عدم التلامس على هذا المبدأ.
تسمى أجهزة قياس درجة الحرارة ، التي تقيسها بالأشعة تحت الحمراء ، موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أو اسمها المختصر «البيرومترات».
من أجل تشغيلها بدقة ، من المهم تحديد نطاق القياس بشكل صحيح على مقياس الموجات الكهرومغناطيسية ، والتي تبلغ مساحتها حوالي 0.5-20 ميكرون.
العوامل المؤثرة على جودة القياس
يعتمد خطأ البيرومترات على عدد من العوامل:
- يجب أن يكون سطح المنطقة المرصودة للكائن في منطقة المراقبة المباشرة ؛
- الغبار والضباب والبخار والأشياء الأخرى بين مستشعر الحرارة ومصدر الحرارة يضعف الإشارة ، وكذلك آثار الأوساخ على البصريات ؛
- تؤثر بنية وحالة سطح الجسم الذي تم فحصه على شدة تدفق الأشعة تحت الحمراء وقراءات مقياس الحرارة.
هل يفسر العامل الثالث الرسم البياني للتغيير في الابتعاثية؟ من الطول الموجي.
يوضح خصائص بواعث الأسود والرمادي واللون.
تُؤخذ قدرة الأشعة تحت الحمراء لمادة سوداء كأساس لمقارنة المنتجات الأخرى وتساوي 1. معاملات جميع المواد الحقيقية الأخرى ФR تصبح أقل من 1.
في الممارسة العملية ، تقوم البيرومترات بتحويل إشعاع الأشياء الحقيقية إلى معلمات الباعث المثالي.
يتأثر القياس أيضًا بما يلي:
-
الطول الموجي لطيف الأشعة تحت الحمراء الذي يتم القياس به ؛
-
درجة حرارة مادة الاختبار.
كيف يعمل مقياس درجة حرارة عدم التلامس
وفقًا لطريقة إخراج المعلومات ومعالجتها ، تنقسم أجهزة التحكم عن بعد في تسخين السطح إلى:
-
البيرومترات.
-
أجهزة التصوير الحرارية.
جهاز البيرومتر
تقليديا ، يمكن تقديم تكوين هذه الأجهزة كتلة بكتلة:
-
مستشعر الأشعة تحت الحمراء مع نظام بصري ودليل ضوء عاكس ؛
-
دائرة إلكترونية تقوم بتحويل الإشارة المستقبلة ؛
-
عرض يوضح درجة الحرارة ؛
-
زر الطاقة.
يتم تركيز تدفق الإشعاع الحراري بواسطة نظام بصري وتوجيهه بواسطة المرايا إلى جهاز استشعار للتحويل الأولي للطاقة الحرارية إلى إشارة كهربائية بقيمة جهد تتناسب مع الأشعة تحت الحمراء.
يحدث التحويل الثانوي للإشارة الكهربائية في الجهاز الإلكتروني ، وبعد ذلك تعرض وحدة القياس والإبلاغ المعلومات على الشاشة ، كقاعدة عامة ، في شكل رقمي.
للوهلة الأولى ، يبدو أن المستخدم يحتاج إلى قياس درجة حرارة جسم بعيد:
-
قم بتشغيل الجهاز بالضغط على الزر ؛
-
تحديد الشيء الذي سيتم التحقيق فيه ؛
-
خذ ترسيبا.
ومع ذلك ، من أجل القياس الدقيق ، من الضروري ليس فقط مراعاة العوامل التي تؤثر على القراءات ، ولكن أيضًا اختيار المسافة الصحيحة للكائن ، والتي يتم تحديدها من خلال الدقة البصرية للجهاز.
للبيرومترات زوايا مشاهدة مختلفة ، يتم تحديد خصائصها ، من أجل راحة المستخدمين ، للعلاقة بين المسافة إلى كائن القياس ومنطقة تغطية السطح المتحكم فيه. كمثال ، تُظهر الصورة نسبة 10: 1.
نظرًا لأن هذه الخصائص تتناسب طرديًا مع بعضها البعض ، فمن أجل القياس الدقيق لدرجة الحرارة ، من الضروري ليس فقط توجيه الجهاز بشكل صحيح إلى الكائن ، ولكن أيضًا اختيار المسافة لاختيار منطقة المنطقة المقاسة.
سيقوم النظام البصري بعد ذلك بمعالجة تدفق الحرارة من السطح المطلوب دون النظر في تأثير الإشعاع من الأجسام المحيطة.
لهذا الغرض ، تم تجهيز نماذج محسّنة من البيرومترات بتسميات ليزر تساعد في توجيه المستشعر الحراري إلى الكائن وتسهيل تحديد مساحة السطح المرصود. يمكن أن يكون لديهم مبادئ تشغيل مختلفة ولديهم دقة استهداف مختلفة.
يشير شعاع ليزر واحد فقط تقريبًا إلى موقع مركز المنطقة الخاضعة للرقابة ويجعل من الممكن تحديد حدودها بشكل غير دقيق. يتم إزاحة محوره بالنسبة إلى مركز النظام البصري البيرومتر. هذا يقدم خطأ اختلاف المنظر.
الطريقة المحورية خالية من هذا العيب - يتزامن شعاع الليزر مع المحور البصري للجهاز ويشير بدقة إلى مركز المنطقة المقاسة ، لكنه لا يحدد حدودها.
يتم توفير إشارة إلى أبعاد المنطقة الخاضعة للرقابة في مؤشر الهدف بشعاع ليزر مزدوج ... ولكن على مسافات صغيرة من الكائن ، يُسمح بحدوث خطأ بسبب التضييق الأولي لمنطقة الحساسية. هذا العيب واضح جدا مع العدسات ذات البعد البؤري القصير.
تعمل تسميات الليزر المتقاطعة على تحسين دقة البيرومترات المزودة بعدسات ذات تركيز قصير.
يسمح لك شعاع ليزر دائري واحد بتحديد منطقة المراقبة ، ولكنه يحتوي أيضًا على اختلاف المنظر ويبالغ في تقدير قراءات الجهاز على مسافات قصيرة.
يعمل محدد الليزر الدائري الدقيق بشكل أكثر موثوقية ويخلو من جميع عيوب التصميمات السابقة.
تعرض البيرومترات معلومات درجة الحرارة باستخدام طريقة عرض نصية رقمية يمكن استكمالها بمعلومات أخرى.
جهاز عزل حراري
تصميم أجهزة قياس درجة الحرارة هذه يشبه تصميم البيرومترات. لديهم دائرة كهربائية هجينة كعنصر استقبال لتيار الأشعة تحت الحمراء.
يظهر في الصورة جهاز استقبال جهاز تصوير حراري بدائرة هجينة.
تتيح لك الحساسية الحرارية لأجهزة التصوير الحرارية القائمة على أجهزة الكشف عن المصفوفة قياس درجة الحرارة بدقة تبلغ 0.1 درجة. ولكن يتم استخدام هذه الأجهزة ذات الدقة العالية في الرسم الحراري للمنشآت الثابتة المختبرية المعقدة.
يتم تنفيذ جميع طرق العمل باستخدام جهاز تصوير حراري بنفس الطريقة التي يتم بها استخدام البيرومتر ، ولكن يتم عرض صورة للمعدات الكهربائية على شاشتها ، معروضة بالفعل في سلسلة ألوان منقحة ، مع مراعاة حالة تسخين جميع الأجزاء.
بجانب الصورة الحرارية يوجد مقياس لتحويل الألوان إلى مسطرة درجة حرارة.
عند مقارنة أداء البيرومتر وجهاز التصوير الحراري ، يمكنك ملاحظة الفرق:
-
يحدد البيرومتر متوسط درجة الحرارة في المنطقة التي يلاحظها ؛
-
يسمح لك المصور الحراري بتقييم تسخين جميع العناصر المكونة الموجودة في المنطقة التي يراقبها.
ميزات تصميم عدادات درجة الحرارة غير المتلامسة
يتم تمثيل الأجهزة الموضحة أعلاه بنماذج متحركة تسمح بقياسات درجة حرارة متسقة في العديد من أماكن تشغيل المعدات الكهربائية:
-
مدخلات الطاقة ومحولات ومفاتيح القياس ؛
-
ملامسات الفواصل التي تعمل تحت الحمل ؛
-
مجموعات أنظمة الحافلات وأقسام المفاتيح ذات الجهد العالي ؛
-
في أماكن توصيل أسلاك خطوط الكهرباء العلوية وغيرها من أماكن تبديل الدوائر الكهربائية.
ومع ذلك ، في بعض الحالات عند إجراء العمليات التكنولوجية على المعدات الكهربائية ، لا تكون هناك حاجة إلى تصميمات معقدة لعدادات درجة الحرارة غير الملامسة ، ومن الممكن تمامًا التعامل مع النماذج البسيطة المثبتة بشكل دائم.
مثال على ذلك هو طريقة قياس مقاومة لف دوار المولد عند العمل مع دائرة إثارة مقوم. نظرًا لأنه يتم تحفيز مكونات التيار المتردد الكبيرة فيه ، يتم التحكم في تسخينه بشكل مستمر.
يتم إجراء قياس وعرض درجة الحرارة عن بعد في ملف الإثارة على دوار دوار. يقع المستشعر الحراري بشكل دائم في منطقة التحكم الأكثر ملاءمة ويدرك الأشعة الحرارية الموجهة نحوه. يتم إخراج الإشارة التي تتم معالجتها بواسطة الدائرة الداخلية إلى جهاز عرض المعلومات ، والذي قد يكون مزودًا بمؤشر ومقياس.
المخططات القائمة على هذا المبدأ بسيطة نسبيًا وموثوقة.
حسب الغرض ، يتم تقسيم البيرومترات وأجهزة التصوير الحراري إلى أجهزة:
-
درجة حرارة عالية ، مصممة لقياس الأجسام الساخنة جدًا ؛
-
درجة حرارة منخفضة ، قادرة على التحكم في تبريد الأجزاء أثناء التجميد.
يمكن تجهيز تصميمات البيرومترات الحديثة وأجهزة التصوير الحراري بأنظمة الاتصالات ونقل المعلومات من خلالها حافلة RS-232 مع أجهزة الكمبيوتر البعيدة.