Принцип роботи електроприладу заснований на русі електричного струму, який попутно виробляє нагрів провідників і апаратів. Якщо експлуатаційний режим в нормі, то встановлюється температурний баланс між надходженням тепла від провідників і відведенням його в зовнішнє середовище.
При ослабленні контактів проводів опір мережі електричного струму збільшується, це тягне за собою підвищення температури, що часто призводить до виникнення несправності. Саме тому проводиться постійний контроль температури струмоведучих елементів в електротехнічному обладнанні високовольтних підстанцій та інших об'єктів енергетики.
Традиційні методи контролю температури тут неприйнятні, тому застосовується дистанційне вимірювання температури, без установки контактних приладів.
Принципи безконтактного вимірювання температури
У будь-якому фізичному об'єкті здійснюється переміщення частинок атомів і супроводжується утворенням електромагнітних хвиль. Температура безпосередньо впливає на інтенсивність протікання процесів, станом інтенсивності можна визначити кількість тепла, що виділяється. Це і є основа безконтактних вимірювань температури.
Тепловий об'єкт з температурою «Х» віддає тепловий потік (інфрачервоне випромінювання) в навколишнє середовище в кількості «В», який буде прийнятий віддаленим датчиком тепла. Внутрішня схема датчика перетворює отриману інформацію в потрібну (температуру) і відображає на екрані приладу. Прилади дистанційного виміру температури за допомогою інфрачервоного випромінювання - це пірометри. Для точного відображення результатів вимірів необхідно чітко встановити межі шкали електромагнітних хвиль. Орієнтовно - нижня межа 0,5 і верхній 20 мкм. Пірометр безконтактний - інфрачервоний термометр.
Вплив зовнішніх причин на точність вимірювань
Точність показань пірометрів залежить від декількох причин:
- поверхню спостережуваного ділянки обладнання повинна перебувати в прямої видимості;
- запиленість, водяні пари і туман на шляху між джерелом випромінювання і приймають датчиком роблять сигнал більш слабким, як і забруднення на приймальному пристрої;
- сам спостережуваний ділянку своєю структурою і станом впливає певним чином на щільність інфрачервоного випромінювання і, як наслідок, на відображення температури.
Вплив останньої причини пояснює графік залежності поправочний коефіцієнт від довжини хвилі. Графік відображає показники джерел випромінювання чорного і кольорового відтінків. Основою для порівнювання інфрачервоного випромінювання служить чорний колір, він прийнятий за одиницю. Коефіцієнти всіх інших можуть бути тільки менше одиниці.
Вплив на точність термометра багатодітній родині і:
- довжина хвилі інфрачервоного випромінювання, на якій проводиться вимірювання;
- температура спостерігається ділянки.
Пристрій безконтактних вимірювачів - пірометрів
Безконтактні вимірювачі температури за методом роботи з інформацією можуть бути двох типів: пірометри і тепловізори. Конструкція останніх подібна з пристроєм пірометрів. Але призначення приладів і їх можливості різні:
- пірометром вимірюють середню температуру спостережуваного ділянки;
- тепловізор дає можливість визначити нагрів кожної частини спостережуваного ділянки.
До складу пирометра-термометра входять:
- датчик прийому інфрачервоного променя з системою оптики і дзеркальним световодом;
- перетворює надійшов промінь електронна плата;
- екран, на який виводиться показник температури;
- кнопка управління.
Теплове випромінювання збирається в фокус системою оптики і за допомогою дзеркального світловода подається на датчик першого перетворювача теплового променя в електросігнал з напругою, прямо пропорційним випромінювання. Друге перетворення електросігнала здійснюється в електронній платі, після чого інформація виводиться вимірювально-рахунковим блоком на екран у вигляді цифр. Здавалося б, все просто і для дистанційного виміру температури треба:
- кнопкою управління включити пирометр-термометр;
- навести апарат на точку виміру і вважати цифри з екрану.
Лазерні покажчики мети
Більш сучасні модифікації пірометрів комплектуються лазерними покажчиками мети, допомагають правильно навести датчик на точку виміру і визначити площу вимірюваного ділянки. У них різні принципи дії та точність наведення теж різна:
- одиночний лазерний промінь - орієнтовно показує центр ділянки виміру і межі його встановлює неточно, його вісь не збігається з центром оптики пирометра, тому має місце похибка паралакса;
- спосіб коаксіальний не має такого недоліку - промінь лазера і оптична вісь повністю збігаються і промінь показує прямо в центр ділянки, але не може визначити його кордонів;
- з подвійним променем лазера - цей покажчик мети в змозі показати розміри ділянки виміру, але при невеликих відстанях може виникати неточність. Це особливо часто відбувається на короткофокусних об'єктивах;
- з крос-лазером покажчики мети призначені для поліпшення роботи пірометрів з короткофокусним об'єктивами;
- одиночний кругової лазерний промінь - з його допомогою можна оконтурити ділянку виміру, але, як і просто одиночний лазерний промінь, він схильний до паралаксу і спотворює показання апарату на невеликих відстанях в бік збільшення;
- кругової точний лазерний покажчик мети - найнадійніший з перерахованих вище і не має недоліків інших конструкцій.
Інформація про температурні параметри точок дистанційного спостереження на пірометрах-термометрах виводиться на екран в текстовому і цифровому вигляді.
Особливості конструкцій пірометрів
Мобільні (переносні) пірометри-термометри дозволяють виробляти віддалено вимірювання в багатьох місцях електрообладнання:
- на вводах і контактах трансформаторів. вимикачів і роз'єднувачів, що працюють під напругою;
- в високовольтних підстанціях і розподільних щитах, збірках систем шин;
- на з'єднаннях проводів повітряних ЛЕП та інших силових установок і мереж.
- високотемпературні вимірювачі - для контролю сильно нагрітих елементів електрообладнання;
- низькотемпературні вимірювачі - вони можуть вимірювати температуру елементів навіть працюючого на морозі електрообладнання.
Сучасні пірометри останніх моделей обладнані системами зв'язку і підключаються для передачі інформації до розташованих в офісі комп'ютерів.