La chaleur est un sous-produit consécutif à l'utilisation de tout circuit électrique. La plupart des problèmes touchant les systèmes électriques sont perceptibles en termes de chaleur. Les électriciens doivent être en mesure d'indiquer si un circuit fonctionne normalement lorsque la charge est activée, ou, s'il fonctionne anormalement, de détecter les problèmes existants, en recherchant les points chauds qui exigent une attention. Ces dernières années, une nouvelle technologie, la thermographie infrarouge, également appelée imagerie thermique, a fait son apparition sur le marché. La méthode sans contact utilise des caméras qui aident les électriciens et les techniciens de service à identifier et à résoudre les problèmes de manière plus rapide et sécurisée. Les toutes dernières caméras associent la thermographie et les fonctions de mesure électrique dans un seul et même outil d'inspection, de diagnostic et de dépannage, lequel accélère le processus et fournit de bien meilleures informations pour accompagner le travail de réparation.

Méthodes d'inspection et d'analyse des systèmes électriques

Par le passé, la seule façon pour les électriciens d'inspecter et d'analyser les systèmes électriques était de procéder manuellement aux tests, généralement en ayant pris soin de couper le courant au préalable pour ne courir aucun risque sur le plan électrique. En général, les électriciens interviennent avec des outils et des équipements de test pour connecter les fils de test permettant la détection d'éventuels problèmes. Nombreux sont ceux qui utilisent les techniques de mesure par contact basées sur des thermocouples. Ces derniers produisent une tension dépendant de la température, laquelle peut être interprétée pour mesurer la chaleur.

Avec ces méthodes traditionnelles d'inspection et de maintenance, les électriciens ne peuvent pas voir tous les problèmes éventuels. Ils doivent au contraire s'en remettre à des hypothèses et vérifier les connexions une par une. Cette méthode ne garantit pas la résolution de tous les problèmes de nature thermique, car la coupure du courant supprime la charge.

On peut mesurer si un circuit est en surcharge, mais lorsque le courant est désactivé, il n'est pas toujours possible de savoir avec certitude si le problème présent dans le circuit a été résolu. Ces dernières années, les électriciens ont également commencé à utiliser des radiomètres spot : il s'agit de petits appareils portables sans contact qui peuvent être pointés vers une cible pour obtenir une mesure de température. Les radiomètres fournissent des mesures acceptables dans certaines limites, mais sans aucune image possible.

Les caméras thermiques permettent de mener des inspections fiables des systèmes électriques

La thermographie va plus loin que la mesure directe et la radiométrie spot, car elle détecte l'énergie infrarouge émise par un objet, la convertit en température et affiche une image de la distribution thermique, appelée thermogramme. Étant donné qu'un rayonnement infrarouge est émis par tous les objets dont la température est supérieure au zéro absolu, la thermographie permet de voir l'environnement avec ou sans éclairage visible.¹

La thermographie fournit aux électriciens des capacités nettement supérieures d'analyse, de conseil et de diagnostic. Avec la thermographie, on peut utiliser une caméra sur un disjoncteur pour déterminer si les connexions sont desserrées, si la charge est trop lourde sur le disjoncteur ou s'il existe des problèmes au niveau des contacts du disjoncteur. Les électriciens peuvent identifier le problème, le résoudre, puis revenir avec la caméra thermique et réaliser une image pour vérifier que le travail effectué a effectivement permis de trouver une solution. Par le passé, il était très difficile d'affirmer avec certitude aux clients que le travail effectué avait véritablement permis de résoudre le problème. Désormais, les électriciens fournissent fréquemment à leurs clients des images « avant » et « après ».

Un large éventail d'équipements électriques peuvent être inspectés à l'aide de caméras thermiques, y compris des transformateurs, des composants de dispositifs de commutation, des disjoncteurs, des sectionneurs avec et sans fusibles, des conducteurs, des raccordements, des contacteurs, les extrémités de câbles de contrôle, des barres sous gaines (ouvertes et fermées), des panneaux de disjoncteurs à circuit de dérivation et de distribution, et des moteurs.

Les bénéfices et avantages de la thermographie

En effet, la thermographie permet aux électriciens et aux installateurs électriques de mettre en image une chaleur invisible à l'oeil nu. Cela présente trois principaux avantages. Tout d'abord, il s'agit d'une approche sans contact, de sorte que les électriciens n'ont pas besoin de toucher véritablement les équipements électriques pour savoir si la chaleur est conforme aux températures de fonctionnement normales ou a atteint des niveaux anormalement élevés. (La thermographie permet aux électriciens de mettre en image une chaleur invisible à l'oeil nu.)

Ensuite, les électriciens peuvent utiliser les caméras thermiques en tant qu'outil visuel pour montrer à leurs clients la gravité des problèmes électriques. Les caméras infrarouges réalisent une image d'une cible, laquelle s'apparente à une photographie visuelle. Nombre d'entre elles fournissent également une image visuelle qui peut être placée à côté de l'image thermique afin de permettre leur comparaison. De cette façon, l'électricien peut montrer à ses clients l'emplacement et la nature exacts des défaillances potentielles.

Le troisième avantage est que la thermographie peut être utilisée en temps réel. Durant la dernière décennie, les technologies de capture vidéo pour les caméras infrarouges se sont beaucoup améliorées. Les électriciens peuvent ainsi observer et analyser les équipements électriques durant leur phase de préchauffage et leur entrée en fonctionnement, leur phase de fonctionnement en conditions normales et enfin leur phase de refroidissement. Ils peuvent également observer des cibles en mouvement rapide, car la vitesse d'enregistrement, ou fréquence d'images par seconde (fps), s'est améliorée. Les caméras qui possèdent une fréquence d'images élevée permettent à l'utilisateur d'observer les cibles dont la température change rapidement, ou celles qui se déplacent à très grande vitesse. Les équipements rendent désormais visible cette transition rapide des températures ou des cibles.

Principaux domaines d'application de la thermographie

La thermographie est utilisée dans trois domaines d'application généraux. Les services publics les utilisent beaucoup pour les équipements de moyenne et haute tension (lignes et connexions aériennes), ainsi que pour les équipements des sous-stations (disjoncteurs, commutateurs, transformateurs, condensateurs et régulateurs de tension), pour n'en citer que quelques-uns.

La thermographie est aussi utilisée pour les tensions inférieures à 1000 volts, essentiellement pour les équipements fermés qui sous-tendent des opérations industrielles et commerciales.

La thermographie est utilisée par les services publics, dans les équipements industriels/commerciaux fermés, ainsi que pour les bâtiments résidentiels et les inspections électriques.

La troisième catégorie, et la plus récente aussi, est le marché résidentiel. Les inspecteurs à domicile et les sociétés de maintenance électrique et d'entretien des systèmes CVC ont commencé à acheter et à utiliser des outils thermographiques pour inspecter et dépanner les systèmes électriques résidentiels. La croissance sur ce marché est due au fait que les caméras IR sont devenues plus abordables au cours de la dernière décennie.

Les équipements de thermographie accessibles aux électriciens

Il existe une large gamme d'équipements thermographiques pour les électriciens. Ils varient des caméras basse résolution d'un prix de 400 $ aux caméras haute résolution d'une valeur supérieure à 40 000 $. La différence entre les résolutions de thermographie influe sur le degré de proximité nécessaire avec la cible pour la mettre en images, ainsi que sur les divers accessoires disponibles pour régler l'affichage de la caméra et mesurer la température.

En entrée de gamme, on peut simplement choisir un accessoire à fixer sur un smartphone (disponible pour iOS et Android). La FLIR ONE Pro, par exemple, est une caméra dotée d'un capteur infrarouge Lepton à grandes longueurs d'onde (LWIR) d'une résolution de 80 x 60 pixels.

La technologie de la thermographie haut de gamme, telle que celle fournie par la FLIR T1K, produit des images pouvant atteindre 1024 x 768 pixels. Le contrôle dynamique de la mise au point, la mise au point automatique continue, et une interface utilisateur conviviale associés à une conception ergonomique et un bloc optique rotatif facilitent la réalisation de nombreuses inspections en une journée et la mise en oeuvre d'analyses sous des angles difficiles.

Une autre option est récemment apparue sur le marché, celle des appareils de mesure qui associent la thermographie à des fonctionnalités de mesure électrique dans un seul et même outil d'inspection, de diagnostic et de dépannage. Ces nouveaux appareils peuvent effectuer des mesures de la tension, du courant et de la chute en millivolt, tout en réalisant une image infrarouge. Un électricien ou un technicien dispose ainsi de plus d'informations pour prendre ses décisions, d'images pour confirmer un diagnostic électrique, et de preuves indiquant l'emplacement des problèmes. La combinaison de plusieurs outils en un seul réduit le temps global nécessaire pour diagnostiquer les problèmes et accroît la rapidité d'intervention d'un technicien. Cela lui permet également d'être plus compétent dans son travail de maintenance, de réparation et de résolution des problèmes.

Prenons l'exemple de la FLIR DM285. Elle propose 18 fonctions de mesure, y compris la mesure des valeurs efficaces (TRMS), LoZ (faible impédance) et la tension sans contact (NCV). Cet appareil inclut également une entrée thermocouple et permet aux utilisateurs d’afficher simultanément les mesures thermiques et électriques. L'appareil de mesure associé utilise la technologie thermique IGM™ (Infrared Guided Measurement) pour guider visuellement les utilisateurs vers l'emplacement précis d'un problème.

La FLIR DM285 comprend 18 fonctions de mesure.

La thermographie résout de véritables problèmes

La thermographie est utilisée dans le monde entier pour diagnostiquer et résoudre les problèmes des systèmes électriques. L'image jointe présente une boîte de dérivation de grande taille où l'un des conducteurs était plus chaud que les huit autres. À l'aide de la caméra thermique, les techniciens ont pu localiser le problème non pas dans la boîte, mais à 45 mètres en amont. Il aurait été impossible de localiser ce grave problème d'une autre façon.

La thermographie peut être utilisée pour diagnostiquer et résoudre les problèmes des systèmes électriques.

Les électriciens ont l'avantage de pouvoir voir la chaleur

Les électriciens ont le grand avantage de pouvoir « voir la chaleur » à l'aide des nouveaux équipements de thermographie, ce qui les aide à identifier la nature, l'emplacement du problème et la meilleure façon d'y remédier.

1 - Thermographie, https://en.wikipedia.org/wiki/Thermography