Тепловизор для обнаружения тока в проводе

[Toolt]

Можно ли с помощью тепловизора обнаружить наличие тока в проводе?
Да можно, конечно. В Интернете полно предложений на эту тему, в части использования тепловизора для выявления зон нагрева в электрооборудовании. Но это касается как бы аварийных ситуаций.
А можно ли обнаружить с помощью "среднего" тепловизора наличие относительно небольших токов в проводе? Это чисто практическая задача. Есть ГСК и есть несколько сотен гаражных боксов, счетчики внутри, распределительные коробки снаружи, проводка открытая. Есть проблема неучтенного потребления электроэнергии и (что опаснее) - потребление электроэнергии в ночное время, в отсутствие собственников, возможно электрообогреватели и т.д. Использование токоизмерительных клещей для выявления таких объектов очень трудоемко. Идея - в использовании тепловизора для визуального и быстрого выявления гаражей, где идет потребление.
Предполагаемые исходные данные такие:
-Провод 1,5 или 2,5 кв мм (медь, алюминий), при этом допустим, что имеется доступ к участку провода без наружной изоляции, то есть однослойная изоляция толщиной 1 мм.
- Выявляемый минимальный ток 10А.
- Чувствительность тепловизора 0,1 град.

То есть, получается, что тепловыделение на участке такого провода будет в пределах 0,7-1,0 Вт на 1 пог. метр провода. Достаточно ли такого тепловыделения для создания разницы температур с окружающим воздухом и окружающими объектами хотя бы в 0,1-0,2 градусов? Боюсь, для расчетов мало данных (или это реально?). А покупать для эксперимента накладно (либо 10 тыс. руб за непредсказуемый Китай, либо 160 тыс. руб. за профессиональную технику).

[EUgeneUS]

Toolt в сообщении #1537796 писал(а):

при этом допустим, что имеется доступ к участку провода без наружной изоляции, то есть однослойная изоляция толщиной 1 мм.

У меня есть гараж. И могу сказать, что это условие без вскрытия распределительной коробки не выполняется.
Вы хотите вскрыть все распределительные коробки, снять тепловизором и закрыть их обратно?
ИМХО, это гораздо более трудоёмко, чем использование токовых клещей и метода половинного деления.

[Toolt]

EUgeneUS в сообщении #1537797 писал(а):

без вскрытия распределительной коробки не выполняется.

Хм... у нас распредкоробки с открытыми крышками. Так что это не проблема.

[EUgeneUS]

Toolt
Из-за низкого разрешения тепловизора, Вам все равно придется делать обход и измерять в каждой коробке отдельно. Тоже самое, что и с токовыми клещами. Только подниматься к коробке не надо, если она высоко.

[Dmitriy40]

Учитывая что для таких сечений предельный ток указывается примерно 20/30А, а он приводится для нагрева медной жилы до +60...+90°С, то двух-трёхкратно меньший ток должен нагревать медную жилу градусов на 20. Пластиковая изоляция имеет не столь уж большое термосопротивление и градиент температур на ней большим не будет, значит градусов 10-15 будут и на внешней поверхности провода. Это конечно очень "на пальцах".
Можно взять кусок провода, включить через него чайник 2кВт (как раз примерная типичная нагрузка в 8-9А) и минут через 20 непрерывной работы пощупать насколько провод нагреется.
У меня под рукой такого не оказалось, взял обычный бытовой 0.75 квадрата, пустил ему 5А и минут через 10 он нагрелся градусов на 5, рукой вполне заметно. В ветренную погоду рукой можно и не заметить.
Короткие импульсы потребления, менее десятков минут, тоже можно не заметить, провод не успеет прогреться.

[EUgeneUS]

Dmitriy40 в сообщении #1537806 писал(а):

взял обычный бытовой 0.75 квадрата, пустил ему 5А

А Вас какой провод, медь или алюминий?

Судя по этому:

Toolt в сообщении #1537796 писал(а):

-Провод 1,5 или 2,5 кв мм (медь, алюминий)

Если медный, то 5А - это верно (сечение в два раза меньше), а если алюминий, то надо бы 3А.

Dmitriy40 в сообщении #1537806 писал(а):

включить через него чайник 2кВт (как раз примерная типичная нагрузка в 8-9А) и минут через 20 непрерывной работы пощупать насколько провод нагреется.

Можно взять датчик температуры, примотать с термопастой к проводу, и провести эксперименты в разных условиях (про комнатной температуре, при низкой температуре, с ветром, без ветра).
У типичного DS18B20 точность 0.5 градуса. Так что, если будет показывать надежно разницу (в единицы градусов), то и хорошо.

Но всё таки остаюсь при мнении, что с токовыми клещами
а) надежнее (не зависит от внешних условий)
б) не многим более трудозатратно.

[Dmitriy40]

EUgeneUS
Медь конечно, правда многожильный, но это же не суть, а алюминий в топку. Ну и греться на том же токе он будет сильнее, так что можно и не проверять.
Мне с термодатчиком возиться заломало, хотел по быстрому грубо прикинуть, но да, вполне можно. 5А выбрал т.к. именно столько выдаёт имеющийся лабораторный БП. Первые минут 5 кстати рукой не было заметно нагрева, а вот после 10 минут нагрев уже вполне явен, не сильный, но вполне ощутим.

[Emergency]

Dmitriy40 в сообщении #1537806 писал(а):

Учитывая что для таких сечений предельный ток указывается примерно 20/30А, а он приводится для нагрева медной жилы до +60...+90°С, то двух-трёхкратно меньший ток должен нагревать медную жилу градусов на 20.

Снижение тока в 2-3 раза приведет к уменьшению тепловыделения в 4-9 раз.

Dmitriy40 в сообщении #1537815 писал(а):

Первые минут 5 кстати рукой не было заметно нагрева, а вот после 10 минут нагрев уже вполне явен, не сильный, но вполне ощутим.

Если провод короткий, то за это время он мог и от клемм нагреться.

[Toolt]

Ну, в общем-то, понятно, без эксперимента ничего конкретного сказать нельзя. В этом смысле вопрос не интересен. Поэтому:
- Тепловизор купим, средненький, тысяч за 20. Если даже не будет видно нагретых проводов, то теплые металлические ворота (и щели) обогреваемого гаража будут видны даже на дешевом тепловизоре.
- Из распределительных коробок "подозрительных" гаражей опустим провод и установим автомат. Вот и возможность легко отключить при необходимости, и клещами легко замерить.

Ну, а видимость проводов - если купим тепловизор - тогда и попробуем. Может, тогда сообщу результат.

[EUgeneUS]

Toolt

Вам же выше предложили эксперимент без покупки тепловизора.
А уважаемый Dmitriy40 его даже провел, в некоторых условиях.

[Dmitriy40]

Да, про квадратичную зависимость от тока я как-то подзабыл (не подумал), значит эксперимент вышел даже точнее чем думал.
В общем без ветра перегрев градусов на 5 вполне реален. С ветром зависит от условий обдува.

Toolt
Можно конечно и точно посчитать, но ведь понадобится куча параметров: тип провода, способ монтажа (включая и количество проводов рядом), искать тепловые параметры изоляции, уравнения конвекции (которые ещё и от параметров воздуха будут зависеть, не только температуры, но и как минимум влажности). Результат не стоит затрат, проще взять и проверить на опыте, Вам же не общую теорию надо вывести.
Ну и если даже рука чувствует повышение температуры, то уж тепловизор (да любой) увидит тоже. С ним скорее проблема будет отличить какой именно провод в пучке греется.
А вот по воротам и крыше заметить проще, это Вы правильно подумали.

[Toolt]

Dmitriy40 в сообщении #1537806 писал(а):

Пластиковая изоляция имеет не столь уж большое термосопротивление и градиент температур на ней большим не будет

А вот в этом хотелось бы разобраться, как влияет теплоизолирующая оболочка на температуру поверхности. (К теме изначального вопроса - важно ли для тепловизора наличие обычной двойной изоляции провода). Вроде бы, исходя из соблюдения теплового баланса, при постоянном выделении тепла наличие изоляции вообще не влияет на температуру поверхности, хоть голой жилы, хоть в изоляции. Толстая оболочка будет иметь более низкую температуру просто за счет большей поверхности теплоотвода?

[EUgeneUS]

Toolt в сообщении #1537826 писал(а):

А вот в этом хотелось бы разобраться, как влияет теплоизолирующая оболочка на температуру поверхности.

С точки зрения банальной эрудиции, никак не влияет.
Так как тепловыделение фиксировано, то внешняя поверхность все равно рано или поздно прогреется до такой температуры, чтобы сбрасывать ровно ту мощность, которая выделяется в проводе.
"Теплоизолирующая" оболочка будет влиять на температуру собственно провода.

Toolt в сообщении #1537826 писал(а):

Толстая оболочка будет иметь более низкую температуру просто за счет большей поверхности теплоотвода?

Это да. Но ещё большее влияние будут давать внешние условия: конвекция (и всё, что ей мешает), внешний обдув (ветер).

[Toolt]

EUgeneUS в сообщении #1537829 писал(а):

Toolt в сообщении #1537826 писал(а):

А вот в этом хотелось бы разобраться, как влияет теплоизолирующая оболочка на температуру поверхности.

С точки зрения банальной эрудиции, никак не влияет.
Так как тепловыделение фиксировано, то внешняя поверхность все равно рано или поздно прогреется до такой температуры, чтобы сбрасывать ровно ту мощность, которая выделяется в проводе.

Спасибо, в принципе я так и думал. Можно еще добавить, что если в оболочке две жилы, то и тепловыделение в одном объеме двойное, то есть еще лучше для тепловизора.

[GraNiNi]

Toolt в сообщении #1537796 писал(а):

То есть, получается, что тепловыделение на участке такого провода будет в пределах 0,7-1,0 Вт на 1 пог. метр провода. Достаточно ли такого тепловыделения для создания разницы температур с окружающим воздухом и окружающими объектами хотя бы в 0,1-0,2 градусов?

Провод теряет тепло за счет теплоотдачи путем конвекции и излучения.
Суммарный коэффициент теплоотдачи для проводов такого сечения - около 20 Вт на кв. метр поверхности на 1 градус разности температур между температурой провода и окружающем его воздухом, откуда следует, что температура провода будет на 7-10 градусов выше.

Однако, при измерении температуры тепловизором, необходимо учитывать, что все поверхности, на которые направлен тепловизор, обладают разными коэффициентами излучения ("коэффициент черноты") от чего напрямую зависит точность измерения.
Этот коэффициент обычно находится в диапазоне 0,05 - 0.99.
В дешевых моделях тепловизоров этот коэффициент зашит в ПО и его принимают равным 0,9-0,95. Естественно, что температуры поверхностей с другими коэффициентами будут измерены неверно.
Особенно это характерно для металлических поверхностей, к которым относятся и оголенные провода, для которых этот коэффициент может быть ниже 0,1.

В более дорогих моделях, перед измерением, предусмотрен ручной ввод коэффициента черноты. Но неопределенность заключается в том, что для данной конкретной поверхности этот коэффициент неизвестен и может сильно отличаться от табличных данных для данного материала. Например, и алюминий и медь склонны к окислению, что может изменить их коэффициент излучения в разы.

Обычно эту коллизию разрешают с помощью калибровочного измерения, когда температуру поверхности, с неизвестным коэффициентом излучения, измеряют каким-нибудь другим способом, например термопарой, и подбором коэффициента излучения добиваются равных показаний тепловизора.

Однако, при измерении большого количества разных поверхностей, это может не сработать, из-за разброса в их коэффициентах излучения.
Если же точность измерения не критична, а нужно только качественно узнать - идет тепло или нет, то метод можно пробовать.