Poluzowane połączenie w rozdzielnicy czy puszce instalacyjnej rzadko od razu daje o sobie znać widocznym objawem. Zanim dojdzie do stopienia izolacji czy pożaru, mechanizm degradacji takiego styku da się wprost wyjaśnić jednym z podstawowych praw fizyki – prawem Joule’a-Lenza.
Co to jest prawo Joule’a-Lenza?
Prawo Joule’a-Lenza opisuje ilość ciepła wydzielanego w przewodniku podczas przepływu prądu elektrycznego. W najprostszej, powszechnie stosowanej postaci wyraża się wzorem:
Q = I² × R × t
gdzie Q to wydzielone ciepło [J], I – natężenie prądu [A], R – rezystancja [Ω], a t [s]– czas przepływu prądu. Kluczowe znaczenie praktyczne ma tu to, że wydzielane ciepło rośnie z kwadratem natężenia prądu (podwojenie prądu daje czterokrotnie więcej ciepła), a jednocześnie rośnie wprost proporcjonalnie do rezystancji – nawet niewielki wzrost oporu w jednym punkcie obwodu przy tym samym prądzie oznacza odpowiednio większą ilość wydzielanego tam ciepła.
Zastosowanie do poluzowanego styku
W prawidłowo dokręconym połączeniu rezystancja przejścia (rezystancja styku między dwoma elementami metalowymi) jest bardzo mała – prąd płynie praktycznie bez dodatkowego oporu w tym miejscu. Gdy połączenie się poluzuje (np. w wyniku płynięcia aluminium w starszych instalacjach, wibracji czy zwykłego poluzowania śruby z czasem), rzeczywista powierzchnia styku metalu z metalem maleje, a rezystancja przejścia w tym jednym punkcie gwałtownie rośnie.
Ponieważ prąd płynący w obwodzie pozostaje ten sam (I się nie zmienia), a rezystancja w miejscu poluzowanego styku (R) wzrosła – zgodnie ze wzorem Q = I²Rt ilość ciepła wydzielanego lokalnie, dokładnie w tym jednym punkcie rośnie proporcjonalnie do tego wzrostu rezystancji. Reszta przewodu, o prawidłowej, niezmienionej rezystancji, pozostaje w normalnej temperaturze – problem koncentruje się punktowo, w miejscu słabego styku.
Błędne koło degradacji
Podwyższona temperatura w miejscu poluzowanego styku przyspiesza dalsze procesy utleniania i korozji powierzchni metalu, co jeszcze bardziej zwiększa rezystancję przejścia. Wyższa rezystancja oznacza jeszcze więcej wydzielanego ciepła przy tym samym prądzie – powstaje samonapędzające się zjawisko, które bez interwencji prowadzi do przepalenia izolacji, iskrzenia, a w skrajnym przypadku do pożaru instalacji.
Dlaczego zabezpieczenia nadprądowe tego nie wykrywają
To jeden z najważniejszych, praktycznych wniosków płynących z tego mechanizmu: wyłącznik nadprądowy reaguje na całkowity prąd płynący w obwodzie, a nie na lokalny wzrost rezystancji w jednym punkcie. Prąd w całym obwodzie pozostaje w normie, więc z punktu widzenia zabezpieczenia nadprądowego nic niepokojącego się nie dzieje – mimo że w konkretnym punkcie instalacji temperatura może już być niebezpiecznie wysoka. Standardowe zabezpieczenia po prostu nie są przeznaczone do wykrywania tego typu awarii.
Jak wykryć problem, zanim dojdzie do awarii
Jedyną praktyczną metodą wykrycia przegrzewającego się połączenia, zanim dojdzie do jego przepalenia, jest kontrola termowizyjna rozdzielnicy i kluczowych połączeń instalacji – kamera termowizyjna pokazuje punktowe wzrosty temperatury niewidoczne gołym okiem, zanim staną się realnym zagrożeniem. Uzupełnieniem jest okresowe dokręcanie połączeń śrubowych, szczególnie w starszych instalacjach z przewodami aluminiowymi.
Kontakt
Wykonujemy kontrole termowizyjne rozdzielnic i instalacji, pozwalające wykryć przegrzewające się połączenia zanim dojdzie do awarii.
📞 +48 886 521 802 📧 biuro@smart-technik.eu 📍 44-100 Gliwice