Zur Bestimmung der Restnutzungsdauer elektrischer Verbindungen mittels Elektrothermografie
Elektrische Geräte altern — die in ihnen produzierte Verlustleistung wird immer größer. Trotzdem sollen die elektrischen Anlagen nach Möglichkeit intensiv und lange betrieben werden. Deshalb müssen derartige Anlagen regelmäßig durch die Infrarotdiagnose (Thermografie) inspiziert werden. Um die Elektroenergieversorgung während der Diagnose nicht zu unterbrechen, setzt man auf die Infrarotdiagnose mittels Infrarotkameras. Dabei werden die Temperaturen berührungslos gemessen. Auch bei sorgfältig montierten Verbindungen mit kleinen Verbindungswiderständen tritt diese Alterung abhängig von den klimatischen, elektrischen und mechanischen Beanspruchungen auf.
Entstehung der hohen Temperaturen:
Nach der Montage bilden sich um die stromführenden Engstellen Schutzschichten aus Oxid, die weitere Reaktionen behindern (Phase der Formierung). Dieser erreichte Zustand kann viele Jahrzehnte stabil existieren (Phase der relativen Ruhe). Die chemischen Reaktionen an den stromtragenden Berührungsflächen wandeln das Leitermaterial langsam in nichtleitende
Reaktionsprodukte um und aufgrund der größer werdenden Verlustleistung steigt die Temperatur der Engstelle immer weiter an. Die Reaktionen laufen nun immer schneller ab und die Verbindung fällt innerhalb kurzer Zeit aus (Phase der beschleunigten Alterung).
Kurz gefasst: Diese Verbindungen altern durch chemische Reaktionen an den Mikrokontaktstellen bzw. wahren Kontaktstellen im Laufe ihrer Betriebszeit und ihr Verbindungswiderstand erhöht sich damit.
Problemdarstellung der vereinfachten Infrarotdiagnose (Thermografie):
Das eigentliche Problem besteht aber heute nicht in der Messung der Temperaturen, sondern in der Bewertung der Messwerte. Alle bisherigen Verfahren bewerten ausschließlich die Temperatur der Verbindung, ohne die Umgebung der Verbindung und deren Einflüsse zu berücksichtigen. Eine konkrete Aussage über den Zustand der Verbindung ist somit nicht eindeutig möglich.
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Wir haben deshalb mit dem Institut für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik der Technischen Universität Dresden, RIBE Elektroarmaturen GmbH & Co KG und Siemens AG I&S IS PGD 5 ein zum Europapatent angemeldetes Verfahren für die Infrarotdiagnose entwickelt, das es gestattet, aus den gemessenen Temperaturen, den Umgebungsbedingungen und der Belastung die verbleibende Restnutzungsdauer der Anlagen zu bestimmen.
Sie können durch die konkrete Aussage unserer Diagnose das Havarierisiko ihrer Anlagen minimieren und so eine zustandsorientierte Instandhaltung planen.