Die Infrarot-Thermographie ist die billigste vorbeugende Prüfung, die ein Werk an Sammelschienen-Verbindungen durchführen kann – und die am leichtesten fehlzulesende. Eine Kamera, auf einen Schrank gerichtet, zeigt eine Farbkarte der Oberflächentemperatur, die eine Funktion aus Strom, Umgebung, Luftstrom, Emissivität und Reflexion ist. Ohne diese Größen zu kontrollieren, kann ein Techniker eine gesunde Verbindung verurteilen oder eine ausfallende für gut befinden. Der Unterschied zwischen einer nützlichen Begehung und einem Fotoalbum sind die Kriterien und die Aufzeichnung.
Die Infrarot-Thermographie ist die billigste vorbeugende Prüfung, die ein Werk an Sammelschienen-Verbindungen durchführen kann – und die am leichtesten fehlzulesende. Eine Kamera, auf einen Schrank gerichtet, zeigt eine Farbkarte der Oberflächentemperatur, die eine Funktion aus Strom, Umgebung, Luftstrom, Emissivität und Reflexion ist. Ohne diese Größen zu kontrollieren, kann ein Techniker eine gesunde Verbindung verurteilen oder eine ausfallende für gut befinden. Der Unterschied zwischen einer nützlichen Begehung und einem Fotoalbum sind die Kriterien und die Aufzeichnung.
Erstveröffentlicht 2026-11-06 · Zuletzt aktualisiert 2026-11-12
Eine IR-Kamera misst den Strahlungsfluss in einem Spektralband, üblicherweise 7–14 µm für die Industriearbeit, und rechnet ihn unter Annahme eines Emissivitätswerts in Temperatur um. Die Oberfläche einer verzinnten Kupfersammelschiene hat eine Emissivität um 0,3–0,5 je nach Oxidation und Oberfläche; blankes, poliertes Kupfer kann unter 0,1 liegen. Steht die Kamera auf 0,95, liegt die angezeigte Temperatur um mehrere zehn Kelvin daneben – meist zu niedrig, weil reflektierter Hintergrund als emittierte Energie interpretiert wird.
Die Korrektur ist bei niedrigen Temperaturen am wichtigsten. Bei einer 60-°C-Verbindung in einem 30-°C-Raum kann eine falsch eingestellte Emissivität von 0,3 gegenüber 0,95 den Messwert um mehr als 15 K verschieben – das ist dieselbe Größenordnung wie das Kriterium, das angewendet wird. Alles downstream hängt davon ab, das richtig zu machen.
Die Physik hinter der Korrektur ist einfach. Jede Oberfläche sendet aus und reflektiert; die Kamera empfängt die Summe. In einem Schrank kommt die reflektierte Komponente von den Gehäusewänden, den Nachbarphasen und dem Beobachter, und bei niedriger Emissivität dominiert dieser reflektierte Anteil. Die reflektierte Temperatur auf den tatsächlichen Hintergrund einzustellen, statt beim Kamera-Default zu lassen, ist die zweite Korrektur, die die meisten Begehungen verpassen.
Drei Zahlen entscheiden, ob eine Kamera die Aufgabe kann. Auflösung: ein 160×120-Sensor reicht, um große Sammelschienen aus einem Meter Entfernung zu scannen, aber 320×240 oder besser sind nötig, um eine einzelne Schraubverbindung in einem gedrängten Schrank aufzulösen. Thermische Empfindlichkeit (NETD): 0,05 K oder besser für die Zustandsüberwachung, 0,1 K akzeptabel für das qualitative Scannen. Instantanes Sichtfeld: der Fleck am Ziel muss kleiner sein als das gemessene Merkmal – idealerweise um den Faktor drei.
Ein häufiger Fehler ist, einen 10-mm-Anschluss aus einer Entfernung zu messen, bei der der Fleck 40 mm überdeckt. Der Messwert mittelt dann den Anschluss mit der umgebenden Luft und Isolation, und der Hotspot verschwindet. Lässt sich der Fleck nicht klein genug machen, nähern Sie sich oder nutzen Sie ein Nahobjektiv; extrapolieren Sie nicht.
Der Fokus ist auch Teil der Spezifikation. Ein unscharfes Bild verschmiert einen kleinen Hotspot über eine größere Fläche und senkt den angezeigten Peak um mehrere Kelvin – genug, um eine Verbindung aus der Prioritäten- in die Beobachtungsband zu verschieben. Manueller Fokus, geprüft an der hellsten Kante im Bild, ist zuverlässiger als Autofokus in einem Schrank voller wiederholender Geometrie.
Die Objektivwahl folgt aus der Fleckgrößen-Regel. Ein Standardobjektiv, das 25 Grad auf 1 m abdeckt, gibt auf einem 320-Pixel-Detektor einen Fleck von etwa 4 mm – das reicht für einen Anschluss, aber nicht für einen Schraubenkopf in derselben Entfernung. Ein Nahobjektiv verkleinert den Fleck um den Faktor drei und ist das richtige Zubehör für die Schrankarbeit; es kostet weit weniger als ein höher auflösendes Kameragehäuse.
Für eine Begehung ist der praktische Ansatz, die Oberfläche einheitlich zu machen, statt eine Zahl zu schätzen. Ein kleines Stück mattes schwarzes Klebeband mit bekannter Emissivität 0,95, auf den Verbindungskörper aufgebracht, liefert einen Referenzmesswert, der mit dem umgebenden Metall verglichen werden kann. Alternativ dient ein hoch-emissiver Lackfleck demselben Zweck und überlebt länger.
Speziell bei verzinnten Sammelschienen ist die Oberfläche gleichmäßiger als bei blankem Kupfer, und ein Wert von 0,4–0,5 ist ein vernünftiger Ausgangspunkt, wenn die Oberfläche sauber und unlackiert ist. Dokumentieren Sie den verwendeten Wert, denn eine Begehung, die nächstes Jahr mit einer anderen Einstellung wiederholt wird, ist nicht vergleichbar. Unser Hinweisblatt zum thermischen Management listet die Emissivitätswerte für die üblichen Sammelschienen-Oberflächen.
Die Entfernung addiert einen atmosphärischen Term. Über einige Meter in einem normalen Werk ist die Korrektur vernachlässigbar. Über 20 m in feuchter oder staubiger Umgebung ist sie es nicht, und die Kamera braucht die Eingänge für Entfernung, Feuchte und Umgebung zum Kompensieren. Für die Sammelschienen-Arbeit sind die Entfernungen meist kurz, aber Freigelände-Begehungen nicht.
Die Temperaturerhöhung skaliert grob mit dem Quadrat des Stroms. Eine Verbindung, die 30 % des Nennstroms trägt, läuft mit weniger als einem Zehntel ihrer Volllast-Erhöhung, also kann eine hei Verbindung bei niedriger Last normal aussehen. Begehungen sollten bei 40 % des Nennstroms oder mehr aufgenommen werden, idealerweise über 60 %, wobei die Last mindestens 30 Minuten stabil ist, bevor das Bild aufgenommen wird.
Wenn das Werk diese Last nicht herstellen kann, notieren Sie, was die Last tatsächlich war, und behandeln Sie das Ergebnis als Sieb-Scan, nicht als Bestehen. Eine Begehung, die bei 20 % Last sagt: ‚Alle Verbindungen unter 45 °C', sagt fast nichts. Das Strombelastbarkeits-Diagramm liefert die Nennwerte, um den Prozentsatz zu berechnen.
Das Lastprofil ist auch in der Form wichtig, nicht nur in der Größe. Eine Sammelschiene, die eine zyklische Last speist – etwa eine Presse oder ein Schweißgerät – heizt und kühlt mit dem Zyklus ab, und ein Einzelbild fängt einen zufälligen Augenblick ein. Für solche Abgänge capturen Sie während des Zyklus-Peaks oder verwenden die Maximal-Temperatur-Aufnahmefunktion der Kamera über einen Zeitraum statt eines Einzelbilds.
Eine Freiluft-Sammelschiene in direkter Sonne kann 20 K über der Lufttemperatur ablesen, bevor irgendein Strom fließt. Ein Schrank mit Lüftung hat einen vertikalen Temperaturgradient, der die oberen Verbindungen legitimerweise heißer macht als die unteren. Eine Verbindung nahe einem warmen Transformator strahlt in einen Hintergrund, der nicht die Umgebung ist, die die Kamera annimmt.
Die Kontrollen sind verfahrenstechnisch: begehen Sie denselben Schrank zur selben Tageszeit, notieren Sie Umgebung und Schrankinnentemperatur, schirmen Sie direkte Sonne ab, und vergleichen Sie Verbindungen innerhalb derselben thermischen Zone statt über die gesamte Anlage. Hat der Schrank eine Zwangskühlung, notieren Sie den Lüfterstatus, denn ein ausgefallener Lüfter hebt jede Verbindung und sieht nach einem systemischen Problem aus.
Der Sonneneintrag ist am schlimmsten auf verzinkten oder lackierten Freiluft-Gehäusen, nicht an der Sammelschiene selbst. Das Gehäuse heizt sich auf, die Innenluft schichtet sich, und die oberen Verbindungen sehen eine Umgebung, die 15 K über der beschatteten Lufttemperatur liegt. Eine solche Anlage am frühen Morgen oder an einem bewölkten Tag zu begehen, entfernt die Variable komplett – das ist einfacher, als sie zu modellieren.
IEC 61439-1 setzt zulässige Temperaturerhöhungsgrenzen für Anschlüsse und Sammelschienen in Niederspannungs-Baugruppen, mit Werten, die vom Material, der Isolation und davon abhängen, ob das Teil berührbar ist. Für blanke Kupferschienen und -verbindungen liegen die Grenzen in einem Bereich von grob 70–105 K über Umgebung, und isolierte oder eingekapselte Teile sind niedriger.
Diese Grenzen sind Typtest-Werte für die Baugruppe, keine Feld-Abnahmekriterien für eine Verbindung. Eine Verbindung bei 65 K Erhöhung in einem Schrank, der auf 70 K ausgelegt ist, besteht die Norm und kann dennoch ein sich entwickelnder Ausfall sein, wenn ihre Nachbarn bei 40 K liegen. Deshalb werden absolute Grenzen als Obergrenze verwendet und Vergleichskriterien für die Diagnose.
Die absolute Grenze hängt auch von der Zugänglichkeit ab. Ein Teil, das ein Bediener berühren kann, hat eine niedrigere zulässige Temperatur als dasselbe Teil hinter einer Trennwand – denn die Norm schützt sowohl Personen als auch die Isolation. Zwei Verbindungen bei derselben Temperatur können deshalb unterschiedliche Urteile haben, je nachdem, ob sie in einem geschlossenen Fach oder auf einem zugänglichen Sammelschienen-Strang liegen.
Das nützlichste Feldkriterium ist die Phasen-zu-Phasen- oder Verbindungs-zu-Verbindungs-Differenz unter derselben Last. Drei Phasen mit demselben Strom und identischen Verbindungen sollten innerhalb weniger Kelvin beieinander liegen. Eine Spreizung über etwa 10 K lohnt einen zweiten Blick; eine Spreizung über 20 K ist ein Prioritätsbefund. Für eine Schraubverbindung im Vergleich zu einer identischen Verbindung an derselben Sammelschiene ist ein Anstieg von 15 K über ihr Gegenstück ein starker Hinweis auf einen gestiegenen Übergangswiderstand.
Diese Schwellen sind praxisbasiert, nicht normiert, und sie hängen davon ab, wie identisch die verglichenen Teile wirklich sind. Eine Verbindung mit anderer Beschichtung, anderer Schraubengröße oder anderem Luftstrom ist kein gültiger Vergleich. Dokumentieren Sie, was verglichen wurde und warum es als äquivalent galt.
Normalisieren Sie den Vergleich auch für die Last wie für die Geometrie. Wenn Phase A 300 A trägt und Phase B 240 A, unterscheiden sich ihre Temperaturen aus einem Grund, der nichts mit der Verbindungsqualität zu tun hat. Teilen Sie die Temperaturerhöhung durch das Quadrat des Stroms für einen groben Vergleich – oder, besser, begehen Sie bei ausbalancierter Last, sodass der Vergleich ohne Korrektur gültig ist.
Eine einzelne Begehung erzeugt eine Liste von Hotspots. Eine Serie von Begehungen erzeugt eine Degradationskurve. Wenn dieselbe Verbindung bei gleicher Last und Umgebung pro Jahr 5 K ansteigt, steigt ihr Übergangswiderstand, und die Verbindung wird innerhalb eines vorhersehbaren Fensters ausfallen. Das ist der Wert, den die vorbeugende Instandhaltung liefern soll.
Damit Trends funktionieren, muss die Aufzeichnung Kameraeinstellungen, Emissivität, Entfernung, Laststrom, Umgebung, Tageszeit und die exakte Anlagenkennung enthalten. Ohne das ist die nächste Begehung eine neue Basislinie, kein Vergleich. Speichern Sie die radiometrische Bilddatei, nicht nur einen JPEG-Screenshot, damit die Analyse wiederholt werden kann.
Basislinienbilder haben einen zweiten Nutzen: sie legen Streitigkeiten bei. Wenn eine Verbindung unter Gewährleistung ausgetauscht wird, zeigen die Vorher-Nachher-radiometrischen Dateien, ob die Reparatur den Widerstand wirklich senkte oder nur den Hotspot verlagert hat. Dieser Beweis ist mehr wert als ein Servicebericht, der aus dem Gedächtnis geschrieben wurde.
Eine heiße Verbindung hat überhöhten Widerstand. Die Ursachen, nach Feldhäufigkeit: unzureichendes Drehmoment, verunreinigte Kontaktflächen, Beschichtungsverschleiß oder Korrosion, ein rissiger oder zu klein bemessener Anschluss, und eine lose oder fehlende Tellerfeder. Seltener: falsches Schraubenmaterial mit anderer Ausdehnung, oder eine Verbindung, die nach der Bearbeitung nie richtig gereinigt wurde.
Die Kamera kann diese nicht unterscheiden. Sie lokalisiert das Problem, dann weisen eine Drehmomentprüfung, eine Übergangswiderstandsmessung und eine Sichtprüfung die Ursache zu. Das Thermogramm als Diagnose zu behandeln führt dazu, Verbindungen nachzuziehen, die bereits korrekt waren – und die mit dem Riss im Ansatzhals zu übersehen. Siehe Verbindungsauslegung für den Verbindungsaufbau, der die häufigen Ursachen verhindert.
Eine nützliche Zweitprüfung an jeder heißen Verbindung ist die Symmetrie ihrer Nachbarn. Wenn zwei von drei Phasen heiß und die dritte normal ist, liegt das Problem mit ziemlicher Sicherheit lokal an diesen beiden Verbindungen. Wenn alle drei heiß sind, ist die Last oder die Umgebung die Ursache, nicht die Hardware. Das Muster zu lesen, bevor man zum Drehmomentschlüssel greift, spart viel unnötige Nacharbeit.
Eine gangbare Routine für ein Werk mit Sammelschienen-Baugruppen: eine Basislinien-Begehung bei der Inbetriebnahme unter definierter Last; ein vierteljährlicher Scan der kritischen Baugruppen; eine jährliche Vollbegehung mit radiometrischen Aufzeichnungen; und ein Sofortscan nach jeder Nacharbeit, jedem Überlastereignis oder jeder Schutzauslösung. Jeder Scan sollte pro Schrank weniger als eine Stunde dauern, sobald die Routen stehen.
Das Ergebnis sollte eine sortierte Liste mit empfohlener Maßnahme und Datum sein, kein Ordner voller Bilder. Verbindungen über der Prioritätsschwelle bekommen innerhalb einer Woche eine Widerstandsmessung; Verbindungen im Beobachtungsband bekommen einen Rescan in einem Quartal. Diese Struktur macht aus einem Techniker mit Kamera einen Instandhaltungsplan.
Die Routenplanung macht die Routine praktikabel. Nummerieren Sie die Schränke, markieren Sie die Messpunkte auf einer Einlinienschaltung, und halten Sie dieselbe Kameraposition für jeden Punkt. Eine Route, die 40 Minuten pro Schrank dauert, wird gemacht; eine, die drei Stunden dauert, wird bis nach dem Ausfall verschoben.
IR sieht die Oberflächentemperatur, also verpasst es einen internen Defekt, der die Oberfläche noch nicht erreicht hat – etwa einen Lunker im Schichtstoff oder eine teilweise gerissene Sammelschiene unter einem Wärmeschrumpfschlauch. Es kann nicht durch eine geschlossene Blende sehen, und es kann keine Verbindung hinter einer Trennwand ohne Zugang messen. Es ist auch blind für eine Verbindung, die nur unter einer Lastbedingung heiß ist, die die Begehung nicht reproduziert hat.
Für diese Fälle ergänzen Sie die Kamera um die Teilentladungsmessung und die Übergangswiderstandsprüfung. Die drei zusammen decken Oberflächenheizung, Isolationsdefekte und Verbindungsqualität ab. Unser Hinweisblatt zur Teilentladung erklärt, wo die PD-Prüfung Information hinzufügt, die die Thermographie nicht kann.
Luft- und Kriechstrecke setzen den Luftweg, den ein Faden oder Hotspot überqueren muss, und diese Abstände werden im Sammelschienen-Designleitfaden abgeleitet. Werke mit Mittelspannungsgeräten sollten zudem lesen, wie der Umstieg auf SF6-freie Schaltanlage die Innentemperatur und damit jede Baseline-Temperatur verändert hat.
Sicherheit gehört auch in das Verfahren. Das Scannen eines offenen Schranks mit entfernter Blende platziert den Techniker innerhalb der Lichtbogen-Schutzgrenze. Die Begehung sollte mit der geeigneten persönlichen Schutzausrüstung geplant und, wo möglich, durch ein infrarot-durchlässiges Fenster mit geschlossener Blende durchgeführt werden. Diese Vorgabe betrifft die Objektivwahl und die Routengestaltung, und sie sollte vor der ersten Begehung geklärt sein, nicht währenddessen.
Pro Schrank: Anlagenkennung, Datum, Uhrzeit, Umgebung, Innentemperatur, Laststrom und Prozent der Nennleistung, Kameramodell, Emissivitätseinstellung, Entfernung und Objektiv, Lüfterstatus und – im Freien – das Wetter. Pro Verbindung: Ort, Phase, angezeigte Temperatur, korrigierte Temperatur, Delta zur äquivalenten Verbindung, und ein radiometrischer Datei-Verweis. Zusammenfassung: Zahl der gescannten Verbindungen, Zahl über der Beobachtungsschwelle, Zahl über der Prioritätsschwelle, und zugewiesene Maßnahmen mit Verantwortlichen.
Ein Bericht in dieser Form kann auditiert und wiederholt werden. Ein Bericht hübscher Bilder kann das nicht. Wenn Sie die Leistung von einem Dienstleister einkaufen, schreiben Sie das Aufzeichnungsformat in die Bestellung, nicht in eine mündliche Absprache.
Der Bericht sollte auch die Umgebungsreferenz tragen, die für jede Erhöhungsrechnung verwendet wurde. Zwei Begehungen können bei denselben absoluten Temperaturen zu unterschiedlichen Urteilen kommen, wenn eine die Schrankinnenluft und die andere die Raumluft verwendet hat. Die Referenz zu benennen macht die Zahlen über Jahre und Techniker hinweg vergleichbar.
Die Thermographie ist ein Siebwerkzeug mit echtem Diagnosewert nur dann, wenn sie mit einer Lastbedingung, einer Emissivitätskorrektur und einer Vergleichsbasis gepaart ist. Für den Sammelschienen-Zulieferer ist die Lehre, dass eine Verbindung, die auf stabilen Übergangswiderstand ausgelegt ist, das gesamte Instandhaltungsprogramm günstiger macht: weniger Hotspots, flachere Trends, weniger Eingriffe.
Spezifizieren Sie die Beschichtung, das Drehmoment und das Widerstandsfenster, dann übergeben Sie dem Werk eine Basislinien-Begehung bei der Inbetriebnahme. Die Kamera wird das Design bestätigen oder die eine Verbindung finden, die falsch montiert wurde – und jedes Ergebnis ist die Stunde wert. Für Verbindungs-Hardware und Anschluss-Details, die das Drehmoment halten, siehe Sammelschienen-Komponenten.
Für Baugruppen in Antrieben, Ladegeräten und Prozesslinien gilt dieselbe Begehung; siehe industrielle Sammelschienen-Einsätze. Findet eine Begehung eine Verbindung, die nicht zurück ins Fenster gebracht werden kann, prüft der Weg über den Ingenieurkontakt das Verbindungsdesign, nicht nur den Drehmomentwert.
Für das Werk rechnet sich der Ertrag in vermiedenen Ausfällen statt in Prüfstunden. Ein einzelner verhinderter Schrankausfall bezahlt typischerweise ein Jahr an Begehungen. Für den Zulieferer ist der Ertrag ein Design, das die Hotspots erst gar nicht erzeugt – weshalb Übergangswiderstand, Drehmoment und Beschichtung gemeinsam spezifiziert werden, nicht einzeln.
Ein letzter Punkt zu den Kriterien: veröffentlichen Sie sie. Ein Begehungsprogramm, bei dem der Techniker persönliches Ermessen anwendet, erzeugt inkonsistente Befunde und Streit mit dem Instandhaltungsteam. Ein schriftliches Kriterium, einmal mit dem Werkingenieur vereinbart und unverändert angewendet, macht aus der Thermographie eine Messung statt eine Meinung.
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Nadia Rahman ist Ingenieurin für Qualität und Konformität mit 9 Jahren Erfahrung in Qualitätssystemen für elektronische Komponenten. Sie leitet die ISO-9001- und IATF-16949-Programme von SHANYUAN, Eingangs- und Ausgangsprüfung sowie UL/IEC-Konformitätsdokumentation. Sie hat einen B.Sc. in Industriei
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