Article approfondi : Analyse des pannes de claquage doux des résistances thermiques

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La température joue un rôle extrêmement important dans le contrôle des processus de production industrielle. Les systèmes de mesure de la température fournissent des données précises pour la surveillance et le contrôle automatique au cours du processus de production, en indiquant le niveau de température aux points de mesure, ce qui permet d’assurer un fonctionnement sûr, économique et efficace de la production. Le système de mesure de la température se compose principalement d’un élément sensible à la température, d’une unité de conversion et d’une unité d’affichage ou de contrôle. Généralement, l’unité de conversion et l’unité d’affichage ou de contrôle sont réalisées par des circuits électroniques, et leur analyse des pannes suit les règles générales de l’analyse des circuits. Cet article présente une analyse succincte des pannes courantes des éléments de température à résistance thermique. Défaillance douce de la résistance thermique yunrun.com.cn/tech/2058.html Principe de fonctionnement de la résistance thermique. Les éléments de résistance thermique les plus couramment utilisés sont les résistances thermiques en cuivre et celles en platine. Comme la conductivité de ces deux métaux varie de manière essentiellement linéaire avec la température, on mesure la résistance de l’élément pour déterminer la température. La résistance du capteur de température à une température de 0 °C est appelée le numéro de graduation du capteur ; les types les plus courants actuellement sont Cu50 et Pt100. Classification des pannes courantes des éléments de mesure par résistance thermique. Les systèmes de mesure par résistance thermique fonctionnent de manière relativement stable et fiable ; la durée de vie moyenne des éléments de résistance thermique peut atteindre 2 ans. Les pannes courantes peuvent être classées en 4 catégories suivantes : 1. Déconnexion : l’élément de résistance thermique est déconnecté, et le phénomène de panne se manifeste généralement par un dépassement des valeurs affichées. La cause pourrait être un circuit ouvert du capteur de température, ou un mauvais contact ou une rupture des fils de connexion. En général, des vibrations importantes aux points de mesure ou une fixation insuffisante des gaines de protection des composants peuvent entraîner la rupture des composants ou le desserrage des connexions pendant le fonctionnement du système, ce qui provoque cette panne. 2. Court-circuit du capteur de température : il s’agit principalement d’un court-circuit total ou partiel du capteur de température ; les symptômes de la panne se manifestent généralement par une valeur affichée pour la température négative. Une mauvaise qualité du capteur de température, des vibrations excessives dans l’environnement de fonctionnement ou un court-circuit dans les fils de connexion peuvent provoquer cette panne. 3. La défaillance due à la rupture thermique des résistances thermiques se manifeste par un affichage parfois normal et parfois anormal. Les symptômes anormaux sont des sauts ou des valeurs affichées inexactes, s’écartant de la valeur correcte. 4. La perméabilité est fréquemment observée dans des environnements de mesure contenant des particules solides en mouvement ; en cas de pression négative, la valeur affichée s’éloigne de la valeur réelle pour se rapprocher de la température ambiante. Cela est dû au fait que l’enveloppe de protection du composant est usée par le milieu solide en mouvement, ce qui provoque une fuite d’air et fait que la température mesurée tend vers la température ambiante. Si la température réelle est supérieure à la température ambiante, elle affiche une température plus basse, et inversement. En régime de pression positive, on observe un phénomène où la contamination du milieu de détection des éléments affecte les mesures. Si le milieu est conducteur, un court-circuit se produit ； Si le milieu n’est pas conducteur, le phénomène n’est pas visible. Phénomène de défaillance progressive de la résistance thermique : Après une défaillance progressive de la résistance thermique, le phénomène est plutôt étrange : lorsque la panne se produit, le cycle de maintenance est parfois d’environ 1 semaine seulement ; à chaque maintenance, il suffit de remplacer le composant pour résoudre le problème, mais les composants remplacés se révèlent être parfaitement normaux lors des mesures. Même sans démonter les composants, il est normal d’utiliser un multimètre dans l’environnement de fonctionnement pour mesurer la résistance ; la valeur de température obtenue à partir de cette mesure correspond également à la valeur réelle. L’ensemble du système peut revenir à la normale lors du rétablissement de l’alimentation électrique ; cependant, lorsque le système tombe à nouveau en panne, il peut parfois montrer un dépassement, parfois une instabilité, et parfois des valeurs trop basses. Caractéristiques de la défaillance douce des résistances thermiques. En résumé, la défaillance douce des éléments de température présente les caractéristiques suivantes : 1. Cette panne se produit facilement lorsque la qualité de l’élément résistif en platine est faible. Selon les statistiques, ce type de panne représente 86 % du total des pannes. Il en ressort que la qualité médiocre des éléments résistifs en platine est la principale cause de leur défaillance par effet de claquage. La mauvaise qualité des éléments résistifs en platine se manifeste par une faible isolation du cadre, une mauvaise qualité du métal de platine (cuivre) et un niveau technique de fabrication insuffisant. 2. Cette panne se produit facilement lorsque la température de fonctionnement du capteur à résistance thermique dépasse la limite supérieure de son champ de fonctionnement ou se situe à proximité de cette limite. Si le Pt100 fonctionne fréquemment à 500 °C, le risque de panne est très élevé. 3. L’élément de résistance thermique peut revenir à son état normal après avoir quitté son environnement de fonctionnement, fonctionner correctement à basse température, et le défaut de claquage doux disparaît ; c’est une caractéristique importante du claquage doux des éléments de température. Mécanisme électrique de la défaillance douce des résistances thermiques. Lorsque l’élément de température d’une résistance thermique subit une défaillance douce, il perd ses propriétés électriques initiales. L’élément à résistance thermique doit présenter les caractéristiques de base d’une résistance ordinaire à toute température dans son champ de fonctionnement normal. Après une défaillance partielle de la résistance thermique, ses courbes U et I deviennent non linéaires ; lorsque le courant atteint une certaine valeur, l’isolation diminue, la résistance thermique se dégrade, sa valeur résistive baisse, et il n’y a plus de relation entre cette valeur résistive et la température. Le diagramme des caractéristiques UI réelles du composant de claquage doux à résistance thermique est présenté ci-dessous. Selon des mesures pratiques, la température de claquage des résistances thermiques soumises à une défaillance de claquage doux est d’environ 350 °C, et le courant minimal de claquage varie entre 0,6 et 0,8 mA. Le courant de mesure dans le circuit de mesure est généralement de 0,06 mA ; pour améliorer la sensibilité, ce courant peut même atteindre plus de 1 mA. Par conséquent, pour les éléments de température de qualité inférieure, lorsque le courant dans le circuit de mesure dépasse 0,06 mA en conditions de fonctionnement à haute température, une défaillance de claquage doux est susceptible de survenir. Lorsque le courant de circuit est inférieur à 0,6 mA, le phénomène de défaillance par rupture douce disparaît, car la mesure du courant de circuit avec le multimètre en mode résistance ne donne que environ 0,1 mA ; il est donc difficile d’identifier une panne due à une défaillance par rupture douce à l’aide d’un multimètre. Solutions aux pannes de mesure de température par résistance thermique
Des mesures appropriées sont prises en fonction des différents principes de panne liés à la mesure de température par résistance thermique, comme indiqué dans le tableau 1. Classification des pannes – Solutions aux pannes de mesure de température par résistance thermique

Coupure : Renforcer la gaine de protection de la résistance thermique, choisir un point de mesure peu sujet aux vibrations, utiliser des éléments anti-vibrations, serrer les connexions des fils de signal.

Court-circuit : Utiliser des éléments de résistance en platine soudée entièrement en bobinage extérieur de bonne qualité et à longue durée de vie, afin de réduire les vibrations.

Perforation : Remplacer par des éléments de résistance en platine soudée entièrement en bobinage extérieur de bonne qualité, choisir le modèle approprié de résistance en platine.

Transparence : Passer à une gaine plus résistante à l’usure, modifier l’angle d’installation, installer un dispositif de protection.

Auteur : Xu Fengquan, filiale Zhongzhou du Groupe Chinalco