深読みの良質な記事：熱抵抗のソフトブレイクダウン故障解析

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温度は工業生産プロセスの制御において極めて重要な役割を果たし、温度測定システムは工業生産過程での監視や自動制御に正確なデータを提供することで、測定点の温度の高低を把握し、生産が安全かつ経済的、効率的に行われるようにします。温度測定システムは主に温度センサー、変換ユニット、および表示または制御ユニットで構成されており、一般的に変換ユニットと表示または制御ユニットは電子回路によって実現され、その故障解析は通常の回路解析の法則に従う。本稿では、熱抵抗型温度素子の一般的な故障について簡単に分析する。 熱抵抗のソフトブレークダウン yunrun.com.cn/tech/2058.html 熱抵抗素子の動作原理 熱抵抗素子には、一般的に銅製の熱抵抗と白金製の熱抵抗の2種類があります。これらの金属の電気伝導度は温度に伴ってほぼ線形的に変化するため、素子の抵抗値を測定することで温度を検出するのです。温度素子が0℃のときの抵抗値を、その素子の目盛り番号と呼びます。現在、最も一般的なのはCu50とPt100の2種類です。 熱抵抗型温度センサーの一般的な故障の分類　熱抵抗型温度測定システムは比較的安定して動作し、信頼性も高い。熱抵抗型センサーの使用寿命は平均で2年程度であり、よく見られる故障は以下の4つのカテゴリーに分けられる：1．断線　熱抵抗型センサーが断線すると、通常は表示されるデータがオーバーフローするという症状が現れる。原因は、温度センサーの開路、接続配線の接触不良、または切断にある可能性があります。一般的に、測定ポイントの振動が大きい場合や、部品の保護カバーがしっかり固定されていない場合などに、システムが動作中に部品が振動で折れたり、接続部が緩んだりして、このような故障が発生することがあります。 2、短絡：温度センサーの短絡で、主に温度センサーが完全にまたは部分的に短絡することを指し、故障の症状としては通常、温度表示値が負の数になる。温度センサーの品質が悪い、作業環境での振動が大きすぎる、接続配線の短絡などが、この不具合を引き起こす原因となります。 3、通電による熱抵抗の軟的な破壊で、故障の症状としては表示が時々正常であり、時々異常になる。異常な状態では値が跳ね上がったり、正確な値から外れたりする。 4、透は、流動する固体粒子が含まれる温度測定環境でよく見られ、負圧下では表示値が真の値から外れて室温に近づく。その原因は、部品の保護カバーが流動する固体媒体によって摩耗され、漏気によって測定温度が室温寄りになるためである。実際の温度が室温より高い場合は温度が低く表示され、その逆もまた同様です。正圧の場合、検出媒体の汚染が素子に影響を与え、測定に支障をきたす現象が生じます。媒体が導電性を持つと、短絡現象が起こります；媒体が導電しない場合、現象は明確ではない。 熱抵抗のソフトブレークダウン現象　熱抵抗がソフトブレークダウンすると、その現象はかなり奇妙である。障害が発生した際、メンテナンスサイクルは平均してわずか1週間程度であり、各メンテナンス時に部品を交換するだけで問題は解決されるが、交換した部品を測定しても全く正常であった。部品を取り外さなくても、実機環境でマルチメーターで抵抗値を測定するのは普通のことであり、測定された抵抗値から換算された温度値も実際の温度と一致します。システム全体は再送電によって正常に戻るが、その後再び障害が発生してシステムが異常になると、時にオーバーフローと表示され、時に不安定と表示され、時に値が低くなる。 熱抵抗のソフトブレークダウンの特徴　まとめると、温度センサーのソフトブレークダウンには以下のような重要な特徴がある：1、白金抵抗素子の品質が悪い場合にこの故障が発生しやすい。統計によると、この種の故障は全故障の86％を占めており、これによりプラチナ抵抗素子の品質が低いことが、プラチナ抵抗のソフトバリアの主な原因であることがわかる。白金抵抗素子の品質の悪さは、骨格の絶縁性が低いこと、白金（銅）金属の品質が悪いこと、製造工程のレベルが低いことなどに表れます。 2、熱抵抗温度素子の動作温度がその動作範囲の上限を超えるか、上限付近にある場合にこの故障が発生しやすい。例えば、Pt100が500℃の環境で頻繁に使用されると、故障する確率が非常に高くなります。 3、熱抵抗素子は作動環境から取り出しても正常に復帰し、低温下でも正常に動作し、ソフトブレークダウンの故障が消失する。これが温度素子のソフトブレークダウンの重要な特徴である。 熱抵抗のソフトブレークダウンの電気的機構　熱抵抗の温度センサーがソフトブレークダウンすると、元々持っていた電気的特性を失う。熱抵抗素子は、その正常な動作範囲内の任意の温度において、通常の抵抗体としての基本的特性を有しなければならない。熱抵抗がソフトブレークダウンすると、そのU値とI値の関係はもはや線形ではなくなり、電流がある一定値に達すると絶縁性能が低下し、熱抵抗が破壊されて抵抗値が下がります。その結果、抵抗値と温度との間にはもはや対応関係がなくなります。熱抵抗ソフトブレークダウン素子の実際のUI特性図は、下図の通りです。 実際の測定によると、ソフトブレークダウン故障が発生した熱抵抗のブレークダウン温度は約350℃であり、ブレークダウン時の最小電流は0.6～0.8mAと幅がある。一般的な測定回路では測定電流は0.06mAであるが、感度を高めるために電流が1mAを超えることもある。そのため、品質の悪い温度センサーを高温環境下で使用し、測定回路の電流が0.06mAを超えると、ソフトブレークダウン故障が発生しやすくなる。回路電流が0.6mA未満の場合、ソフトブレークダウン現象は消失する。なぜなら、マルチメーターの抵抗計で測定した回路電流は約0.1mA程度に過ぎないため、ソフトブレークダウンを起こしている部品の不具合をマルチメーターでは検出しにくいからである。 熱抵抗式温度計の故障解決策
熱抵抗式温度計が発生するさまざまな故障の原因に応じて適切な対処を行います。詳細は表1をご覧ください。

**故障の分類**　熱抵抗式温度計の故障解決策
・**断線**：熱抵抗式温度計の保護カバーをしっかり固定し、振動の少ない測定ポイントを選ぶ。また、振動を防ぐ部品を使用し、信号線の接続部をしっかり固定する。
・**短絡**：品質が良く耐久性の高い外巻き型の一体焼結プラチナ抵抗素子を使用し、振動を減らす。
・**漏電**：耐摩耗性の高いカバーに交換し、取り付け角度を変更したり、保護装置を設置する。

著者：中国アルミニウム工業集団中州分公司　許逢権