Artigo profundo: Análise de falhas de ruptura por impacto suave em resistores térmicos

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A temperatura desempenha um papel extremamente importante no controle dos processos de produção industrial. Os sistemas de medição de temperatura fornecem dados precisos para o monitoramento e o controle automático durante o processo produtivo, indicando o nível de temperatura nos pontos de medição. Isso garante um funcionamento seguro, econômico e eficiente da produção. O sistema de medição de temperatura é composto principalmente por elementos sensíveis à temperatura, uma unidade de conversão e uma unidade de exibição ou controle. Geralmente, a unidade de conversão e a unidade de exibição ou controle são implementadas por circuitos eletrônicos, e sua análise de falhas segue as regras gerais da análise de circuitos. Este artigo realiza uma análise simples dos defeitos mais comuns nos elementos de temperatura a base de resistência térmica. Quebra suave de resistores térmicos yunrun.com.cn/tech/2058.html Princípio de funcionamento dos resistores térmicos. Os elementos resistentes térmicos mais utilizados são os resistores de cobre e os resistores de platina. Como a condutividade elétrica desses dois metais varia de maneira linear com a temperatura, utiliza-se o método de medição da resistência do elemento para determinar a temperatura. A resistência do elemento de temperatura a uma temperatura de 0°C é chamada de valor de calibração do elemento. Atualmente, os mais comuns são os tipos Cu50 e Pt100. Classificação das falhas comuns nos elementos de medição de temperatura por resistência térmica. Os sistemas de medição de temperatura por resistência térmica funcionam de maneira relativamente estável e confiável. O ciclo de vida útil dos elementos de resistência térmica pode chegar a 2 anos, em média. As falhas mais comuns podem ser divididas nas seguintes 4 categorias: 1. Quebra – O elemento de resistência térmica fica interrompido, e o sintoma da falha geralmente é a exibição de valores excessivos. A causa pode ser um circuito aberto no elemento de temperatura, ou mau contato ou interrupção nos fios de conexão. Geralmente, vibrações excessivas nos pontos de medição ou a fixação inadequada das mangas de proteção dos componentes podem causar o rompimento dos componentes durante o funcionamento do sistema, ou a soltura das conexões, o que leva ao surgimento desse problema. 2. Curto-circuito no elemento de temperatura: refere-se principalmente a um curto-circuito total ou parcial do elemento de temperatura. O sintoma desse problema geralmente é que o valor indicado pela temperatura fica negativo. Uma qualidade deficiente dos elementos de temperatura, vibrações excessivas no ambiente de trabalho e curtos-circuitos nos fios de conexão podem causar esse problema. 3. “Vestir” refere-se à quebra por sobrecarga térmica das resistências. O defeito se manifesta de maneira que a tela às vezes funciona normalmente e outras vezes não. Nos casos em que não funciona corretamente, ocorrem flutuações ou valores exibidos imprecisos, desviando-se do valor correto. 4. O fenômeno de “transparência” ocorre frequentemente em ambientes de medição que contêm partículas sólidas em movimento. Em condições de pressão negativa, o valor exibido se desvia do valor real, aproximando-se da temperatura ambiente. Isso acontece porque o revestimento protetor do componente é desgastado pelo meio sólido em movimento, o que causa vazamento de ar e faz com que a temperatura medida fique próxima à temperatura ambiente. Se a temperatura real for superior à temperatura ambiente, será exibida uma temperatura mais baixa; o contrário também acontece. Em condições de pressão positiva, pode ocorrer a contaminação dos componentes responsáveis pela detecção, o que afeta a precisão das medições. Se o meio for condutor, ocorrerá um curto-circuito ； Se o meio não for condutor, o fenômeno não será evidente. O fenômeno de quebra suave da resistência térmica: após a quebra suave da resistência térmica, o comportamento é bastante estranho: quando ocorre a falha, o período de manutenção costuma ser de apenas 1 semana, sendo suficiente substituir o componente para resolver o problema. No entanto, os componentes substituídos são completamente normais, segundo as medições realizadas. Mesmo sem desmontar o componente, é normal usar um multímetro no ambiente de operação para medir a resistência; o valor de temperatura obtido a partir da medição da resistência corresponde ao valor real. Todo o sistema pode voltar ao normal após a restauração do fornecimento de energia. Porém, quando ocorrem falhas novamente, às vezes o sistema apresenta comportamentos anormais, como sobrecarga, instabilidade ou valores abaixo do normal. Características da quebra suave de resistores térmicos. Em resumo, a quebra suave dos elementos de temperatura possui as seguintes características importantes: 1. Esse tipo de falha ocorre com facilidade quando a qualidade dos elementos de prata é baixa. De acordo com as estatísticas, esse tipo de falha representa 86% do total de falhas. Isso mostra que a baixa qualidade dos componentes resistivos de platina é a principal causa do colapso desses componentes. A baixa qualidade dos elementos resistivos de platina se manifesta em isolamento deficiente do esqueleto, qualidade inferior do metal de platina (cobre) e nível baixo da tecnologia de fabricação. 2. Este defeito ocorre facilmente quando a temperatura de operação do elemento resistivo térmico excede o limite superior de seu intervalo de funcionamento, ou fica perto desse limite. Se o Pt100 funcionar frequentemente em um ambiente de 500°C, a probabilidade de ocorrerem falhas é muito alta. 3. Os elementos de resistência térmica conseguem voltar ao seu estado normal após serem removidos do ambiente de funcionamento. Eles também conseguem operar normalmente em baixas temperaturas, e o problema de quebra por sobrecarga desaparece. Essa é uma característica importante dos elementos de temperatura. Mecanismo elétrico da quebra suave de resistores térmicos: após a quebra suave do elemento de temperatura do resistor térmico, ele perde suas propriedades elétricas originais. Os elementos de resistência térmica devem possuir as características básicas de uma resistência comum em qualquer temperatura dentro de seu intervalo de funcionamento normal. Após a quebra por choque térmico da resistência térmica, suas curvas de U e I deixam de ser lineares. Quando a corrente atinge um certo valor, a isolação diminui, a resistência térmica quebra e seu valor de resistência cai. Nesse ponto, não há mais uma relação entre o valor de resistência e a temperatura. O gráfico das características reais de UI do componente de ruptura suave por resistência térmica é mostrado na figura abaixo. Após medições práticas, constatou-se que a temperatura de ruptura dos resistores térmicos que sofrem falhas de tipo “soft breakdown” é de aproximadamente 350°C. A corrente mínima necessária para causar essa ruptura varia entre 0,6 e 0,8 mA. Geralmente, a corrente utilizada nos circuitos de medição é de 0,06 mA. Em alguns casos, para aumentar a sensibilidade, a corrente pode chegar a mais de 1 mA. Portanto, em componentes térmicos de qualidade inferior, quando a corrente no circuito de medição excede 0,06 mA, é fácil que ocorram falhas de tipo “soft breakdown”. Quando a corrente no circuito é menor que 0,6 mA, o fenômeno de quebra suave desaparece. Como a resistência medida pelo multímetro para essa corrente é de aproximadamente 0,1 mA, torna-se difícil detectar falhas nos componentes que sofrem quebra suave com o uso do multímetro. Soluções para problemas de medição de temperatura com resistores térmicos. De acordo com os diferentes princípios que causam falhas na medição de temperatura com resistores térmicos, são tomadas as medidas adequadas, conforme mostrado na Tabela 1. Classificação das falhas e soluções para elas:
– **Quebra**: Reforçar o invólucro de proteção do resistor térmico, escolher pontos de medição com menos vibrações, utilizar componentes resistentes a vibrações, apertar bem as conexões dos cabos de sinal.
– **Curto-circuito**: Utilizar resistores de platina de alta qualidade e longa durabilidade, reduzindo assim as vibrações.
– **Perda de precisão**: Substituir os resistores por outros de melhor qualidade, escolher o modelo adequado de resistor de platina.
– **Desgaste prematuro**: Utilizar invólucros mais resistentes, alterar o ângulo de instalação e instalar dispositivos de proteção.
Autor: Xu Fengquan, da China Aluminiun Group Zhongzhou Branch