Znaczenie i metody badania wzrostu temperatury w urządzeniach elektronicznych i elektrycznych

Wzrost temperatury odnosi się do wzrostu temperatury różnych komponentów urządzeń elektronicznych i elektrycznych w stosunku do temperatury otoczenia. Gdy przewodnik jest zasilany, jego temperatura powierzchni wzrasta z czasem z powodu efektu cieplnego prądu, aż osiągnie stan stabilny. Znamionowy wzrost temperatury silnika to maksymalny dopuszczalny wzrost temperatury uzwojenia w określonej temperaturze otoczenia (zwykle 40°C), który zależy od klasy izolacji uzwojenia.

Ocena wzrostu temperatury nie tylko odzwierciedla stan odprowadzania ciepła przez silnik, ale także pomaga ocenić, czy jego zarządzanie termiczne działa prawidłowo. Aby zweryfikować żywotność i stabilność produktów elektronicznych, testy wzrostu temperatury są powszechnie przeprowadzane na krytycznych komponentach (takich jak układy scalone IC) poprzez eksploatację urządzenia w temperaturach powyżej jego znamionowej temperatury roboczej (np. 25°C) do określonej temperatury (np. 70°C), rejestrując wzrost temperatury powyżej temperatury otoczenia i w ten sposób weryfikując projekt.

1. Znaczenie badania wzrostu temperatury
Badanie wzrostu temperatury jest standardową procedurą w testowaniu typu produktu elektrycznego, stosowaną głównie do oceny zmian temperatury produktów elektrycznych i ich komponentów w celu zapewnienia zgodności z normami bezpieczeństwa. Wraz z szybkim rozwojem technologii produktów elektrycznych, testowanie wzrostu temperatury stało się kluczowe w ocenie bezpieczeństwa urządzeń i komponentów. Długotrwała praca w wysokich temperaturach może pogorszyć wydajność materiału izolacyjnego, co potencjalnie może prowadzić do porażenia prądem, oparzeń lub pożarów. Dlatego testowanie wzrostu temperatury jest kluczowym środkiem zapobiegającym tym zagrożeniom bezpieczeństwa.

2. Metody badania wzrostu temperatury

Metody badania wzrostu temperatury można ogólnie podzielić na pomiary kontaktowe i bezkontaktowe:

NMetody pomiaru kontaktowego

Metody bezkontaktowe mierzą temperaturę powierzchni badanego obiektu i zazwyczaj wymagają korekty emisyjności powierzchni, aby uzyskać dokładne temperatury. Jednak metody te są ograniczone przez czynniki takie jak odległość między obiektem a instrumentem oraz obecność pary wodnej, dymu, pyłu itp. na ścieżce promieniowania, co może zmniejszyć dokładność pomiaru. Typowe techniki bezkontaktowego pomiaru temperatury obejmują:

• Pomiar temperatury widmowej: Określanie temperatury poprzez pomiar widma promieniowania emitowanego przez powierzchnię obiektu.
• Interferometria holograficzna: Wykorzystuje zjawisko interferencji do pomiaru zmian temperatury.
• Pomiar temperatury trójkolorowej oparty na CCD: Wykorzystuje kamerę CCD do przechwytywania trójkolorowych informacji w celu obliczenia temperatury.

Metody pomiaru kontaktu

Metody kontaktowe obejmują bezpośrednią interakcję z obiektem poddawanym testowi i oferują wyższą dokładność i niezawodność. Kluczowe elementy pomiaru temperatury obejmują:

• Termopary: Termopary, wykorzystując zjawisko Seebecka, mierzą temperaturę za pomocą napięcia generowanego przez różnicę temperatur między dwoma różnymi materiałami na ich złączu.
• Czujniki temperatury rezystancyjnej (RTD): mierzą temperaturę na podstawie zmiany rezystancji elektrycznej wraz ze zmianą temperatury.
Metody pomiaru kontaktowego są powszechnie stosowane ze względu na możliwość bezpośredniego pomiaru rzeczywistej temperatury obiektu.

WS-1_Tester wzrostu temperatury

3. Wdrożenie testu wzrostu temperatury

Przygotowanie przed badaniem

• Kalibracja sprzętu: Cały sprzęt testowy powinien być kalibrowany corocznie. Naklejki kalibracyjne powinny być naklejone na instrumenty, wskazujące datę i cykl ostatniej kalibracji.
• Kontrola próbki: Sprawdź integralność próbki, upewniając się, że komponenty, akcesoria i elementy mocujące są kompletne.
• Warunki środowiskowe: Umieścić próbkę w środowisku o temperaturze 23°C ±2°C i wilgotności względnej 50%–90% na 10 godzin, aby temperatura jej powierzchni zrównała się z temperaturą pokojową przed wykonaniem testu.

Testowanie i nagrywanie

• Osiągnięcie równowagi termicznej: Urządzenie lub jego podzespoły powinny pracować w normalnych warunkach obciążenia aż do osiągnięcia równowagi termicznej, a dane dotyczące temperatury w różnych punktach powinny być rejestrowane.
• Rejestrowanie danych: Rejestrowanie wzrostu temperatury, napięcia, prądu, mocy wejściowej, napięcia wyjściowego, prądu wyjściowego i mocy wyjściowej testowanego produktu.
• Stabilność temperatury otoczenia: Monitoruj stabilność krzywej temperatury otoczenia, upewniając się, że wahania mieszczą się w dopuszczalnych granicach.
• Stan działania urządzenia: Jeśli wystąpią nieprawidłowości (takie jak hałas, iskrzenie, wibracje, zabezpieczenie termiczne itp.), należy natychmiast zapisać istniejące dane, zatrzymać test, przeanalizować przyczynę i rozwiązać problem.
• Analiza krzywej: Zbadaj zmiany krzywej temperatury w każdym punkcie testowym. Jeśli zostaną wykryte nieprawidłowości, zapisz dane i przeanalizuj przyczynę.
• Zarządzanie środowiskiem testowym: Zminimalizuj aktywność personelu podczas testów, a w szczególności unikaj gwałtownych ruchów, aby nie wpłynąć na temperaturę otoczenia i dokładność wyników testów.

Poprzez rygorystyczne test wzrostu temperatury, bezpieczeństwo i stabilność produktów elektrycznych podczas rzeczywistego użytkowania mogą być skutecznie zapewnione, zapobiegając potencjalnym zagrożeniom spowodowanym nadmiernym wzrostem temperatury.