Bedeutung und Methoden der Temperaturanstiegsprüfung bei elektronischen und elektrischen Geräten

Unter Temperaturanstieg versteht man den Temperaturanstieg verschiedener Komponenten elektronischer und elektrischer Geräte im Verhältnis zur Umgebungstemperatur. Wenn ein Leiter unter Spannung steht, steigt seine Oberflächentemperatur aufgrund der Wärmewirkung des Stroms mit der Zeit an, bis er einen stabilen Zustand erreicht. Der Nenntemperaturanstieg eines Motors ist der maximal zulässige Temperaturanstieg der Wicklung bei einer bestimmten Umgebungstemperatur (normalerweise 40 °C), der von der Isolationsklasse der Wicklung abhängt.

Die Bewertung des Temperaturanstiegs spiegelt nicht nur den Wärmeableitungszustand des Motors wider, sondern hilft auch bei der Beurteilung, ob sein Wärmemanagement ordnungsgemäß funktioniert. Um die Lebensdauer und Stabilität elektronischer Produkte zu überprüfen, werden häufig Temperaturanstiegstests an kritischen Komponenten (wie IC-Chips) durchgeführt, indem das Gerät bei Temperaturen über seiner Nennbetriebstemperatur (z. B. 25 °C) bis zu einer bestimmten Temperatur (z. B. 70 °C) betrieben wird, der Temperaturanstieg über der Umgebungstemperatur aufgezeichnet und so das Design validiert wird.

1. Bedeutung der Temperaturanstiegsprüfung
Temperaturanstiegsprüfung ist ein Standardverfahren bei der Typprüfung elektrischer Produkte, das in erster Linie dazu dient, die Temperaturänderungen elektrischer Produkte und ihrer Komponenten zu bewerten, um die Einhaltung von Sicherheitsnormen sicherzustellen. Mit der rasanten Entwicklung der Technologie elektrischer Produkte ist die Prüfung auf Temperaturanstieg für die Bewertung der Sicherheit von Geräten und Komponenten von entscheidender Bedeutung geworden. Längerer Betrieb bei hohen Temperaturen kann die Leistung des Isoliermaterials beeinträchtigen und möglicherweise zu Stromschlägen, Verbrennungen oder Bränden führen. Daher ist die Prüfung auf Temperaturanstieg eine wichtige Maßnahme zur Vermeidung dieser Sicherheitsrisiken.

2. Methoden zur Temperaturanstiegsprüfung

Bei der Prüfung auf Temperaturanstieg unterscheidet man grundsätzlich zwischen Kontaktmessungen und berührungslosen Messungen:

NOn-Contact-Messmethoden

Berührungslose Methoden messen die Temperatur der Oberfläche des zu testenden Objekts und erfordern normalerweise eine Korrektur der Oberflächenemission, um genaue Temperaturen zu erhalten. Diese Methoden sind jedoch durch Faktoren wie den Abstand zwischen Objekt und Instrument und das Vorhandensein von Wasserdampf, Rauch, Staub usw. im Strahlungspfad begrenzt, was die Messgenauigkeit verringern kann. Zu den gängigen berührungslosen Temperaturmessverfahren gehören:

• Spektrale Temperaturmessung: Bestimmt die Temperatur durch Messung des Strahlungsspektrums, das von der Oberfläche des Objekts emittiert wird.
• Holographische Interferometrie: Nutzt Interferenzphänomene zur Messung von Temperaturänderungen.
• CCD-basierte Dreifarben-Temperaturmessung: Verwendet eine CCD-Kamera zum Erfassen der Dreifarben-Informationen zur Berechnung der Temperatur.

Kontaktmessverfahren

Kontaktmethoden erfordern eine direkte Interaktion mit dem zu prüfenden Objekt und bieten eine höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Zu den wichtigsten Elementen der Temperaturmessung gehören:

• Thermoelemente: Thermoelemente basieren auf dem Seebeck-Effekt und messen die Temperatur über die Spannung, die durch den Temperaturunterschied zwischen zwei unterschiedlichen Materialien an ihrer Verbindungsstelle entsteht.
• Widerstandstemperaturfühler (RTDs): Messen die Temperatur anhand der Änderung des elektrischen Widerstandes mit der Temperatur.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, die tatsächliche Temperatur eines Objekts direkt zu messen, werden häufig Kontaktmessverfahren eingesetzt.

WS- 1_Temperaturanstiegstester

3. Durchführung von Temperaturanstiegstests

Vorbereitung vor dem Test

• Gerätekalibrierung: Alle Testgeräte sollten jährlich kalibriert werden. An den Geräten sollten Kalibrierungsaufkleber angebracht werden, die das letzte Kalibrierungsdatum und den letzten Kalibrierungszyklus angeben.
• Probenprüfung: Überprüfen Sie die Integrität der Probe und stellen Sie sicher, dass Komponenten, Zubehör und Anhänge vollständig sind.
• Umgebungsbedingungen: Platzieren Sie die Probe 23 Stunden lang in einer Umgebung mit 2 °C ± 50 °C und 90 %–10 % relativer Luftfeuchtigkeit, damit sich ihre Oberflächentemperatur vor dem Test der Raumtemperatur angleichen kann.

Testen und Aufzeichnen

• Erreichen des thermischen Gleichgewichts: Das Gerät oder seine Komponenten sollten unter normalen Lastbedingungen laufen, bis das thermische Gleichgewicht erreicht ist, und die Temperaturdaten sollten an verschiedenen Punkten aufgezeichnet werden.
• Datenaufzeichnung: Protokollieren Sie Temperaturanstieg, Spannung, Strom, Eingangsleistung, Ausgangsspannung, Ausgangsstrom und Ausgangsleistung des getesteten Produkts.
• Stabilität der Umgebungstemperatur: Überwachen Sie die Stabilität der Umgebungstemperaturkurve und stellen Sie sicher, dass die Schwankungen innerhalb akzeptabler Grenzen liegen.
• Betriebsstatus des Geräts: Wenn Anomalien (wie etwa Lärm, Funken, Vibrationen, Wärmeschutz usw.) auftreten, speichern Sie sofort die vorhandenen Daten, stoppen Sie den Test, analysieren Sie die Ursache und beheben Sie das Problem.
• Kurvenanalyse: Untersuchen Sie die Temperaturkurvenänderungen an jedem Testpunkt. Wenn Anomalien erkannt werden, speichern Sie die Daten und analysieren Sie die Ursache.
• Testumgebungsmanagement: Minimieren Sie die Aktivitäten des Personals während des Tests und vermeiden Sie insbesondere schnelle Bewegungen, um eine Beeinträchtigung der Umgebungstemperatur und der Genauigkeit der Testergebnisse zu verhindern.

Durch rigoros Temperaturanstiegsprüfung, können die Sicherheit und Stabilität elektrischer Produkte im tatsächlichen Einsatz wirksam gewährleistet und potenzielle Risiken durch übermäßigen Temperaturanstieg verhindert werden.