Étude expérimentale des produits de contrôle de signaux en chambre à basse température et basse pression

Les environnements à basse pression peuvent avoir un impact significatif sur les performances, la fiabilité et la durée de vie des produits de contrôle de signalisation. L'exemple suivant, basé sur un test à basse pression d'un dispositif électronique de signalisation ferroviaire, illustre le rôle crucial des essais à basse pression dans l'évaluation de la fiabilité des produits.

Exigences relatives à l'équipement de test : Pour vérifier son adaptabilité aux environnements à basse pression, un test à basse pression a été réalisé conformément à la norme GB/T 2423.21-2008. Le test a été effectué dans une chambre d'essai à basse pression non standard fabriquée par Youhuan Instruments (comme indiqué dans la figure ci-dessous).

La chambre d'essai offre une plage de pression d'air réglable en continu de 20 kPa à 101 kPa avec un écart maximal de ±0,5 kPa. Elle est également équipée d'un système de contrôle de température de précision, avec des fluctuations inférieures à ±2 °C.

Procédure expérimentale :

Phase 1 : À température ambiante (25 °C), la pression d’air a été réduite de 101 kPa à 70 kPa à raison de 1 kPa/min, maintenue pendant 1 heure, puis augmentée à nouveau à 101 kPa à la même vitesse. Ce processus a été répété trois fois. Tous les paramètres de performance fonctionnelle de l’équipement ont été surveillés et leurs variations enregistrées.

Phase 2 : La pression de l'air a été maintenue constante à 54 kPa pendant 16 heures, tandis que l'équipement était sous tension. Ses paramètres de performance fonctionnelle ont été surveillés et leurs variations ont été enregistrées.

Au cours des tests, plusieurs paramètres anormaux de l'équipement ont été observés :

Lors de la première phase du test, lorsque la pression atmosphérique a chuté à environ 70 kPa, le courant de fonctionnement de l'équipement a brusquement augmenté de 10 %, et la température de l'appareil a également augmenté rapidement de 5 °C. Les signaux de sortie de certains composants sensibles se sont avérés distordus.

Au cours de la cinquième heure de la deuxième phase du test, l'équipement s'est arrêté brusquement. Après redémarrage, tout est rentré dans l'ordre, mais la même panne s'est reproduite dix heures plus tard. Deux autres arrêts ont eu lieu dans les six heures suivantes. Une analyse approfondie des composants défectueux a révélé que le problème principal provenait du module d'alimentation.

Analyse des anomalies :

La hausse anormale du courant observée lors de la première phase du test était due à des décharges partielles dans les conducteurs du transformateur de puissance sous une pression d'air critique. Lors de ces décharges, l'air se décompose en plasma, générant un grand nombre de particules de haute énergie qui bombardent la surface des conducteurs, provoquant une augmentation du courant de court-circuit instantané. La température élevée associée à la décharge a également entraîné une surchauffe locale, tandis que la chute de pression atmosphérique a raréfié l'air, affectant ainsi l'efficacité de la dissipation thermique.

L'interruption de la deuxième phase du test était due à une baisse de fiabilité du circuit de commande d'alimentation. Sous l'effet d'une pression d'air basse prolongée, la carte de circuit imprimé s'est dilatée, provoquant des fissures dans les petites soudures. Il en a résulté des connexions intermittentes et de mauvaise qualité, une distorsion du signal de commande et des coupures de courant anormales et fréquentes.

Structure des tests et analyse des défaillances :

Grâce à des essais à basse pression et à une analyse des défaillances subséquente, l'unité de recherche et développement a rapidement identifié des défauts de conception et de fabrication :

Premièrement, la disposition des conducteurs de l'enroulement primaire du transformateur de puissance était inadaptée, avec un espacement excessivement petit, ce qui la rendait très sensible aux décharges partielles dans des conditions de basse pression ;

Deuxièmement, la capacité de dissipation thermique de l'alimentation était insuffisante ;

Troisièmement, les mesures d'étanchéité à l'humidité du circuit de commande étaient insuffisantes, le matériau du circuit imprimé (PCB) a été mal sélectionné et il existait un risque de fuite dans l'emballage des composants.

Ceci conclut la recherche expérimentale sur les basses températures et les basses pressions. Chambre environnementalePour toute question relative aux tests de produits, veuillez consulter le personnel technique compétent de Huanyi Instruments.