Estudo experimental sobre produtos de controle de sinal em câmara de ambiente de baixa temperatura e baixa pressão

Ambientes de baixa pressão podem impactar significativamente o desempenho, a confiabilidade e a vida útil de produtos de controle de sinalização. O exemplo a seguir, utilizando um teste de baixa pressão em um dispositivo eletrônico de sinalização ferroviária, ilustra o papel crucial dos testes de baixa pressão na avaliação da confiabilidade do produto.

Requisitos de equipamento de teste: Para verificar sua adaptabilidade a ambientes de baixa pressão, um teste de baixa pressão foi conduzido de acordo com a norma GB/T 2423.21-2008. O teste foi realizado em uma câmara de teste de baixa pressão não padronizada, fabricada pela Youhuan Instruments (conforme mostrado na figura abaixo).

A câmara de testes oferece uma faixa de pressão de ar continuamente ajustável de 20 kPa a 101 kPa, com uma variação de pressão de no máximo ±0,5 kPa. Ela também está equipada com um sistema de controle de temperatura de precisão, com flutuações de temperatura inferiores a ±2℃.

Procedimento experimental:

Fase 1: À temperatura ambiente (25 °C), a pressão do ar foi reduzida de 101 kPa para 70 kPa a uma taxa de 1 kPa/min, mantida por 1 hora e, em seguida, aumentada novamente para 101 kPa na mesma taxa. Este processo foi repetido três vezes. Todos os parâmetros de desempenho funcional do equipamento foram monitorados e suas variações foram registradas.

Fase 2: A pressão do ar foi mantida constante em 54 kPa durante 16 horas, enquanto o equipamento estava ligado. Os parâmetros de desempenho funcional foram monitorados e suas alterações foram registradas.

Durante os testes, foram observados diversos parâmetros anormais no equipamento:

Na primeira fase do teste, quando a pressão do ar caiu para aproximadamente 70 kPa, a corrente de operação do equipamento aumentou repentinamente em 10%, e a temperatura do dispositivo também subiu rapidamente em 5°C. Os sinais de saída de alguns componentes sensíveis ficaram distorcidos.

Na quinta hora da segunda fase do teste, o equipamento sofreu um desligamento repentino. Após a reinicialização, tudo voltou ao normal, mas a mesma falha ocorreu novamente após 10 horas. Mais dois desligamentos ocorreram nas seis horas seguintes. Uma investigação minuciosa dos componentes defeituosos revelou que o principal problema estava no módulo de alimentação.

Análise de anomalias:

O aumento anormal da corrente na primeira etapa do teste foi causado pela descarga parcial dos terminais do transformador de potência sob pressão atmosférica crítica. Durante a descarga, o ar se decompõe formando plasma, gerando um grande número de partículas de alta energia que bombardeiam a superfície dos terminais, levando a um aumento na corrente de curto-circuito instantânea. A alta temperatura que acompanha a descarga também causou superaquecimento localizado, enquanto a queda na pressão atmosférica resultou em ar mais rarefeito, afetando a eficiência da dissipação de calor.

A interrupção na segunda etapa do teste ocorreu devido a uma diminuição na confiabilidade do circuito de controle de energia. Sob baixa pressão atmosférica prolongada, a placa de circuito expandiu-se, causando rachaduras em pequenas juntas de solda, resultando em conexões intermitentes e deficientes, distorcendo o sinal de controle e causando desligamentos anormais frequentes.

Estrutura de Teste e Análise de Falhas:

Por meio de testes de baixa pressão e subsequente análise de falhas, a unidade de pesquisa e desenvolvimento identificou prontamente defeitos de projeto e fabricação:

Em primeiro lugar, a disposição dos condutores do enrolamento primário do transformador de potência era inadequada, com espaçamento excessivamente pequeno, tornando-o altamente suscetível a descargas parciais em condições de baixa pressão;

Em segundo lugar, a capacidade de dissipação de calor da fonte de alimentação era insuficiente;

Em terceiro lugar, as medidas de proteção contra umidade para o circuito de controle eram inadequadas, o material da placa de circuito impresso (PCI) foi selecionado incorretamente e havia risco de vazamento na embalagem dos componentes.

Com isso, conclui-se a pesquisa experimental sobre baixa temperatura e baixa pressão. Câmara AmbientalPara quaisquer dúvidas sobre testes de produtos, entre em contato com a equipe técnica da Huanyi Instruments.