Dans diverses applications, notamment les appareils électroménagers et le chauffage industriel, les cartouches chauffantes sont souvent utilisées comme composants électrothermiques. Un problème connu sous le nom de « surchauffe locale » se produit lorsque la température de sections spécifiques du radiateur dépasse de manière inhabituelle la plage admissible-de conception pendant que le radiateur fonctionne. En plus de diminuer l'efficacité du chauffage et de raccourcir la durée de vie du produit, cela peut, dans des circonstances extrêmes, entraîner des incidents de sécurité. Les défauts de conception, les problèmes liés au processus de fabrication, les circonstances d'utilisation inappropriées ou la maintenance inadéquate sont généralement les causes d'une surchauffe locale. Pour garantir le fonctionnement sûr des équipements et prolonger la durée de vie des cartouches chauffantes, il est essentiel de comprendre comment évaluer la surchauffe locale et ses défauts habituels.
La surveillance de la température est la plus simple et la plus efficace parmi plusieurs techniques scientifiques utilisées pour évaluer la surchauffe locale des cartouches chauffantes. Les « points chauds » avec des températures inhabituellement élevées peuvent être facilement détectés en scannant la surface du radiateur avec un thermomètre infrarouge ou une caméra thermique ; normalement, la répartition de la température doit être assez uniforme et la différence de température entre les différentes zones ne doit pas dépasser le seuil de conception. Étant donné que le rythme d'augmentation de la température dans les endroits localement surchauffés est généralement plus rapide que dans les zones normales, il est également nécessaire de surveiller la tendance du changement de température. Une autre méthode technique fiable est la méthode de mesure de la résistance, qui utilise un multimètre pour mesurer la résistance au froid et à la chaleur du radiateur. Une surchauffe locale peut entraîner des changements anormaux dans la valeur de la résistance, généralement une augmentation, et la mesure de la résistance segmentaire peut aider à identifier la zone surchauffée précise.
Les premiers indicateurs d’une surchauffe locale peuvent être détectés grâce à une inspection visuelle de routine. Modifications de la couleur de la surface, telles que des sections plus foncées ou très oxydées ; distorsion du corps du tube, telle qu'une expansion locale, une dépression ou une flexion ; carbonisation et poudrage de matériaux isolants; et les anomalies au niveau des joints de soudure ou des pièces de connexion sont des indications typiques. Une autre base cruciale pour prendre des décisions est de garder un œil sur les changements dans les paramètres de fonctionnement : des fluctuations anormales de courant (généralement une baisse du courant), une puissance de sortie instable, une diminution notable de l'efficacité du chauffage et une baisse de la précision du contrôle de la température sont autant de signes d'éventuels problèmes de surchauffe locale. En outre, des événements aberrants pouvant être détectés par jugement sensoriel, tels que des bruits de « craquement », des odeurs de matériaux isolants surchauffés ou une augmentation inhabituelle de la température de l'air ambiant, peuvent accompagner une surchauffe locale.
Les cartouches chauffantes qui surchauffent localement affichent des caractéristiques de défaillance typiques claires. L'oxydation et la décoloration de la surface en sont la manifestation la plus évidente. En fonctionnement normal, la surface doit présenter une couleur d'oxyde uniforme, mais les zones localement surchauffées auront des couleurs sensiblement plus foncées (du brun foncé au noir), et une surchauffe importante peut provoquer le décollement de la surface métallique. L'expansion locale, la dépression, la déformation par flexion (changement de rectitude), la fissuration ou le desserrage de la section d'étanchéité et le déplacement ou l'endommagement de la structure de support interne sont autant d'exemples de changements structurels qui résulteront d'une surchauffe locale persistante dans le corps du tube.
Un autre aspect important de la surchauffe locale est la dégradation des performances électriques : la fusion locale du fil de résistance entraîne un circuit ouvert, la résistance de contact des pièces de connexion augmente, la résistance d'isolation diminue (ce qui peut provoquer des fuites) et les performances de tenue en tension diminuent (sujet aux claquages). Simultanément, l’efficacité du chauffage diminuerait considérablement en raison de facteurs tels qu’un temps plus long pour atteindre la température souhaitée, une répartition plus inégale de la température, une augmentation notable de la consommation d’énergie et une gestion imprécise de la température. La résistance mécanique du corps du tube métallique diminue, les grains du fil de résistance grossissent et deviennent plus cassants, les matériaux d'étanchéité vieillissent et échouent, et les matériaux isolants se carbonisent et perdent leurs propriétés isolantes en raison de températures élevées. Une surchauffe locale sévère présentera des indicateurs clairs de danger pour la sécurité, notamment des étincelles ou des arcs électriques inhabituels, des actions fréquentes des dispositifs de protection, des dommages causés par la surchauffe des objets à proximité et même la possibilité de combustion ou d'incendie.
L’analyse des causes courantes de surchauffe locale est essentielle pour bien la comprendre. En termes de processus de fabrication, une répartition inégale des fils de résistance, un remplissage inadéquat des matériaux isolants, une mauvaise qualité de soudage et une mauvaise étanchéité du corps du tube sont des facteurs importants. En termes de conception, une densité de puissance trop élevée, un mauvais choix de matériaux et une prise en compte inadéquate des conditions de dissipation thermique peuvent tous entraîner une surchauffe locale. Des conditions d'utilisation inappropriées, telles qu'une température ambiante excessivement élevée, des démarrages-arrêts fréquents ou des opérations de surcharge, des conditions de dissipation thermique détériorées (comme le tartre), l'accumulation de saleté en surface, des connexions desserrées non manipulées, le non-remplacement de l'isolation vieillissante et une inspection irrégulière, seront également à l'origine de ce problème.
Afin de prévenir et de gérer la surchauffe locale des cartouches chauffantes, les mesures suivantes doivent être prises : choisir les modèles et les installer en fonction des besoins réels, garantir de bonnes conditions de dissipation thermique et éviter les contraintes mécaniques lors de l'installation ; normaliser l'utilisation en fonctionnant sous tension nominale, en évitant la combustion à sec ou le manque de fluide et en effectuant un nettoyage et un entretien réguliers ; établir un système d'inspection régulier, enregistrer les paramètres tels que la température et le courant et remplacer rapidement les composants vieillissants ; Une fois qu'une surchauffe locale est découverte, arrêtez immédiatement d'utiliser le radiateur, identifiez la cause et corrigez-la, et remplacez les radiateurs gravement endommagés dès que possible pour éliminer les risques de sécurité.
