コールドエンド効果とリード線が故障する理由

カートリッジ ヒーターがマルチメータで正常にテストされた場合、-良好な導通と適切な絶縁抵抗が示されています-が、正しく加熱されなかったり、端子ハウジングやジャンクション ボックスの入口点で急激にショートした場合、生産ラインでは非常に問題が生じる可能性があります。問題はほぼ常に「コールドエンド」にあります。これは、内部抵抗線が外部リード線に接続する加熱されていない終端部分です。この接合部は、カートリッジ ヒーターの中で最も壊れやすく弱い部分です。これは、電気的ストレス、湿気、機械的力が連携して早期故障を引き起こす高電圧 600V アプリケーションに特に当てはまります。-

コールドエンドは、ニッケル-クロム抵抗コイルとリードピンの間の溶接または圧着などの敏感な電気接続をホットゾーンから十分に離れた場所に維持し、200～250 度未満に保つため、非常に重要です。これにより、終端が熱によって悪化するのを防ぐことができます。実際には、コールドエンドは、加熱された長さの外側から始まる故障モードが発生するメカニズムになります。湿気の侵入はリストの最上位にあります。たとえ少量の湿気、冷却剤ミスト、または結露でも、リード線上や壊れたシールを通して移動する可能性があります。水分が内部に入ると、水分を吸収する能力に優れた酸化マグネシウム (MgO) 絶縁粉末に水分が当たります。電圧が 600V に上昇すると、影響はさらに悪化します。水がイオン化しやすくなり、導電性チャネルが形成され、電気分解や細い抵抗線やコールド ピンの局所的な腐食が発生します。腐食によりワイヤの断面積が小さくなり、その箇所で電流が流れにくくなります。-局所的な高温領域により酸化が加速され、ワイヤがさらに細くなり、最終的には湿った MgO を介した炭化トラッキングにより開回路、またはさらに悪いことにシースへの短絡が発生します。


この問題は、高電圧システムではさらに悪化します。{0} 600V では、たとえ少量の漏れ電流 (数マイクロアンペア) でも、多量の熱とアークエネルギーが発生します。湿った MgO を介した小さな導電チャネルは、地絡トリップやブレーカーの誤作動を引き起こす可能性があります。{4}}極端な状況では、連続的な漏れがヒーター内でフラッシュオーバーに変わり、シースが破損したり、内部の部品が溶けたりします。このため、ヒーターの寿命全体にわたって、絶縁抵抗は非常に高く (1000 V DC で 50 ～ 100 MΩ 以上) 維持する必要があります。 10 ～ 20 MΩ を下回る場合は、ヒーターが故障しつつあることを意味します。

主な防御策は強力なコールドエンド設計です。{0}}プレミアム 440V および 600V カートリッジ ヒーターには、数多くの安全機能が備わっています: - 重要な溶接部を金型のヒート ゾーンから遠くに配置する、長いコールドピン部分 (通常 25 ～ 75 mm 以上). - 高-完全性シール: セラミック-対-金属、ガラス-対-または金属300 ～ 400 度の温度に長期間耐えられる高温エポキシ ポッティング。-これらは通常、補助的なシリコンまたはフッ素ポリマーのブーツと一緒に使用されます. - 内部バリア: 一部の設計では、コールド端の近くに 2 番目の圧縮 MgO プラグまたはマイカ ワッシャーがあり、リードに沿って湿気が逃げるのを防ぎます. - ジャンクションでの抵抗加熱を低減し、ピンの温度を低く保つために大きすぎるコールド ピン (直径が通常より大きい)。

2 番目に大きな懸念は機械的歪みです。カートリッジ ヒーターは熱によって急速に膨張および収縮するため、オン/オフ サイクル中に非常にわずかに振動します。これは、高速成形やパッケージングなどの用途に特に当てはまります。-ヒーター本体がモールドまたはジャンクション ボックスの所定の位置にしっかりと保持されていない場合、または太いリード ケーブルが引き出しているワイヤーを直接引っ張っている場合、この振動により内部の溶接または圧着が磨耗します。数千回のサイクルの後、接合部に微小な亀裂が形成され、その領域の抵抗が上昇し、熱が蓄積し、最終的に接続が切れます。-張力緩和は必須です。すべての機械的負荷がリード線ではなくシースにかかるように、止めネジ、クランプ、またはネジ付き継手を使用してヒーター本体を所定の位置に保持します。ケーブルの重量に耐えられるように、高温時の張力緩和グロメット、ケーブル タイ、または電線管サポートを使用してください。{9}}{10}}リードを覆う柔軟な高温スリーブ (グラスファイバー編組、シリコン、または PTFE) が曲げを吸収し、金型の動きやオペレーターの操作によるリードの損傷を防ぎます。

Practical field measures also help cold-end life last longer: - Use dielectric grease or silicone sealant around the places where the leads come out to keep moisture out. - Lead should not be near coolant lines, steam vents, or wash-down areas. - For the best protection against extreme conditions, use mineral-insulated or armoured leads. - Do regular checks to prevent problems: megger testing at 1000 V DC during shutdowns, infrared scanning of terminations under load (hot areas >周囲信号より 100 度高い問題）、シールの変色、亀裂、または腐食を探します。

カートリッジ ヒーターは、作業ゾーンの極度の熱だけでなく、コールド エンド付近で見逃されがちな環境的および機械的ストレス要因にも対処できます。 -適切に設計されたコールド エンドは、電気エネルギーが高く、障害がより強力である 600 V システムにおいて、慢性的な弱点である可能性のあるヒーターの最も信頼性の高い部品の 1 つに変わります。工場では、新しい装置の設計と設置の際に、強力な終端、防湿層、機械的セキュリティを最優先に確保することで、生産ラインの円滑かつ収益性の高い稼働を維持しています。これにより、ヒーターの故障の最も一般的で迷惑な原因であるヒーターが突然または断続的に作動しなくなるという問題がなくなりました。