Un atelier de placage situé dans un climat côtier humide a déclenché un thermoplongeur en PTFE de 4 kW après un déclenchement par défaut à la terre. La surface de la gaine était intacte et l'élément testé était normal. Mais l'isolant de borne-le bloc en céramique ou en polymère qui sépare les bornes sous tension du boîtier mis à la terre-montrait une piste sombre et carbonisée allant d'une borne à la vis de montage. La piste était un chemin conducteur qui s'était formé au fil des mois d'exploitation dans l'environnement humide de l'usine.
Le suivi de l'isolateur de borne est un mode de défaillance progressive qui est souvent diagnostiqué à tort comme un problème de chauffage. Le radiateur lui-même est sain. La défaillance se situe au niveau de l'interface électrique, où l'humidité, la contamination et la tension se combinent pour créer un chemin conducteur à travers la surface de l'isolant.
Comment le suivi se développe sur les isolateurs de terminaux
Le suivi est la formation d'un chemin conducteur de carbone à la surface d'un matériau isolant. Cela commence par le dépôt d’humidité et de contamination sur la surface de l’isolant. La contamination peut être de la poussière, des particules métalliques ou des sels chimiques provenant de l'environnement du processus.
Lorsqu’une tension est appliquée sur la surface contaminée, un petit courant de fuite circule. Le courant génère de la chaleur qui assèche la surface et concentre la contamination. La contamination concentrée crée un courant de fuite plus élevé, qui génère plus de chaleur. Le cycle se poursuit jusqu'à ce que la surface se carbonise, formant une piste conductrice permanente.
| Niveau d'humidité | Source de contamination | Temps de suivi | Courant de fuite à 480 V | Niveau de risque |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Environnement propre | >5 ans | <1 μA | Très faible |
| 40 à 60 % d'humidité relative | Poussière légère | 2 à 5 ans | 1–10 μA | Faible |
| 60 à 80 % d'humidité relative | Sels de transformation | 6 à 24 mois | 10–100 μA | Modéré |
| >80 % d'humidité relative | Particules métalliques, sels | 2 à 8 mois | 100–500 μA | Haut |
| Condensation | Film conducteur | 2 à 8 semaines | >500 μA | Très élevé |
Effets de l'humidité et de la contamination sur le suivi des bornes du thermoplongeur en PTFE
Pourquoi les plantes humides sont particulièrement vulnérables
Les plantes humides présentent plusieurs caractéristiques qui accélèrent le suivi. L'humidité ambiante élevée maintient la surface de l'isolant humide pendant de longues périodes. L'humidité dissout la contamination et crée un film conducteur.
Les vapeurs du procédé ajoutent des espèces chimiques au film humide. Les vapeurs acides provenant des bains de décapage ou de placage se dissolvent dans l’humidité et augmentent sa conductivité. Les particules métalliques provenant des opérations de meulage, de polissage ou de soudage se déposent sur l'isolant et fournissent des chemins conducteurs.
Les cycles de température aggravent le problème. Le radiateur chauffe et refroidit à chaque cycle de fonctionnement. L'isolant se dilate et se contracte, et la contrainte thermique peut créer des microfissures qui emprisonnent l'humidité et la contamination.
Le rôle du matériau isolant
Tous les matériaux isolants ne résistent pas également au suivi. La résistance au cheminement dépend de la capacité du matériau à résister à la carbonisation et à éliminer la contamination.
Les isolateurs en céramique ont une résistance élevée au cheminement car ils ne se carbonisent pas. Cependant, ils sont fragiles et peuvent se fissurer sous l’effet des contraintes thermiques. Les isolants polymères-tels que le PTFE, le PPS ou le phénolique-sont plus durables mais peuvent se carboniser si la surface est contaminée.
Le meilleur isolant pour les environnements humides et contaminés est un matériau présentant une résistance élevée au cheminement, une bonne élimination des contaminants et une résistance aux cycles thermiques. Le PTFE et le PPS sont des choix courants. Les isolants phénoliques conviennent moins car ils se carbonisent facilement.
| Matériau isolant | Suivi de la résistance | Excrétion des contaminants | Durabilité thermique | Meilleure application |
|---|---|---|---|---|
| Céramique | Excellent | Pauvre | Modéré | Environnements propres et secs |
| PTFE | Excellent | Excellent | Bien | Humide, contaminé |
| PPS | Très bien | Bien | Bien | La plupart industrielle |
| Phénolique | Pauvre | Modéré | Modéré | Environnements secs et propres |
| Époxy | Modéré | Modéré | Bien | Environnements modérés |
Propriétés des matériaux isolants pour les environnements végétaux humides
Empêcher le suivi des isolateurs de bornes
La prévention la plus efficace consiste à sceller le boîtier du terminal et à garder l'isolant sec. Un boîtier scellé avec un joint approprié et un presse-étoupe empêche l'humidité et la contamination d'atteindre l'isolateur.
Un nettoyage régulier élimine la contamination avant qu'elle ne s'accumule. L’isolant doit être essuyé à chaque intervalle d’entretien. Un isolant sec et propre ne trace pas.
Un prolongateur de ligne de fuite-une surface isolante nervurée ou étendue-augmente la longueur du trajet entre les bornes et le sol. Un chemin plus long présente une plus grande résistance au suivi.
| Mesure de prévention | Effet sur le suivi | Mise en œuvre | Coût |
|---|---|---|---|
| Enceinte scellée | Empêche la pénétration de l'humidité | Joint et presse-étoupe | Faible à modéré |
| Nettoyage régulier | Élimine la contamination | Calendrier d'entretien | Faible |
| Prolongateur de ligne de fuite | Chemin plus long | Conception de l'isolant | Modéré |
| Revêtement anti--traçage | Réduit la conductivité superficielle | Application de revêtement | Modéré |
Mesures de prévention pour le suivi des isolateurs de bornes
Lorsque le suivi indique un problème plus important
Un isolateur de borne qui suit malgré une enceinte scellée et un nettoyage régulier indique que l'humidité atteint la zone des bornes depuis l'intérieur du radiateur. Cela peut être dû à une rupture dans la gaine ou à un joint de zone froide- défectueux. L'appareil de chauffage doit être testé pour la résistance de l'isolation et inspecté pour déceler tout dommage à la gaine.
Une configuration personnalisée de thermoplongeur en PTFE avec un boîtier de borne scellé, un isolant à haute -résistance au cheminement-et une rallonge de ligne de fuite résout la cause première du cheminement. Le processus de spécification nécessite l'humidité ambiante, les sources de contamination, la valeur nominale du boîtier du terminal et la tension de fonctionnement. Pour les installations situées dans des climats humides, cette approche spécifique à l'application- réduit le suivi des terminaux et prolonge la durée de vie du réchauffeur.
