Цех покриття щоранку запускав свій резервуар, вмикаючи занурювальний нагрівач PTFE потужністю 5 кВт. Три-чотири ранку з п'яти вимикач спрацьовував протягом секунд після запуску. Нагрівач працював нормально, коли бак був теплим. На техобслуговуванні двічі замінювали вимикач, потім один раз обігрівач. Поїздки тривали. Проблема була не в рубильнику чи нагрівачі. Це був холодний-запуск.
Холодний запуск є найбільш електричним стресовим моментом у робочому циклі обігрівача. Опірний елемент має температуру навколишнього середовища, внутрішня ізоляція може поглинути вологу протягом ночі, а пусковий струм може перевищувати значення-стаціонарного стану на 10–30%. Для занурювальних нагрівачів з PTFE, які часто встановлюються у вологому середовищі та працюють з перервами, відключення-при холодному запуску є поширеною проблемою, яка часто неправильно діагностується.
Чому морозостійкість нижча, ніж жароміцність
Нагрівальні сплави мають позитивний температурний коефіцієнт опору. Опір зростає в міру нагрівання елемента. Ніхромовий елемент, який має значення 14,4 Ом при 20 градусах, може мати 15,5–16,0 Ом при робочій температурі.
У момент запуску елемент має температуру навколишнього середовища. Його опір знаходиться в найнижчій точці робочого діапазону. Для фіксованої напруги живлення менший опір означає більший струм. Пусковий струм при холодному запуску може бути на 8–15% вищим, ніж стабільний -струм за робочої температури. У деяких конструкціях елементів з високими температурними коефіцієнтами різниця може досягати 20-30%.
Більший струм є нормальним і короткочасним. Елемент нагрівається протягом секунд, опір зростає, а струм падає до стабільного стану. Але якщо розмір вимикача близький до стабільного -струму, пусковий напруга може перевищити поріг миттєвого спрацьовування.
| Температура елемента | опір | Струм 240В | Відносно стаціонарного стану |
|---|---|---|---|
| 20 градусів (холодна) | 14.4 Ω | 16.7 A | 108% |
| 100 градусів | 14.9 Ω | 16.1 A | 104% |
| 200 градусів | 15.4 Ω | 15.6 A | 101% |
| 400 градусів (робочий) | 15.6 Ω | 15.4 A | 100% |
Характеристики -струму холодного пуску для типового занурювального нагрівача PTFE потужністю 4 кВт, 240 В
Волога у внутрішній ізоляції
Другою проблемою-холодного запуску є вологість. Оксид магнію та інші матеріали внутрішньої ізоляції є гігроскопічними. Якщо нагрівач простоює протягом ночі у вологому середовищі або якщо корпус клем не герметичний, волога може проникнути в ізоляцію. Це зменшує опір ізоляції та може створити частковий провідний шлях між елементом і землею.
Коли подається напруга, волога в ізоляції починає проводити. Струм витоку додається до нормального струму навантаження, збільшуючи загальний струм через вимикач. У важких випадках одного струму витоку достатньо, щоб спрацювати вимикач замикання на землю.
Коли обігрівач нагрівається, волога відводиться. Опір ізоляції відновлюється, а струм витоку падає. Ось чому замикання часто виникають лише під час холодного запуску та зникають, коли обігрівач працює кілька хвилин.
| Стан ізоляції | Опір ізоляції при 20 градусах | Струм витоку при 240В | Ризик відключення вимикача |
|---|---|---|---|
| Суха, новий обігрівач | >500 MΩ | <1 μA | жодного |
| Сухий, зістарений утеплювач | 100–500 MΩ | 1–2 μA | Дуже низький |
| Легка вологість | 10–50 MΩ | 5–24 μA | Низький–Помірний |
| Помірна вологість | 1–10 MΩ | 24–240 μA | Помірний–Високий |
| Сильна вологість | <1 MΩ | >240 μA | Високий |
Опір ізоляції та струм витоку при холодному запуску для занурювальних нагрівачів з PTFE
Невеликі вимикачі та довгі кабелі
Розмір вимикача має відповідати постійному -струму нагрівача, а також запасу для пускового струму та зміни напруги. Для нагрівача потужністю 4 кВт, 240 В, який споживає 16,7 А в стабільному стані, вимикач 20 А є мінімумом. Вимикач на 25 А забезпечує більший запас для холодного-запуску.
Зниження напруги на довгих кабелях зменшує напругу на нагрівачі, що збільшує силу струму при тій самій вихідній потужності. Падіння напруги на 5% збільшує струм приблизно на 5%. Якщо вимикач було підібрано без урахування падіння напруги, комбінація низької напруги та холодного-запуску може перевищити поріг спрацьовування.
| Потужність обігрівача | Стаціонарний-струм при 240 В | Мінімальний вимикач | Рекомендований вимикач | Примітки |
|---|---|---|---|---|
| 2 кВт | 8.3 A | 15 A | 15 A | Короткі кабелі |
| 3 кВт | 12.5 A | 15 A | 20 A | Помірні кабелі |
| 4 кВт | 16.7 A | 20 A | 25 A | Довгі кабелі |
| 5 кВт | 20.8 A | 25 A | 30 A | Довгі кабелі |
| 6 кВт | 25.0 A | 30 A | 35 A | Довгі кабелі |
Рекомендації щодо розміру вимикача для одно-фазних занурювальних нагрівачів з PTFE на 240 В
Розрізнення холодних-запусків від інших несправностей
Не кожен-початок холодної подорожі пов’язаний із розміром або вологістю. Схема поїздок надає діагностичну інформацію.
Вимкнення, яке відбувається щоранку під час запуску та не повторюється після скидання, є характерним для холодного-пуску або вологи. Обігрівач, швидше за все, справний, але вимикач або установка незначні.
Відключення, яке відбувається під час запуску та повторюється відразу після скидання, вказує на жорстку несправність-коротке замикання, замикання на землю або несправний елемент. Обігрівач слід перевірити перед подальшими спробами його експлуатації.
Відключення, яке відбувається випадково під час роботи, а не лише під час запуску, вказує на несправність-погіршення ізоляції, слабке з’єднання або несправність контролера. Обігрівач необхідно оглянути і протестувати.
Практичні рішення для поїздок із-холодним стартом
Збільште розмір вимикача до наступного стандартного номіналу вище рекомендованого значення. Вимикач на 25 А для обігрівача потужністю 4 кВт забезпечує запас для холодного{3}}запуску без шкоди для захисту.
Переконайтеся, що напруга живлення на клемах нагрівача знаходиться в межах 5% від значення, зазначеного на табличці. Якщо падіння напруги надмірне, збільште розмір провідника або зменшіть довжину кабелю.
Висушіть обігрівач перед запуском, якщо є підозра на наявність вологи. Застосування низької напруги-25–50% від номінальної протягом 15–30 хвилин виводить вологу з внутрішньої ізоляції без утворення повного тепла. Це особливо важливо для обігрівачів, які тривалий час не працюють у вологому середовищі.
Герметизуйте корпус терміналу, щоб запобігти проникненню вологи. Ущільнена кришка, герметичний кабельний ввід і пакет осушувача всередині корпусу зменшують вологість, яка досягає внутрішньої ізоляції.
Коли холодні-початкові поїздки виявляють глибшу проблему
Повторні перемикання-запуску обігрівача, який підтверджено справним, часто вказують на те, що встановлення є маргінальним. Занижені вимикачі, надмірне падіння напруги або хронічне проникнення вологи є проблемами встановлення, а не проблемами нагрівача. Виправлення установки ефективніше заміни обігрівача.
Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з герметичними корпусами клем, вологостійкою-внутрішньою ізоляцією та конструкцією елементів, що відповідає напрузі живлення, усуває основну причину відключень-при холодному запуску. Процес специфікації вимагає напруги живлення, розміру вимикача, довжини кабелю, умов навколишнього середовища та робочого циклу нагрівача.
