Efekt zimnego końca i dlaczego przewody doprowadzające zawodzą

Gdy grzałka kasetowa testuje prawidłowo za pomocą multimetru-pokazującego dobrą ciągłość i odpowiednią rezystancję izolacji-, ale nie nagrzewa się prawidłowo lub dochodzi do gwałtownych zwarć tuż przy wejściu do obudowy zacisków lub skrzynki przyłączowej, może to być bardzo obciążające na linii produkcyjnej. Problem prawie zawsze występuje na „zimnym końcu”, czyli nieogrzewanej części końcowej, w której wewnętrzny przewód oporowy łączy się z zewnętrznymi przewodami doprowadzającymi. To złącze jest najbardziej delikatną i najsłabszą częścią każdej grzałki kasetowej. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku zastosowań wysokiego-napięcia 600 V, gdzie naprężenia elektryczne, wilgoć i siły mechaniczne współdziałają, powodując wczesną awarię.

Zimny ​​koniec jest bardzo ważny, ponieważ utrzymuje wrażliwe połączenia elektryczne, czyli spoiny lub zagniataki pomiędzy niklową-chromową cewką oporową a stykami prowadzącymi, wystarczająco daleko od gorącej strefy, aby temperatura nie przekraczała 200–250 stopni. Powinno to chronić końcówki przed uszkodzeniem pod wpływem ciepła. W praktyce zimny koniec staje się mechanizmem powstawania trybów awaryjnych, które zaczynają się poza podgrzewaną długością. Na pierwszym miejscu na liście znajduje się przedostawanie się wilgoci. Nawet niewielkie ilości wilgoci, mgły chłodzącej lub kondensacji mogą przedostać się przez przewody prowadzące lub uszkodzoną uszczelkę. Kiedy wilgoć dostanie się do wnętrza, uderza w proszek izolacyjny z tlenku magnezu (MgO), który bardzo dobrze wchłania wodę. Gdy napięcie zostanie podniesione do 600 V, skutki są znacznie gorsze: woda łatwiej się jonizuje, tworząc kanały przewodzące, które umożliwiają elektrolizę i miejscową korozję cienkiego drutu oporowego lub zimnego sworznia. Korozja powoduje, że przekrój poprzeczny drutu jest{{11}mniejszy, co utrudnia przepływ prądu w tym miejscu. Zlokalizowany gorący obszar przyspiesza utlenianie, sprawia, że ​​drut jest jeszcze cieńszy i ostatecznie generuje obwód otwarty lub, co gorsza, zwarcie do powłoki w wyniku zwęglonego śledzenia przez wilgotny MgO.


Problem ten nasila się w przypadku systemów-wysokiego napięcia. Przy napięciu 600 V nawet niewielka ilość prądu upływającego (kilka mikroamperów) powoduje powstawanie dużej ilości ciepła i energii łuku. Mały kanał przewodzący przez mokry MgO może powodować-wyłączenia zwarciowe doziemne lub nieprawidłowe działanie wyłączników. W ekstremalnych okolicznościach ciągły wyciek zamienia się w rozgorzenie wewnątrz grzejnika, które powoduje przerwanie osłony lub stopienie części znajdujących się w środku. Z tego powodu rezystancja izolacji musi pozostać bardzo wysoka (ponad 50–100 MΩ przy 1000 V DC) przez cały okres użytkowania grzejnika. Jeśli spadnie poniżej 10–20 MΩ, oznacza to, że grzejnik wkrótce ulegnie awarii.

Główną obroną jest mocny projekt-zimny. Grzejniki kasetowe klasy Premium na 440 V i 600 V są wyposażone w szereg funkcji zabezpieczających: - Dłuższe, zimne-części sworzni (zwykle 25–75 mm lub więcej), dzięki którym ważne spoiny znajdują się daleko od strefy cieplnej formy,. - Uszczelki o wysokiej-integralności: ceramika-do-metalu, szkła-do-metalu lub zalewanie żywicą epoksydową-wysokotemperaturową, wytrzymującą temperatury od 300 do 400 stopni przez długi czas. Są one powszechnie używane z dodatkowymi butami silikonowymi lub fluoropolimerowymi.. - Bariery wewnętrzne: niektóre konstrukcje mają drugą zagęszczoną wtyczkę MgO lub podkładkę mikową w pobliżu zimnego końca, aby zapobiec przenikaniu wilgoci wzdłuż przewodów.. - Zimne piny są zbyt duże (mają większą średnicę niż zwykle), aby zmniejszyć nagrzewanie się rezystancji na złączu i utrzymać niską temperaturę pinów.

Drugim największym problemem jest obciążenie mechaniczne. Podczas cykli włączania i wyłączania grzejniki kasetowe wibrują bardzo nieznacznie, ponieważ pod wpływem ciepła szybko rozszerzają się i kurczą. Jest to szczególnie prawdziwe w zastosowaniach takich jak-szybkie formowanie lub pakowanie. Wibracje te niszczą wewnętrzne spoiny lub zaciski, jeśli korpus grzejnika nie jest mocno zamocowany w formie lub skrzynce przyłączeniowej, lub jeśli ciężkie kable ołowiane ciągną się bezpośrednio za wychodzące przewody. Po tysiącach cykli na złączu tworzą się mikro-pęknięcia, w tym obszarze wzrasta opór, nagrzewa się, a w końcu połączenie zostaje zerwane. Odciążenie jest koniecznością. Użyj śrub ustalających, zacisków lub złączy gwintowanych, aby utrzymać korpus grzejnika na miejscu, tak aby całe obciążenie mechaniczne trafiało na osłonę, a nie na przewody. Użyj pierścieni-odciążających-odpornych na wysokie temperatury-, opasek kablowych lub wsporników przewodów, aby utrzymać ciężar kabla. Elastyczna osłona odporna na wysoką temperaturę-(oplot z włókna szklanego, silikon lub PTFE) na przewodach pochłania zginanie i zapobiega uszkodzeniu przewodów przez ruch formy lub manipulacje operatora.

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 >100 stopni powyżej problemów z sygnałem otoczenia) i szukanie przebarwień, pęknięć lub korozji na uszczelkach.

Grzejnik kasetowy radzi sobie z ekstremalnymi temperaturami w strefie roboczej, a także ze stresorami środowiskowymi i mechanicznymi, które często są pomijane w pobliżu zimnego końca. Dobrze-zaprojektowany zimny koniec zamienia to, co może być chronicznie słabym punktem, w jedną z najbardziej niezawodnych części nagrzewnicy w systemach 600 V, gdzie energia elektryczna jest większa, a awarie są poważniejsze. Zakłady zapewniają płynną i rentowną pracę linii produkcyjnych, upewniając się, że podczas projektowania i instalowania nowego sprzętu najważniejsze są mocne zakończenia, bariery dla wilgoci i zabezpieczenia mechaniczne. Eliminuje to najczęstszą i irytującą przyczynę awarii grzejnika, czyli nagłego lub sporadycznego zatrzymania pracy.