Galwanizernia uruchamiała swój zbiornik każdego ranka włączając grzałkę zanurzeniową z PTFE o mocy 5 kW. Trzy lub cztery poranki na pięć wyłącznik wyłączał się w ciągu kilku sekund od uruchomienia. Gdy zbiornik był już ciepły, grzejnik działał normalnie. Konserwator dwukrotnie wymienił wyłącznik, a następnie raz grzejnik. Wyjazdy trwały dalej. Problemem nie był wyłącznik ani nagrzewnica. Był to stan-zimnego rozruchu.
Zimny start to najbardziej obciążający pod względem elektrycznym moment w cyklu pracy nagrzewnicy. Element oporowy ma temperaturę otoczenia, izolacja wewnętrzna mogła wchłonąć wilgoć przez noc, a prąd rozruchowy może przekroczyć wartość-stanu ustalonego o 10–30%. W przypadku grzałek zanurzeniowych z PTFE, które często są instalowane w wilgotnym środowisku i używane z przerwami, częstym i często błędnie diagnozowanym problemem są-awaryjne rozruchy na zimno.
Dlaczego odporność na zimno jest niższa niż odporność na gorąco
Stopy grzewcze mają dodatni współczynnik temperaturowy oporu. Opór wzrasta w miarę nagrzewania się elementu. Element nichromowy, który mierzy 14,4 Ω w temperaturze 20 stopni, może mierzyć 15,5–16,0 Ω w temperaturze roboczej.
W momencie uruchomienia element ma temperaturę otoczenia. Jego rezystancja znajduje się w najniższym punkcie w zakresie roboczym. W przypadku stałego napięcia zasilania niższa rezystancja oznacza wyższy prąd. Prąd rozruchowy przy zimnym rozruchu może być o 8–15% wyższy niż prąd w stanie ustalonym w temperaturze roboczej. W niektórych konstrukcjach elementów o wysokich współczynnikach temperaturowych różnica może sięgać 20–30%.
Wyższy prąd jest normalny i krótkotrwały. Element nagrzewa się w ciągu kilku sekund, rezystancja wzrasta, a prąd spada do stanu ustalonego. Jeśli jednak wyłącznik ma wymiary zbliżone do prądu-stanu ustalonego, udar może przekroczyć próg natychmiastowego wyłączenia.
| Temperatura elementu | Opór | Prąd przy 240V | Względem stanu ustalonego |
|---|---|---|---|
| 20 stopni (zimno) | 14.4 Ω | 16.7 A | 108% |
| 100 stopni | 14.9 Ω | 16.1 A | 104% |
| 200 stopni | 15.4 Ω | 15.6 A | 101% |
| 400 stopni (praca) | 15.6 Ω | 15.4 A | 100% |
Charakterystyka prądu-zimnego rozruchu dla typowej grzałki zanurzeniowej z PTFE o mocy 4 kW i napięciu 240 V
Wilgoć w izolacji wewnętrznej
Drugim problemem związanym z-zimnym uruchomieniem jest wilgoć. Tlenek magnezu i inne wewnętrzne materiały izolacyjne są higroskopijne. Jeśli grzejnik nie będzie używany przez noc w wilgotnym środowisku lub jeśli obudowa zacisków nie zostanie uszczelniona, wilgoć może przedostać się do izolacji. Zmniejsza to rezystancję izolacji i może utworzyć częściową ścieżkę przewodzącą pomiędzy elementem a ziemią.
Po włączeniu zasilania wilgoć zawarta w izolacji zaczyna przewodzić. Prąd upływu dodaje się do normalnego prądu obciążenia, zwiększając całkowity prąd płynący przez wyłącznik. W ciężkich przypadkach sam prąd upływowy wystarczy, aby wyzwolić wyłącznik ziemnozwarciowy.
W miarę nagrzewania się grzejnika wilgoć jest usuwana. Rezystancja izolacji powraca, a prąd upływowy spada. Z tego powodu wyłączenia awaryjne często pojawiają się tylko przy rozruchu zimnego silnika i znikają po kilku minutach pracy grzejnika.
| Stan izolacji | Rezystancja izolacji przy 20 stopniach | Prąd upływowy przy 240 V | Ryzyko wyłączenia wyłącznika |
|---|---|---|---|
| Suchy, nowy grzejnik | >500 MΩ | <1 μA | Nic |
| Suchy, postarzany grzejnik | 100–500 MΩ | 1–2 μA | Bardzo niski |
| Lekka wilgoć | 10–50 MΩ | 5–24 μA | Niski – umiarkowany |
| Umiarkowana wilgotność | 1–10 MΩ | 24–240 μA | Umiarkowany – wysoki |
| Silna wilgoć | <1 MΩ | >240 μA | Wysoki |
Rezystancja izolacji i prąd upływowy przy zimnym rozruchu dla grzałek zanurzeniowych PTFE
Niewymiarowe wyłączniki i długie trasy kablowe
Wyłącznik musi być dobrany pod kątem prądu-w stanie ustalonym grzejnika plus margines na rozruch i zmiany napięcia. W przypadku grzejnika o mocy 4 kW i napięciu 240 V pobierającego w stanie ustalonym 16,7 A, wyłącznik 20 A stanowi minimum. Wyłącznik 25 A zapewnia większy margines rozruchu na zimno.
Spadek napięcia na długich kablach zmniejsza napięcie na grzejniku, co zwiększa prąd przy tej samej mocy wyjściowej. Spadek napięcia o 5% zwiększa prąd o około 5%. Jeśli wyłącznik został dobrany bez uwzględnienia spadku napięcia, połączenie niskiego napięcia i rozruchu na zimno może przekroczyć próg wyłączenia.
| Moc grzejnika | Stały-Prąd stanu przy 240 V | Minimalny wyłącznik | Polecany wyłącznik | Notatki |
|---|---|---|---|---|
| 2 kW | 8.3 A | 15 A | 15 A | Krótkie przebiegi kablowe |
| 3 kW | 12.5 A | 15 A | 20 A | Umiarkowane przebiegi kablowe |
| 4 kW | 16.7 A | 20 A | 25 A | Długie przebiegi kablowe |
| 5 kW | 20.8 A | 25 A | 30 A | Długie przebiegi kablowe |
| 6 kW | 25.0 A | 30 A | 35 A | Długie przebiegi kablowe |
Zalecenia dotyczące rozmiaru wyłącznika dla jednofazowych-grzałek zanurzeniowych z PTFE przy napięciu 240 V
Odróżnianie wyłączeń związanych z-zimnym uruchomieniem od innych usterek
Nie każda podróż-na zimno wiąże się z problemem związanym z rozmiarem lub wilgocią. Schemat wyłączeń dostarcza informacji diagnostycznych.
Wyłączenie awaryjne, które ma miejsce każdego ranka podczas uruchamiania i nie powtarza się po zresetowaniu, jest charakterystyczne dla rozruchu na zimno lub wilgoci. Grzejnik jest prawdopodobnie sprawny, ale wyłącznik lub instalacja są marginalne.
Wyłączenie awaryjne, które ma miejsce podczas uruchamiania i powtarza się natychmiast po zresetowaniu, wskazuje na usterkę poważną-zwarcie, zwarcie doziemne lub uszkodzony element. Nagrzewnicę należy przetestować przed dalszymi próbami jej użytkowania.
Wyłączenie awaryjne, które pojawia się losowo podczas pracy, a nie tylko podczas uruchamiania, wskazuje na rozwijającą się usterkę-degradację izolacji, luźne połączenie lub awarię sterownika. Grzejnik należy sprawdzić i przetestować.
Praktyczne rozwiązania na-jazdy na zimny start
Zwiększ rozmiar wyłącznika do następnej standardowej wartości znamionowej powyżej zalecanej wartości. Bezpiecznik 25 A dla grzejnika o mocy 4 kW zapewnia margines na rozruch na zimno-bez uszczerbku dla ochrony.
Sprawdź, czy napięcie zasilania na zaciskach grzejnika nie przekracza 5% wartości z tabliczki znamionowej. Jeśli spadek napięcia jest nadmierny, zwiększ przekrój przewodu lub zmniejsz długość kabla.
W przypadku podejrzenia zawilgocenia nagrzewnicy przed uruchomieniem należy ją osuszyć. Przyłożenie niskiego napięcia-25–50% wartości znamionowej na 15–30 minut usuwa wilgoć z izolacji wewnętrznej bez wytwarzania pełnego ciepła. Jest to szczególnie ważne w przypadku grzejników, które nie są używane przez dłuższy czas w wilgotnym środowisku.
Uszczelnij obudowę terminala, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci. Uszczelniona pokrywa, uszczelnione wejście kablowe i pakiet środka osuszającego wewnątrz obudowy redukują wilgoć przedostającą się do wewnętrznej izolacji.
Kiedy zaczyna się-zimno, podróże ujawniają głębszy problem
Powtarzające się-wyłączenia zimnego rozruchu grzejnika, który w testach jest sprawny, często wskazują, że instalacja ma marginalne znaczenie. Niewymiarowe wyłączniki, nadmierny spadek napięcia lub chroniczne wnikanie wilgoci to problemy z instalacją, a nie problemy z grzejnikiem. Poprawa instalacji jest skuteczniejsza niż wymiana grzejnika.
Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE z uszczelnionymi obudowami zacisków,-izolacją wewnętrzną odporną na wilgoć i konstrukcją elementu dopasowaną do napięcia zasilania eliminuje pierwotną przyczynę samoczynnego-rozruchu zimnego silnika. Proces specyfikacji wymaga napięcia zasilania, rozmiaru wyłącznika, długości kabla, warunków otoczenia i cyklu pracy grzejnika.
