Анализ риска короткого замыкания при запуске и выключении нагревателя, термический цикл
Частые термические циклы холода и нагрева, вызванные повторным запуском и выключением, являются ключевым скрытым фактором, приводящим к выходу из строя электронагревателя из-за короткого замыкания. Многие промышленные нагревательные устройства требуют частой прерывистой работы в соответствии с производственными графиками, что приводит к многократному быстрому нагреву и быстрому охлаждению нагревательных трубок. Переменное термическое напряжение вызывает непрерывную структурную усталость внутренних нагревательных проводов и слоев изоляции, постепенно вызывая растрескивание изоляции, деформацию проводов и окончательный пробой короткого замыкания. Усталостное короткое замыкание термического цикла является основной причиной преждевременного выхода из строя периодически работающего отопительного оборудования.
Термический цикл вызывает попеременное напряжение расширения и сжатия внутренних компонентов. Когда нагревательная трубка включается и быстро нагревается, внутренний нагревательный провод и изоляционный порошок из оксида магния расширяются под воздействием тепла; при выключении и охлаждении все компоненты сжимаются на холоде. Разные материалы имеют разные коэффициенты теплового расширения. Металлический нагревательный провод сильно расширяется, а изоляционный порошок расширяется незначительно. Повторяющееся переменное напряжение приводит к относительному смещению и структурному ослаблению материалов.
Длительное-термическое циклическое воздействие приводит к растрескиванию изоляционного слоя и снижению производительности. Компактный изоляционный слой из оксида магния образует крошечные усталостные трещины после тысяч холодных и горячих циклов. Треснувшая изоляционная конструкция не может обеспечить полную изоляционную эффективность, а внешняя влага и пыль легко проникают внутрь. Трещины образуют участки слабой изоляции, которые легко разрушаются электрическим полем с образованием токопроводящих каналов короткого замыкания при последующем-включении питания.
Термическая усталость приводит к деформации нагревательной проволоки и разрушению короткого замыкания. Частые повышения и понижения температуры вызывают термическую усталость никель-хромовой нагревательной проволоки, снижая жесткость и эластичность конструкции. Спиральная проволока постепенно деформируется, тонет и ослабевает, что приводит к уменьшению расстояния между проволоками. В последующем процессе высоко-температурного расширения провода находятся в тесном контакте, что приводит к короткому замыканию между полюсами-между-полюсами и мгновенному отключению из-за перегрузки по току. В отличие от статического разрушения при пере-температуре, деформация термического цикла представляет собой кумулятивное усталостное повреждение.
Резкая смена температуры усугубляет степень повреждения конструкции. Внезапный-запуск на полную мощность и аварийное отключение за короткое время приведут к резкому перепаду температур, усиливающему термическое напряжение и ускоряющему распространение усталостных трещин. Оборудование с частым аварийным пуском-остановкой имеет гораздо более высокий процент отказов от короткого замыкания, чем оборудование, работающее непрерывно.
Научное управление запуском-остановкой снижает риск короткого замыкания в результате термического цикла. Используйте режим постепенного медленного запуска, чтобы избежать мгновенного-нагрева при полной мощности и уменьшить влияние разницы температур. Установите разумный интервал работы, чтобы избежать частых коротких-запусков и остановок цикла. Регулярно проверяйте сопротивление изоляции, чтобы отслеживать степень усталостного старения. Оптимизируйте логику работы, чтобы уменьшить ненужные температурные циклы, эффективно задержать усталостное разрушение конструкции и предотвратить термические-короткие замыкания.
