Как выбрать нагревательную пластину со сменным датчиком термопары?

Зона нагрева прессовой плиты работает на полную мощность. Напряжение питания на панели правильное. Но зона работает медленно, не достигает заданного значения так быстро, как раньше, и токоизмерительные клещи показывают, что ее нынешнее значение значительно ниже номинального значения, указанного на паспортной табличке. Ватты не идут так, как должны. Это не короткое замыкание или перегоревший выключатель, а тихое, хроническое узкое место в электросети. Основная проблема обычно всегда заключается в каком-то нежелательном дополнительном сопротивлении где-то в цепи, которое незаметно съедает часть напряжения еще до того, как оно достигнет нагревательного элемента.

Понимание электрического узкого места
В простой цепи резистивного нагрева мощность, подаваемая на нагреватель, определяется выражением P=V^2 / R, где V — напряжение питания, а R — полное сопротивление цепи. Когда общее сопротивление увеличивается для данного напряжения, выходная мощность уменьшается обратно пропорционально. Сопротивление нагревательного элемента определяется его паспортной мощностью и напряжением (R=V2/P). Например, обогреватель на 240 В, 2000 Вт имеет горячее сопротивление около 28,8 Ом.

Симптомы зоны полного напряжения в зоне с пониженной выходной мощностью Когда в зоне снижена выходная мощность. Симптомы зоны полного напряжения в зоне полного напряжения, измеренный ток (с помощью клещей вокруг одного из силовых проводов) меньше ожидаемого значения. Напряжение питания панели в порядке. Таким образом, общее сопротивление цепи должно быть больше сопротивления, указанного на шильдике ТЭНа. Это увеличенное сопротивление не находится внутри самого нагревателя (хотя более старый элемент также может иметь повышенное сопротивление). Чаще всего это наблюдается на пути проводки: на клеммных соединениях, обжимах, контактах контакторов или предохранителях.

Эти недостающие ватты не исчезают, они превращаются в смертельно светящуюся горячую точку из-за незакрепленного винта, тайного похитителя энергии.

Соединение высокого-сопротивления: замаскированный делитель напряжения
Соединение с высоким-омным сопротивлением действует как крошечный резистор, включенный последовательно с нагревателем. Это последовательное сопротивление представляет собой делитель напряжения. Напряжение питания делится между нежелательным последовательным сопротивлением (R_bad) и сопротивлением нагревателя (R_heater). Напряжение на нагревателе уменьшается до . Нагреватель V=Питание * R Нагреватель R Нагреватель + R неисправен . Соответственно снижается мощность, подаваемая на нагреватель. При этом неисправное соединение рассеивает мощность, эквивалентную I в квадрате, умноженному на R bad, что проявляется в виде локализованного тепла.

Плохой контакт сопротивлением 1 Ом последовательно с нагревателем 28,8 Ом, ток около 8,1 А (240 В/29,8 Ом). При неисправном соединении потеря напряжения составляет 8,1 В и рассеивается около 65 Вт тепла,-достаточного, чтобы сжечь изоляцию или расплавить клеммные колодки. Нагреватель получает напряжение всего 231,9 В и производит примерно 1865 Вт вместо 2000 Вт. Это снижение мощности на 7 %, что заметно по более медленному-нагреву.

Если сопротивление неисправного соединения становится 5 Ом, ток снижается до 7,1 А, напряжение на нагревателе снижается до 205 В, а мощность падает до 1455 Вт, потери 27%. Неисправное соединение теперь рассеивает 250 Вт. Это серьезная опасность пожара.

Поэтапный-подход к диагностике
Шаг 1. Измерьте напряжение питания на клеммной коробке нагревателя.
Пока зона требует полной мощности, проверьте напряжение непосредственно на клеммной колодке обогревателя (или там, где линии электропередачи входят в распределительную коробку). Используйте мультиметр -RMS. Если напряжение на клеммах нагревателя намного меньше напряжения на панели (например, 220 В на нагревателе, 240 В на панели), то падение напряжения происходит в проводке между панелью и нагревателем. Неисправность связана с ответвленной цепью (контактор, предохранители или полевая проводка).

Если напряжение на клеммах нагревателя такое же, как напряжение панели, но ток все еще низкий, то возможно, что сам нагреватель имеет повышенное сопротивление (стареющий элемент), либо после точки измерения имеется последовательное сопротивление (маловероятно). Однако на самом деле большая часть потерь напряжения происходит перед нагревателем.

Шаг 2. Измерение тока с помощью клещей
Зажмите один провод питания (линейный или нейтральный) и измерьте истинное потребление тока. Относительно паспортного тока (I=P/V). Низкая текущая стоимость на 10–20% предполагает наличие большого дополнительного сопротивления. Значение, меньшее на 30–50 %, указывает на серьезный дефект, возможно, полностью открытый элемент (нулевой ток) или соединение с чрезвычайно высоким-сопротивлением.

Шаг 3. Рассчитайте ожидаемое сопротивление нагревателя и сравните
Отсоедините нагреватель от источника питания (блокировка/маркировка). Измерьте сопротивление нагревательного элемента холоду с помощью омметра. Затем рассчитайте ожидаемое сопротивление нагреванию с помощью температурного коэффициента сопротивления нагревательного сплава (обычно NiCr или FeCrAl). NiCr имеет хладостойкость от 1/10 до 1/20 от горячей. Если сопротивление холоду правильное, обогреватель исправен. Если морозостойкость выше ожидаемой (например, . 5–10 % выше номинальной), возможно, элемент ослаб из-за окисления или локальных перегревов. Но увеличение сопротивления на 5% приведет к снижению мощности только на 5%, что может быть граничным для обнаружения. Большинство дефектов недостаточного-питания вызваны проблемами подключения, а не старением элемента.

Шаг 4. Проведите тест на падение напряжения на каждом соединении в цепи.
При работе зоны на полную мощность проверьте падение напряжения на каждом сомнительном соединении (в режиме переменного напряжения на мультиметре):

Поперек контактов контактора: щупы на одном полюсе, стороне линии и стороне нагрузки. Хороший контактор покажет падение напряжения менее 0,1 В. Падение напряжения на 1–5 В означает наличие ямок, обуглившихся или изношенных контактов.

Between terminal block screws: From wire to terminal bar. If you see a measurable drop (>0,1 В) у вас ослабленное или окисленное соединение.

По предохранителям или держателям предохранителей: Хороший предохранитель практически не имеет падения напряжения. Падение напряжения от 0,5 до 2 В означает коррозию держателя предохранителя или высокоомного плавкого элемента.

In the case of crimp connectors: Test the wire insulation just prior to the crimp and the terminal after the crimp. A dip of >0,2 В означает неисправность обжима.

Суммарное падение напряжения и напряжение на нагревателе должны быть равны напряжению питания. Любое недостающее напряжение теряется из-за плохого соединения.

Шаг 5. Найдите горячую точку с помощью тепловизора
Тепловизионная камера — лучший диагностический инструмент для решения этой проблемы. Сканирование, зона работает на полную мощность.

Внутри панели управления (контактор, предохранители, клеммники, жгуты проводов).

Распределительная коробка отопителя (клеммы и места ввода проводов).

Любые распределительные коробки или кабелепроводы в источнике питания.

Соединение с высоким сопротивлением будет отображаться как более горячая область, чем близлежащие компоненты. Неисправный полюс контактора может иметь температуру на 20–50°С выше температуры окружающей среды. Ослабленный винт клеммы может достигать температуры 100–150 градусов и обычно проявляется в виде горящей точки на тепловом изображении. Похититель электроэнергии немедленно обнаруживается тепловизионной камерой без электрического контакта.

Потерянные ватты не исчезли; они превращаются в смертельную, пылающую горячую точку при незатянутом винте, в тайного похитителя власти.

Типичные места соединений высокого сопротивления (в порядке вероятности)
Опыт выездного обслуживания показывает, что на следующие области приходится более 90% неисправностей недостаточной мощности:

Ослаблена или корродирована клемма питания в распределительной коробке обогревателя. Вибрация пресса, циклическое нагревание или отсутствие пускового усилия могут привести к ослаблению винта. Эта дуга окисляется, и сопротивление значительно возрастает. Клеммный блок (коричневый/черный) обесцвечен и имеет запах горелого пластика.

Обжимное соединение разъема провода не держится. Если обжим не был правильно обжат или жилы провода заржавели, обжатое кольцо или лепестковые клеммы на проводах нагревателя могут создавать чрезмерное сопротивление. Терминал может выглядеть нормально снаружи, но будет перегреваться.

Изъятые, изношенные контакты главного контактора. Контакты из оксида серебра-кадмия или серебра-олова разрушаются, и после тысяч операций образуется карбонизированная поверхность. Контактное сопротивление увеличивается, вызывая падение напряжения и локальный нагрев. Контактор также может издавать жужжащий звук.

Ослабленные соединения на автоматическом выключателе или держателе предохранителя. Винтовые клеммы на распределительном щите со временем могут ослабнуть. Это особенно актуально в том случае, если алюминиевый провод (если он используется) неправильно заделан.

Подводящий провод нагревателя подвергся коррозии или поврежден. При попадании влаги многожильный медный провод внутри холодной зоны из ПТФЭ может окислиться. Сопротивление увеличивается, и проволока становится твердой и хрупкой.

Старение нагревательного элемента (наименее распространено). Нагревательный провод может медленно окисляться, уменьшая поперечное сечение и увеличивая сопротивление. Обычно это происходит в конце срока службы обогревателя и сопровождается дополнительными признаками, такими как неравномерный нагрев или обгоревший кожух.

Решение: очистить, затянуть и заменить
Как только линия с высоким сопротивлением будет обнаружена, исправить ее будет просто:

Ослаблена клемма: выключите питание, отсоедините провод, очистите проводник и клемму очистителем контактов или мелкой наждачной бумагой. Повторно-зачистите провод, если он поврежден. Затяните в соответствии со спецификацией производителя (обычно 2-4 Н·м для небольших клемм, 5–10 Н·м для более крупных силовых клемм). Повторно затяните, а затем проведите тест на растяжение, чтобы убедиться, что провод натянут.

Изъязвленные контакты контактора: Замените весь контактор. Не пытайтесь полировать или подпиливать контакты силового контактора, так как это может привести к удалению дугостойкого покрытия и быстрому выходу из строя. Для увеличения срока службы контактов используйте контактор с большей силой тока (например, 40 А для нагревателя на 25 А).

Плохое обжатие: отрежьте обжимную клемму, зачистите новый провод и обожмите новую клемму с помощью хорошего обжимного инструмента с храповым механизмом. Не используйте плоскогубцы или дешевые щипцы для рук. Или используйте клеммную колодку винтового типа без пайки.

Провод нагревателя подвергся коррозии: если провод сломан рядом с нагревателем, возможно, придется заменить весь нагреватель, поскольку холодная зона из ПТФЭ труднодоступна. Но если повреждение произошло за пределами холодной зоны (в кабелепроводе с полевой проводкой), провод можно перерезать и-засоединить заново.

Повторный замер падения тока и напряжения после ремонта. Ток должен восстановиться до значения, указанного на паспортной табличке, а время-нагрева должно нормализоваться.

Меры предосторожности для предотвращения рецидива
Программа профилактического обслуживания: Термографический осмотр панелей управления и распределительных коробок (каждые 6-12 месяцев).

Затягивайте все силовые клеммы после замены нагревателя или работы с панелью. Используйте откалиброванную динамометрическую отвертку.

Нанесение антиоксидантного вещества (например, Ноалокса) на алюминиевые наконечники проводов.

Установка системы контроля замыкания на землю и перегрева, которая также регистрирует ток. Заметно медленное снижение тока в течение нескольких месяцев, и предупреждение может быть активировано до того, как зона станет бесполезной.

Выбор контакторов с запасом (например, . 1.5× ток нагревателя) и с контактами из оксида серебра-олова для применений с высокой нагрузкой.

Когда проблема с самим обогревателем
Если все соединения в порядке, напряжение на клеммах нагревателя правильное, а ток по-прежнему низкий, возможно, нагревательный элемент устарел. Сопротивление нагрева можно определить косвенно расчетным путем с использованием напряжения и тока (R_hot=V_measured/I_measured). Сравните теплостойкость с паспортной табличкой (R_np=V_rated^2 / P_rated). Если измеренное тепловое сопротивление на 10–15 % или более превышает значение, указанное на паспортной табличке, элемент изношен и его следует заменить. Но вышедший из строя элемент обычно открывается или замыкается до того, как сопротивление заметно вырастет. В действительности гораздо чаще причиной низкой мощности являются дефекты соединений, чем увеличение сопротивления элемента.

Вывод: простой-найти-простой электрический отказ
Классической основной электрической проблемой малой мощности при полном напряжении является скрытое сопротивление, которое можно легко обнаружить и устранить с помощью токовых клещей, тепловизионной камеры и динамометрического ключа. Диагностический метод является систематическим: проверьте напряжение, проверьте ток, выполните тесты на падение напряжения, а затем тепловизионную визуализацию, чтобы найти горячую область. Проблема чаще всего заключается в незакрепленной клемме, плохом обжиме или плохом контакторе, а НЕ в нагревательном элементе. Ремонт заключается в чистке, повторной-затяжке или замене небольшого компонента. Бесполезно иметь самый мощный обогреватель, если электрические соединения ослаблены. Специалисты по техническому обслуживанию могут быстро и безопасно восстановить полную выходную мощность без замены лишних деталей, зная влияние делителя напряжения на соединение с высоким-омным сопротивлением. Лучшим инструментом для этой диагностики является тепловая камера, которая делает невидимое узкое место в электрической сети видимым, светящимся и легко устраняемым горячим пятном.