Hiệu ứng kết thúc lạnh và tại sao dây dẫn bị hỏng

Khi bộ gia nhiệt hộp mực kiểm tra tốt với đồng hồ vạn năng-cho thấy tính liên tục tốt và điện trở cách điện thích hợp-nhưng không nóng lên chính xác hoặc bị chập điện đáng kể ngay tại điểm vào của vỏ thiết bị đầu cuối hoặc hộp nối, điều này có thể gây ra vấn đề nghiêm trọng hơn trên dây chuyền sản xuất. Vấn đề gần như luôn xảy ra ở "đầu lạnh", tức là phần cuối không được làm nóng, nơi dây điện trở bên trong kết nối với dây dẫn bên ngoài. Điểm nối này là phần dễ vỡ và yếu nhất của bất kỳ bộ làm nóng hộp mực nào. Điều này đặc biệt đúng đối với các ứng dụng-điện áp cao 600V, trong đó ứng suất điện, độ ẩm và lực cơ học phối hợp với nhau gây ra hỏng hóc sớm.

Đầu nguội rất quan trọng vì nó duy trì các kết nối điện nhạy cảm, tức là các mối hàn hoặc điểm uốn giữa cuộn dây điện trở niken-crom và các chân chì, cách vùng nóng đủ xa để chúng duy trì ở nhiệt độ dưới 200–250 độ. Điều này sẽ bảo vệ các đầu nối khỏi bị hư hỏng do nhiệt. Trong thực tế, đầu nguội trở thành cơ chế cho các dạng hư hỏng xảy ra bắt đầu bên ngoài chiều dài được gia nhiệt. Độ ẩm xâm nhập đứng đầu danh sách. Ngay cả một lượng nhỏ độ ẩm, sương mù chất làm mát hoặc nước ngưng tụ cũng có thể di chuyển qua dây dẫn hoặc qua vòng đệm bị hỏng. Khi hơi ẩm lọt vào bên trong sẽ tác dụng lên bột cách điện magie oxit (MgO) có khả năng hút nước rất tốt. Khi điện áp tăng lên 600V, hiệu ứng còn tồi tệ hơn nhiều: nước dễ bị ion hóa hơn, tạo thành các kênh dẫn điện cho phép điện phân và ăn mòn cục bộ dây điện trở mỏng hoặc chốt lạnh. Sự ăn mòn làm cho mặt cắt ngang của dây nhỏ hơn, khiến dòng điện khó truyền qua tại điểm đó. Vùng nóng cục bộ làm tăng tốc độ oxy hóa, làm cho dây thậm chí còn mỏng hơn và cuối cùng tạo ra mạch hở hoặc tệ hơn là đoản mạch vỏ bọc thông qua vết cacbon hóa thông qua MgO ẩm.


Vấn đề này trở nên trầm trọng hơn với-hệ thống điện áp cao. Ở 600V, ngay cả một lượng nhỏ dòng điện rò rỉ (vài microamps) cũng gây ra rất nhiều nhiệt và năng lượng hồ quang. Một kênh dẫn điện nhỏ thông qua MgO ướt có thể dẫn đến sự cố chạm đất hoặc cầu dao hoạt động không bình thường. Trong những trường hợp đặc biệt, hiện tượng rò rỉ liên tục sẽ chuyển thành phóng điện bên trong lò sưởi, làm vỡ vỏ hoặc làm nóng chảy các bộ phận bên trong. Đây là lý do tại sao điện trở cách điện phải ở mức rất cao (hơn 50–100 MΩ ở 1000 V DC) trong suốt tuổi thọ của lò sưởi. Nếu nó giảm xuống dưới 10–20 MΩ, điều đó có nghĩa là máy sưởi sắp hỏng.

Biện pháp bảo vệ chính là thiết kế-mạnh mẽ. Bộ gia nhiệt hộp mực 440V và 600V cao cấp đi kèm với một số tính năng an toàn: - Các phần chốt lạnh-dài hơn (thường là 25–75 mm trở lên) giúp đặt mối hàn quan trọng cách xa vùng nhiệt của khuôn. - Phớt toàn vẹn cao-: gốm-đến-kim loại, thủy tinh-với-kim loại hoặc chậu epoxy nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ từ 300 đến 400 độ trong thời gian dài. Những loại này thường được sử dụng cùng với ủng silicon hoặc fluoropolymer bổ sung. - Rào chắn bên trong: Một số thiết kế có phích cắm MgO nén thứ hai hoặc vòng đệm mica gần đầu lạnh để ngăn hơi ẩm thấm dọc theo dây dẫn. - Các chốt lạnh quá lớn (có đường kính lớn hơn bình thường) để giảm nhiệt độ điện trở ở điểm nối và giữ nhiệt độ chốt ở mức thấp.

Mối quan tâm lớn thứ hai là sức căng cơ học. Trong chu kỳ bật/tắt, bộ phận làm nóng hộp mực rung rất nhẹ vì chúng giãn nở và co lại nhanh chóng khi có nhiệt. Điều này đặc biệt đúng trong các ứng dụng như-đúc khuôn hoặc đóng gói tốc độ cao. Sự rung động này làm mòn mối hàn hoặc nếp gấp bên trong nếu thân bộ gia nhiệt không được giữ chặt ở vị trí trong khuôn hoặc hộp nối, hoặc nếu dây cáp chì nặng kéo trực tiếp lên dây đi ra. Sau hàng nghìn chu kỳ, các vết nứt vi mô-hình thành ở khớp, điện trở tăng lên ở khu vực đó, nhiệt tích tụ và cuối cùng mối nối bị đứt. Giảm căng thẳng là phải. Sử dụng vít định vị, kẹp hoặc phụ kiện có ren để giữ thân lò sưởi tại chỗ sao cho toàn bộ tải trọng cơ học truyền vào vỏ bọc chứ không phải dây dẫn. Sử dụng vòng đệm giảm-biến dạng nhiệt độ{10}}cao, dây buộc cáp hoặc giá đỡ ống dẫn để giữ trọng lượng của cáp. Lớp bọc nhiệt độ cao-linh hoạt (bện bằng sợi thủy tinh, silicone hoặc PTFE) trên dây dẫn giúp hấp thụ sự uốn cong và giữ cho chuyển động của khuôn hoặc thao tác của người vận hành không làm hỏng dây dẫn.

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 độ so với các vấn đề về tín hiệu xung quanh) và tìm kiếm sự biến màu, nứt hoặc ăn mòn ở các vòng đệm.

Bộ gia nhiệt hộp mực có thể xử lý nhiệt độ cực cao của vùng làm việc cũng như các tác nhân gây áp lực về môi trường và cơ học thường bị bỏ qua xung quanh đầu lạnh. Đầu nguội-được thiết kế tốt sẽ biến điểm yếu thường xuyên thành một trong những bộ phận đáng tin cậy nhất của máy sưởi trong hệ thống 600V, nơi năng lượng điện cao hơn và lỗi nhiều hơn. Các nhà máy giữ cho dây chuyền sản xuất hoạt động trơn tru và mang lại lợi nhuận bằng cách đảm bảo rằng các đầu cuối chắc chắn, rào cản chống ẩm và độ an toàn cơ học là ưu tiên hàng đầu khi thiết kế và lắp đặt thiết bị mới. Điều này ngăn chặn nguyên nhân phổ biến và khó chịu nhất khiến máy sưởi bị hỏng, đó là khi máy ngừng hoạt động đột ngột hoặc không liên tục.