Kemijska tvornica naručila je PTFE uronjeni grijač od 12 kW za novi procesni spremnik. U objektu je bilo dostupno trofazno napajanje od 480 V-. Dobavljač je isporučio grijač ožičen za 480V tro-fazu, i radio je dobro tri godine. Kada je tvornica dodala drugi spremnik, novi grijač je naručen od drugog dobavljača i ožičen za jednofazni-fazni napon od 240 V. Isporučivao je istih 12 kW, ali su priključci terminala bili osjetno topliji, a grijač je otkazao na bloku terminala u roku od četrnaest mjeseci. Snaga je bila identična. Napon i faza nisu bili.
Napon i faza određuju kako se struja distribuira kroz grijaći element. Za opterećenje od 12 kW, potrošnja struje na 240 V jedno-faze je 50 A. Na 480 V tro-faze, potrošnja struje je samo 14,4 A po fazi. Niža struja smanjuje otporno zagrijavanje u stezaljkama i opskrbnom ožičenju, produžujući vijek trajanja.
Trenutna razlika između konfiguracija
Za otpornički grijač, snaga je jednaka kvadratu napona podijeljenom s otporom. Grijač dizajniran za 480 V ima element većeg otpora od onog dizajniranog za 240 V kako bi isporučio istu snagu. Grijač od 480 V troši manje struje za istu izlaznu snagu.
Razlika struje ima izravan učinak na zagrijavanje terminala. Snaga rasipana u priključcima terminala je I²R. Za otpor priključka od 0,05 Ω, grijanje terminala pri 50 A je 125 W. Kod 14,4 A, grijanje terminala je samo 10 W. Donje grijanje terminala smanjuje rizik od pregrijavanja terminala i korozije.
| Napon napajanja | Faza | Struja za 12 kW | Grijanje terminala na 0,05 Ω | Relativni terminalni život |
|---|---|---|---|---|
| 480V | Trofazni- | 14,4 A po fazi | 10 W | 1,5–2× osnovna linija |
| 400V | Trofazni- | 17,3 A po fazi | 15 W | 1,3–1,8× osnovna linija |
| 240V | Trofazni- | 28,9 A po fazi | 42 W | 1,2–1,5× osnovna linija |
| 240V | Jedna-faza | 50.0 A | 125 W | Osnovna linija |
| 208V | Jedna-faza | 57.7 A | 166 W | 0,7–0,9× osnovna linija |
Struja i grijanje terminala za 12 kW PTFE uronjene grijače prema naponu i fazi
Zašto je tro{0}}faza poželjna za grijače od 12 kW
Tro{0}}fazno napajanje raspoređuje opterećenje na tri vodiča umjesto na jedan. Za istu ukupnu snagu, svaka faza nosi manju struju. Time se smanjuje gustoća struje u priključcima terminala i opskrbnom ožičenju.
Tro-fazni grijači također pružaju ravnomjernije zagrijavanje duž elementa. Tri faze su obično raspoređene tako da su grijaći elementi ravnomjerno raspoređeni oko snopa omotača. Ovo smanjuje vršnu gustoću vata u bilo kojoj pojedinačnoj točki i poboljšava ujednačenost temperature.
Za grijače iznad 6 kW, tro-faza je standardna praksa u industrijskim instalacijama. Jednofazni-fazni je praktičan samo za manje grijače ili tamo gdje-trofazno napajanje nije dostupno.
Kako fazna konfiguracija utječe na vijek trajanja elementa
Konfiguracija faze određuje kako su elementi otpora spojeni -zvjezdica ili trokut-i kako se napon raspoređuje na svaki element. U konfiguraciji zvjezdica, svaki element vidi fazni-na-neutralni napon, koji je niži od napona linije-na-liniju. U delta konfiguraciji svaki element vidi puni napon-na-liniju.
Izbor između zvjezdice i trokuta utječe na dizajn elementa otpora i struju kroz svaki element. Za PTFE uronjene grijače, gdje je ujednačenost temperature plašta važna, konfiguracija zvjezdice često pruža uravnoteženije grijanje jer je napon na svakom elementu niži i dosljedniji.
Odabir napona za različite razine snage
Izbor napona treba odgovarati snazi grijača i raspoloživoj snazi objekta. Mali grijači-ispod 3 kW-obično su jednofazni-. Srednji grijači-3 do 9 kW-mogu biti jednofazni-ili tro-fazni, ovisno o objektu. Veliki grijači-iznad 9 kW-gotovo su uvijek trofazni.
| Snaga grijača | Preporučeni napon | Preporučena faza | Trenutno izvlačenje | Bilješke |
|---|---|---|---|---|
| 1–3 kW | 240V | Singl | 4–13 A | Mali spremnici |
| 3–6 kW | 240V ili 480V | Samac ili troje | 7–25 A | Tro{0}}poželjna iznad 4 kW |
| 6–12 kW | 480V | Tri | 7–15 A | Standardna industrijska praksa |
| 12–24 kW | 480V | Tri | 15–29 A | Višestruki grijači ili podijeljene banke |
| >24 kW | 480V | Tri | >29 A | Podijelite u više krugova grijanja |
Preporuke za napon i fazu za PTFE uronjene grijače prema rasponu snage
Dizajn terminala i razmatranja napona
Viši napon ne eliminira potrebu za pravilnim dizajnom terminala. Čak i pri 480 V, terminalni blok mora biti ocijenjen za struju i temperaturu okoline unutar kućišta. PTFE uronjeni grijači često rade u okruženjima u kojima je kućište terminala izloženo procesnim parama, vlazi i povišenim temperaturama.
Priključni blok treba biti dimenzioniran za najmanje 125% struje grijača. Spojeve treba zategnuti prema specifikaciji i povremeno provjeravati da li su labavi. Anti{3}}oksidacijski spoj na terminalnim spojevima smanjuje otpor i usporava koroziju.
Kada standardni grijači ne mogu odgovarati konfiguraciji snage
Postrojenja s neobičnim naponom napajanja-208V, 575V ili DC-često ne mogu koristiti standardne PTFE uronjene grijače bez izmjena. Prilagođeni grijači mogu se dizajnirati za bilo koju konfiguraciju napona i faza, ali proces specifikacije zahtijeva točan napon napajanja, fazu i dostupnu struju.
Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s predimenzioniranim terminalima, zatvorenim kućištem i dizajnom terminala koji održava kontaktni pritisak pod toplinskim ciklusima rješava glavni uzrok pregrijavanja terminala. Proces specifikacije zahtijeva napon napajanja, fazu, raspoloživu struju, dimenzije spremnika, kemijski sastav kupke i potrebnu snagu u vatima. Za objekte s više spremnika i različitim konfiguracijama napajanja, ovaj-pristup specifičan za aplikaciju osigurava kompatibilnost i produljuje vijek trajanja grijača.
