Como especificar uma placa de aquecimento com sensor termopar substituível?

A zona de aquecimento da placa de impressão é comandada para potência máxima. A tensão de alimentação no painel está correta. Mas a zona é lenta, não atinge o ponto de ajuste tão rápido como costumava, e um alicate amperímetro revela que seu consumo atual está bem abaixo da classificação da placa de identificação. Os watts não estão fluindo como deveriam. Não é um curto-circuito ou um disjuntor queimado, mas um gargalo elétrico silencioso e crônico. A raiz do problema geralmente é sempre alguma resistência extra indesejada, em algum lugar do circuito, que consome silenciosamente um pouco da tensão antes mesmo de atingir o elemento de aquecimento.

Compreendendo o gargalo elétrico
Em um circuito de aquecimento resistivo simples, a potência entregue ao aquecedor é dada por P=V^2 / R, onde V é a tensão de alimentação e R é a resistência total do circuito. Quando a resistência geral é aumentada para uma determinada tensão, a potência de saída diminui na proporção inversa. A resistência de um elemento de aquecimento é determinada pela classificação de potência e tensão da placa de identificação (R ​​= V2 / P). Por exemplo, um aquecedor de 240 V e 2.000 W tem uma resistência ao calor de cerca de 28,8 ohms.

Sintomas da zona de placa de tensão total em uma zona com saída de energia reduzida Quando uma zona apresenta sintomas de zona de placa de tensão total de saída de energia reduzida, a corrente medida (usando um alicate amperímetro em torno de um dos cabos de alimentação) é menor que o valor esperado. Tensão de alimentação do painel ok. Assim, a resistência total do circuito deve ser maior do que a resistência indicada na placa de identificação do elemento de aquecimento. Esta resistência aumentada não está dentro do próprio aquecedor (embora um elemento mais antigo também possa ter resistência aumentada). É mais comumente visto no caminho da fiação: nas conexões dos terminais, crimpagens, contatos do contator ou fusíveis.

Esses watts perdidos não desaparecem, eles são convertidos em um ponto quente e mortal em um parafuso solto, um ladrão secreto de energia.

Junta de{0}alta resistência: um divisor de tensão disfarçado
Uma conexão-de alta resistência atua como um pequeno resistor em série com o aquecedor. Esta resistência em série é um divisor de tensão. A tensão de alimentação é dividida entre a resistência em série indesejada (R_bad) e a resistência do aquecedor (R_heater). A tensão através do aquecedor é reduzida para . Aquecedor V=Alimentação V * Aquecedor R Aquecedor R + R ruim . A energia fornecida ao aquecedor é reduzida em conformidade. Enquanto isso, a conexão defeituosa está dissipando energia equivalente a I ao quadrado vezes R ruim, aparecendo como calor localizado.

Mau contato com resistência de 1 ohm em série com um aquecedor de 28,8 ohm, corrente de cerca de 8,1 A (240 V / 29,8 ohms). A conexão defeituosa tem uma perda de tensão de 8,1 V e dissipa cerca de 65 W de calor-suficiente para queimar o isolamento ou derreter os blocos terminais. O aquecedor obtém apenas 231,9 V e produz aproximadamente 1.865 W em vez de 2.000 W. Essa é uma diminuição de 7% na potência, que é perceptível quando o aquecimento é mais lento-.

Se a resistência da conexão defeituosa atingir 5 ohms, a corrente diminui para 7,1 A, a tensão no aquecedor diminui para 205 V e a potência cai para 1.455 W, uma perda de 27%. A conexão defeituosa agora dissipa 250 watts. Este é um grave risco de incêndio.

Abordagem-de diagnóstico passo a passo
Etapa 1: Meça a tensão de alimentação na caixa de terminais do aquecedor
Enquanto a zona exige potência total, verifique a tensão diretamente no bloco terminal do aquecedor (ou onde quer que as linhas de energia entrem na caixa de junção). Use um multímetro-RMS verdadeiro. Se a tensão nos terminais do aquecedor for muito menor que a tensão do painel (por exemplo, 220 V no aquecedor, 240 V no painel), então a queda de tensão está na fiação entre o painel e o aquecedor. A falha está no circuito derivado (contator, fusíveis ou fiação de campo).

Se a tensão nos terminais do aquecedor for igual à tensão do painel, mas a corrente ainda for baixa, então pode ser que o próprio aquecedor tenha aumentado a resistência (elemento envelhecido) ou que haja uma resistência em série após o ponto de medição (improvável). Contudo, na verdade, a maior parte da perda de tensão ocorre a montante do aquecedor.

Etapa 2: Medir a corrente com um alicate amperímetro
Prenda um cabo de alimentação (linha ou neutro) e meça o consumo de corrente real. Em relação à corrente de placa (I=P/V). Um valor presente de 10 a 20% baixo sugere que há muita resistência extra. Um valor entre 30 e 50% baixo indica um defeito sério, possivelmente um elemento completamente aberto (corrente zero) ou uma conexão de resistência-extremamente alta.

Etapa 3: Calcule a resistência esperada do aquecedor e compare
Remova o aquecedor da fonte de alimentação (bloqueio/sinalização). Meça a resistência ao frio do elemento de aquecimento com um ohmímetro. Em seguida, calcule a resistência ao calor esperada com o coeficiente de resistência de temperatura para a liga de aquecimento (geralmente NiCr ou FeCrAl). O NiCr tem resistência ao frio de 1/10 a 1/20 da resistência ao calor. Se a resistência ao frio estiver correta, o aquecedor está bom. Se a resistência ao frio for maior do que o esperado (por exemplo, . 5–10% acima do nominal), o elemento pode ter enfraquecido devido à oxidação ou pontos quentes locais. Mas um aumento de 5% na resistência reduzirá apenas a potência em 5%, o que pode ser quase detectável. A maioria dos-defeitos de falta de energia são causados ​​por problemas de conexão e não pelo envelhecimento do elemento.

Etapa 4. Realize um teste de queda de tensão em cada conexão do circuito
Com a zona funcionando com potência máxima, verifique a queda de tensão em cada conexão questionável (no modo volts CA no multímetro):

Através dos contatos do contator: Sondas no mesmo pólo, lado da linha e lado da carga. Um bom contator indicará uma queda inferior a 0,1 V. Uma queda de tensão de 1–5 V implica contatos desgastados, carbonizados ou desgastados.

Between terminal block screws: From wire to terminal bar. If you see a measurable drop (>0,1 V) você tem uma conexão solta ou oxidada.

Entre fusíveis ou porta-fusíveis: Um bom fusível terá pouca ou nenhuma queda. Quedas de tensão de 0,5 a 2 V significam um porta-fusível corroído ou um elemento fusível de alta resistência.

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 V implica uma crimpagem com falha.

A queda de tensão total e a tensão no aquecedor devem ser iguais à tensão de alimentação. Qualquer tensão que esteja faltando está sendo perdida em uma conexão ruim.

Etapa 5: Localize o ponto quente com uma câmera termográfica
Uma câmera térmica é a melhor ferramenta de diagnóstico para esse problema. Varredura, zona funcionando com potência máxima.

Dentro do painel de controle (contator, fusíveis, réguas de terminais, chicotes elétricos).

Caixa de junção do aquecedor (terminais e locais para entrada de fios).

Quaisquer caixas de junção ou corpos de conduíte na alimentação de energia.

Uma conexão de alta resistência aparecerá como uma região claramente mais quente que os componentes próximos. Um pólo do contator defeituoso pode exibir 20-50°C acima da temperatura ambiente. Um parafuso terminal solto pode atingir 100-150 graus e normalmente é aparente como um ponto ardente na imagem térmica. O ladrão de energia é detectado imediatamente pela câmera térmica sem contato elétrico.

Os watts perdidos não desapareceram; eles estão sendo convertidos em um ponto quente e mortal, com um parafuso solto, um ladrão secreto de poder.

Locais típicos de conexões de alta resistência (em ordem de probabilidade)
A experiência de serviço de campo mostra que as seguintes áreas são responsáveis ​​por mais de 90% das falhas de subpotência:

Terminal de alimentação solto ou corroído na caixa de junção do aquecedor. A vibração da prensa, o ciclo térmico ou a falta de força inicial podem fazer com que o parafuso se solte. Este arco oxida e a resistência aumenta ainda mais. Descoloração do bloco terminal (marrom/preto) e cheiro de plástico queimado.

A conexão de crimpagem do conector do fio não está segurando. Se a crimpagem não tiver sido comprimida corretamente ou os fios do fio estiverem enferrujados, o anel crimpado ou os terminais espada nos cabos do aquecedor podem gerar resistência excessiva. O terminal pode parecer bom por fora, mas esquentará.

Contatos do contator principal desgastados e desgastados. Os contatos de prata-cádmio ou prata-óxido de estanho se degradam e após milhares de operações uma superfície carbonizada é formada. A resistência de contato aumenta, gerando queda de tensão e aquecimento localizado. O contator também pode emitir um zumbido.

Conexões soltas no disjuntor ou porta-fusível Os terminais de parafuso no painel de distribuição podem se soltar com o tempo. Este é especialmente o caso quando o fio de alumínio (se utilizado) não tem terminação correta.

Fio condutor do aquecedor corroído ou danificado. Se entrar umidade, o fio de cobre trançado dentro da zona fria de PTFE poderá oxidar. A resistência aumenta e o fio fica duro e quebradiço.

Elemento de aquecimento envelhecido (menos comum). O fio de aquecimento pode oxidar lentamente, diminuindo a secção transversal e aumentando a resistência. Normalmente, isso acontece no final da vida útil do aquecedor e é acompanhado por sinais adicionais, como aquecimento irregular ou aparência queimada da bainha.

A solução: limpar, apertar e substituir
Uma vez localizado o link de alta resistência, a correção é simples:

Terminal solto: Desligue, remova o fio, limpe o condutor e o terminal com limpador de contato ou lixa fina. Descasque novamente-o fio se estiver danificado. Reaperte de acordo com a especificação do fabricante (geralmente 2-4 N·m para terminais pequenos, 5-10 N·m para terminais de potência maiores). Reaperte e faça um teste de tração para garantir que o fio esteja apertado.

Contatos do contator desgastados: Substitua o contator inteiro. Não tente polir ou lixar os contatos de um contator de potência, pois isso pode remover o revestimento resistente ao arco e causar falha rápida. Para maior vida útil do contato, use um contator com uma classificação de amperagem maior (como 40 A para um aquecedor de 25 A)

Crimpagem incorreta: Corte o terminal de crimpagem, descasque o novo fio e crimpe uma nova terminação com uma boa ferramenta de crimpagem com catraca. Evite usar um alicate ou um alicate manual barato. Ou use um bloco terminal do tipo parafuso sem solda.

Cabo do aquecedor corroído: Se o fio estiver quebrado próximo ao aquecedor, todo o aquecedor poderá ter que ser substituído, pois a zona fria de PTFE não é facilmente acessível. Mas se o dano estiver fora da zona fria (em um conduíte conectado em campo), o fio poderá ser cortado e-terminado novamente.

Medir novamente a queda de corrente e tensão após o reparo. A corrente deve recuperar o valor da placa de identificação e o tempo-de aquecimento deve normalizar.

Precauções para prevenir a recorrência
Programa de manutenção preditiva: Inspeção termográfica de painéis de controle e caixas de junção (a cada 6-12 meses).

Verifique o torque de todos os terminais de alimentação após qualquer substituição do aquecedor ou trabalho no painel. Use uma chave de fenda calibrada.

Aplicação de substância antioxidante (ex. Noalox) em terminações de fios de alumínio.

Instalação de um sistema de monitoramento de falta à terra e superaquecimento que também registra corrente. É perceptível uma lenta redução da corrente ao longo de meses e um alerta pode ser acionado antes que a zona se torne inútil.

Seleção de contatores com margem (por exemplo,. 1.5× corrente do aquecedor) e com contatos de prata-óxido de estanho para aplicações de alto ciclo de trabalho.

Quando o próprio aquecedor é um problema
Se todas as conexões estiverem boas e as tensões nos terminais do aquecedor estiverem corretas e a corrente ainda estiver baixa, o elemento de aquecimento pode estar envelhecido. A resistência aquecida pode ser determinada indiretamente por cálculo usando a tensão e a corrente (R_hot=V_measured / I_measured). Compare com a resistência ao calor da placa de identificação (R_np=V_rated^2 / P_rated) Se a resistência ao calor medida for 10-15% ou mais acima do valor da placa de identificação, o elemento está deteriorado e deve ser substituído. Mas um elemento com falha geralmente abre ou entra em curto antes que a resistência aumente sensivelmente. Na realidade, muito mais frequentemente o motivo da baixa potência são defeitos nas conexões do que um aumento na resistência do elemento.

Conclusão: uma falha elétrica simples-de{1}}localizada
Um problema elétrico básico clássico de baixa potência em plena tensão é uma resistência oculta que pode ser prontamente detectada e curada com um alicate amperímetro, uma câmera térmica e uma chave dinamométrica. A técnica de diagnóstico é sistemática – verifica a tensão, testa a corrente, faz testes de queda de tensão e depois gera imagens térmicas para encontrar a área quente. O problema quase sempre é um terminal solto, uma crimpagem incorreta ou um contator ruim, NÃO o elemento de aquecimento. O reparo consiste apenas na limpeza,{3}}aperto ou substituição de um pequeno componente. Não adianta ter o aquecedor mais forte se as conexões elétricas estiverem soltas. Os técnicos de serviço podem restaurar a potência total com rapidez e segurança, sem substituir peças supérfluas, conhecendo o impacto no divisor de tensão de uma junta de alta{6}}resistência. O melhor instrumento para esse diagnóstico é uma câmera térmica, que torna visível um gargalo elétrico invisível, brilhante e um ponto quente de fácil solução.