Combinação de potência e controle de temperatura para aquecedores de cartucho de 26 mm
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Uma máquina de moldagem por injeção faz um trabalho que precisa que o molde esteja a 250 graus. O operador ajusta o controlador para 250 graus, mas a temperatura na verdade muda entre 240 graus e 260 graus. As peças saem em tamanhos diferentes. As pessoas criticam o sistema de aquecimento, no entanto, o problema subjacente pode ser que a potência do tubo de aquecimento elétrico de cabeça única de grande diâmetro de 26 mm não atende ao ajuste do controlador. Para manter a temperatura estável, você precisa usar a técnica correta de potência e controle.
A primeira coisa a pensar é escolher a potência certa para o trabalho. Se você não fornecer energia suficiente ao tubo de aquecimento elétrico de cabeça única de 26 mm, demorará muito para atingir o ponto de ajuste. O aquecedor continuará acima da temperatura desejada se você fornecer muita eletricidade. Isso causará ciclagem térmica, o que encurta a vida útil do aquecedor e sobrecarrega o molde. Uma boa regra é fazer com que o aquecedor funcione em torno de 60 a 80% de seu ciclo de trabalho máximo quando estiver em operação-em estado estacionário. Isso lhe dá espaço para aquecer no início, sem os ciclos intensos que acontecem com aquecedores muito grandes.
Para descobrir quantos watts você precisa, você precisa saber a massa do objeto que deseja aquecer, o aumento de temperatura desejado e as perdas de calor do sistema. As perdas por convecção podem ser grandes para um molde com muita área de superfície aberta ao ar. Um tubo de aquecimento elétrico de cabeça única com 26 mm de diâmetro colocado em um molde grande pode precisar produzir o dobro da potência prevista apenas com base na massa e no calor específico para compensar perdas contínuas. O cálculo da perda de calor também deve levar em consideração canais de resfriamento, pinos ejetores e outras peças que atuam como dissipadores de calor.
Depois de escolher a potência, a forma como você a controla torna-se muito importante. O controle liga-desligado (às vezes chamado de controle bang-bang) liga o aquecedor do cartucho totalmente até que a temperatura atinja o ponto de ajuste e, em seguida, desliga até que a temperatura caia abaixo de uma faixa de histerese. Para um tubo de aquecimento elétrico de cabeça única com diâmetro de 26 mm, o controle liga-funciona bem para aplicações com uma ampla faixa de temperatura, como ±5 graus. O controle liga-desligado pode gerar oscilações de temperatura que podem prejudicar a qualidade do produto quando tolerâncias mais rígidas são necessárias.
O controle proporcional-integral-derivativo (PID) faz com que as coisas funcionem com mais tranquilidade. Em vez de desligar completamente o aquecedor do cartucho, um controlador PID reduz a potência à medida que o ponto de ajuste se aproxima. Este fornecimento de energia proporcional mantém o tubo de aquecimento elétrico de cabeça única de 26 mm constantemente alimentado em um nível mais baixo, o que mantém a temperatura consistente sem ciclos. O controle PID faz com que os aquecedores durem mais porque as peças internas não precisam passar por expansões e contrações térmicas frequentes. Muitos controladores atuais têm funções de-ajuste automático que medem automaticamente a resposta de temperatura do sistema e determinam os melhores parâmetros PID.
Os controladores de potência tiristorizados (também conhecidos como retificadores controlados de silício ou SCRs) podem disparar em ângulo de fase ou modo burst para aplicações que precisam de maior precisão. Ao cortar a forma de onda CA, o disparo do ângulo-de fase altera a potência que o aquecedor do cartucho obtém. Essa tecnologia oferece resolução de controle quase ilimitada, mas também produz ruído elétrico. Os ciclos de disparo contínuo ativam e desativam meio-ciclos inteiros, o que produz menos ruído, mas diminui um pouco a resolução. Para regular um tubo de aquecimento elétrico de cabeça única de 26 mm de grande diâmetro, ambas as abordagens funcionam muito melhor do que os relés mecânicos.
Outra coisa que influencia o bom funcionamento do controle é onde os sensores são colocados. O termopar ou RTD que mede a temperatura do molde deve estar o mais próximo possível do aquecedor do cartucho, sem estar no caminho do calor. Se o sensor estiver muito longe do aquecedor, demorará mais para responder, o que fará com que o controlador vá longe demais. Um sensor muito próximo pode ler temperaturas muito altas devido à radiação de calor da bainha do aquecedor. Colocar o sensor de temperatura a meio caminho entre dois aquecedores de cartucho de 26 mm e na mesma profundidade dos aquecedores proporciona uma medição mais precisa.
A fiação de energia também deve ser examinada. Um tubo de aquecimento elétrico de cabeça única com diâmetro de 26 mm e 2.000 watts a 240 volts carrega cerca de 8,3 amperes. Os fios que conectam o controlador ao aquecedor devem ser capazes de suportar pelo menos essa quantidade de corrente, além de alguma proteção extra. Fios muito pequenos causam queda de tensão, o que significa que menos energia é enviada ao aquecedor do cartucho. Essa diferença entre a saída do controlador e a entrada do aquecedor torna a temperatura instável, o que é muito irritante. Para obter resultados consistentes e reproduzíveis em todos os problemas de gerenciamento térmico, desde o simples aquecimento da placa até sofisticados sistemas-de múltiplas zonas, você precisa combinar cuidadosamente a potência do aquecedor, a calibração do controlador e a localização do sensor.
