¿Encender un calentador durante 10 segundos y luego 10 segundos sería lo mismo que alternar entre encender y apagar cada 1 segundo durante 20 segundos?

Su premisa es en gran parte correcta, pero hay algunas cosas a tener en cuenta:

• El coeficiente de temperatura de la resistencia hace que la resistencia del calentador aumente con la temperatura. El principal efecto observable de esto es que, al encenderse, la corriente es inicialmente algo más alta pero disminuye a medida que el calentador se calienta. Esto se observa de manera más famosa en la bombilla incandescente cuya corriente de encendido puede ser de cinco a diez veces más alta que su corriente de estado estable. El efecto en su calentador sería aumentar ligeramente la potencia promedio.
• El tiempo de respuesta térmica es la velocidad a la que la temperatura de la carga reacciona cuando la energía se enciende y se apaga. En la mayoría de las aplicaciones industriales, se requiere / prefiere una temperatura estable, pero se usa el control de encendido proporcional de encendido / apagado (como en su pregunta) para simplificar y confiabilidad. La solución es cambiar con un tiempo de ciclo que sea corto en relación con el tiempo de respuesta del sistema. p.ej. Si el sistema está a la temperatura de funcionamiento y al encender, la potencia da como resultado un aumento de la temperatura de 10 ° C / minuto y queremos mantener la temperatura dentro de 1 ° C, entonces esperaría que el funcionamiento a un ciclo de 2 o 3 s se pudiera controlar. que.

Matemáticamente, estás poniendo energía en el sistema y esto puede calcularse mediante \ $ E = \ int P dt \ $. es decir, el área bajo la curva de potencia.

Sí, pero el efecto real depende de las velocidades de calentamiento y enfriamiento en el sistema. El tiempo de calentamiento y enfriamiento del sistema es crítico aquí; Si es un sistema perfecto sin tiempo de calentamiento o enfriamiento, la frecuencia no tendrá ningún efecto. Los sistemas reales tendrán un tiempo de calentamiento y, por lo tanto, en cualquier punto por debajo de la frecuencia crítica (que podemos definir como la frecuencia a la que el sistema se calienta durante el ciclo de encendido tanto como se enfría durante el ciclo de apagado) no se calentará de manera apreciable arriba. Después del punto crítico, el ciclo de encendido agregará más calor al sistema y así se calentará. Esto supone que el sistema se calienta y se enfría a la misma velocidad que es poco probable. Si el sistema calienta y se enfría a diferentes velocidades, es posible que necesite un ciclo de trabajo asimétrico para obtener el mismo efecto.

Una vez que tenga las tasas de calentamiento y enfriamiento de su sistema, entonces podrá aumentar su ciclo de trabajo y la frecuencia en consecuencia.