¿Se puede dañar un elemento calefactor trifásico de bajo voltaje debido a un voltaje inestable?

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Tengo un horno trabajando en elementos de calentamiento de tungsteno. Los elementos fueron dañados varias veces, y son muy caros. El horno puede funcionar a más de 2000 C. Me pregunto cuáles son los factores que pueden dañar los elementos.

¿Se puede dañar si la electricidad es inestable? ¿Por medio, si hay un alto voltaje o una alta corriente?

Además, puede haber un arco eléctrico durante la operación, ¿puede dañar los elementos?

Finalmente, ¿cómo puedo evitar el arco eléctrico?

  • La temperatura máxima es de 2400 C.
  • En atmósfera de nitrógeno, alrededor de 30 Torr.
  • Los elementos son malla.
  • Es trifásico.
  • Los voltios máximos deben ser de 7 voltios, ya que hay un transformador que convierte 12 kV.
  • Debe poder ejecutarse durante mucho tiempo, por ejemplo, 100 hrs.

Por lo general, mi horno alcanza los 2000 C a 4 voltios y 480 amperios. Sin embargo, la última vez que el voltio fue de 8 voltios y el amplificador fue de 390-400. Eso significa que la resistencia en los elementos aumentó porque ellos (elementos) se degradaban. Pero mi pregunta es: ¿es posible dañar los elementos si la electricidad no es estable? ¿O crees que el problema fue con el elemento en sí?

    
pregunta Hayder

1 respuesta

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Según el cambio de resistencia del elemento con el cambio de temperatura, su sistema puede estar bien, a menos que tenga otra información que no se proporcione aquí que indique daños en el elemento.

¿Por qué crees que el elemento está dañado?
El arco eléctrico a menudo causará daños, pero el cambio en la resistencia reportado puede deberse únicamente al coeficiente térmico de resistencia del tungsteno, consulte a continuación.

Usted dice que el horno alcanzó los 2000 C a 4 V x 480 A y que Tmax es 24500 C.
Menciona la aplicación de 8 V: ¿cuál es la tensión nominal máxima del elemento?

4V x 480A = 1920 vatios.
Su reportado 8V x 390A = 3120 vatios.

SI el aumento de temperatura por encima de la temperatura ambiente depende de la pérdida de energía a través del aislamiento y luego delta T ~ proporcional a la potencia. Puede que este no sea el caso, pero ¿qué ley de potencia / temperatura espera y por qué?
(Tenga en cuenta que los cálculos aproximados a continuación basados en la resistencia del elemento NO son compatibles con este delta-T lineal con el modelo de potencia).

Como el vataje es 3120/1920 = 1.625 veces más alto que si se aplica la relación de potencia-temperatura esencialmente lineal sugerida anteriormente, es de esperar que la temperatura esté en algún lugar por encima de los 3000 grados centígrados.

La temperatura de calentamiento superior sugerida para la malla de tungsteno en atmósferas inertes es de 3000 C y los hornos comerciales a menudo se clasifican por debajo de eso, por ejemplo, consulte el folleto de Oxygon al que se hace referencia a continuación.

Incluso si un horno ha sido diseñado para funcionar a las temperaturas que está alcanzando, también debe montarse y mantenerse para cumplir mecánicamente la especificación original.
A 3000C (e incluso a 2400C) necesita que todo el horno se diseñe Y ensamble de acuerdo con las especificaciones, ya que el calentamiento desigual permitirá que los puntos de conexión resulten fatales para el elemento.

Estas personas Oxygon se consideran expertos en este campo, pero espero que quienquiera que haya suministrado su sistema es igualmente capaz de aconsejar.

Tenga en cuenta que en este folleto Oygon habla sobre "... tal como operar temperaturas de hasta 2800 ° C (5072 ° F); ". Parece que a los niveles de potencia que estaba alcanzando, ha estado elevando las temperaturas por encima del máximo tolerable. La fusión localizada de la malla explicaría el aumento de la resistencia.

resistencia del elemento & cambio de resistividad con la temperatura.

A partir de los datos proporcionados, asumiré que los valores dados para V & Permito que se calcule la resistencia del elemento cuando se calienta. Cualquier porción que no sea del elemento con resistencias tan bajas puede afectar esta suposición de manera adversa.

Según el cambio en la resistencia por grado K para tungsteno, la temperatura relativa del elemento a 4V y 8V PUEDE poder estimarse.
el cambio de delta por grado K generalmente es válido en un delta T pequeño en comparación con T absoliute. Esto permite la multiplicación lineal del coeficiente por delta T. Para grandes excursiones de temperatura, el uso de (1 + k) ^ delta_t como factor de cambio de resistencia puede ser más apropiado.

He usado una resistencia delta por grado K de 0.0045, que es el valor que generalmente se da a 25C. Como este procedimiento es tan "aproximado" (* o peor :-)) el uso de este valor debería ser lo suficientemente bueno.

R a 4V x 480A = V / I = 8.333 miliOhms
R a 8V x 390A = 20.5 MilliOhms.
Relación de resistencias = 20.5 / 8.333 = ~ 2.5: 1

Linear

Delta R con temperatura por grado K = 0.0045 / K
delta T para 2.5: 1 cambio = 2.5 / 0.0045 = ~ 555 C.
Temperatura del elemento sugerida = 2000 + 555 = 2,555 C.

Exponencial

Delta R con temperatura por grado K = 0.0045 / K

(1 + 0.0045) ^ dT = 2.5
dt = log (2.5) / log (1.0045)
dT = 204C.

Temperatura del elemento = 2000 + 204 ~ = 2200C.
Que está dentro de su especificación.

SI
 - La temperatura fría del elemento es la misma en todo momento, y
 - si la corriente en y la tensión dada es la misma en múltiples ejecuciones y
 - Si el sensor de temperatura informa valores consistentes dentro del rango deseado,
 - Entonces, todos PUEDEN estar bien.

    
respondido por el Russell McMahon

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