Abbinamento potenza e controllo della temperatura per riscaldatori a cartuccia da 26 mm
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Una macchina per lo stampaggio a iniezione esegue un lavoro che richiede che lo stampo sia a 250 gradi. L'operatore imposta il controller su 250 gradi, ma la temperatura in realtà cambia tra 240 gradi e 260 gradi. Le parti escono con dimensioni diverse. Le persone criticano il sistema di riscaldamento, tuttavia il problema di fondo potrebbe essere che la potenza del tubo riscaldante elettrico a testa singola di grande diametro da 26 mm non soddisfa la messa a punto del controller. Per mantenere la temperatura stabile, è necessario utilizzare la giusta tecnica di alimentazione e controllo.
La prima cosa a cui pensare è scegliere la giusta potenza per il lavoro. Se non si fornisce energia sufficiente al tubo di riscaldamento elettrico a testa singola da 26 mm, sarà necessario troppo tempo per raggiungere il punto di regolazione. Il riscaldatore continuerà a superare la temperatura target se gli si fornisce troppa elettricità. Ciò causerà un ciclo termico, che accorcia la vita del riscaldatore e sottopone lo stampo a stress. Una buona regola pratica è quella di fare in modo che il riscaldatore funzioni a circa il 60–80% del suo ciclo di lavoro massimo quando è in modalità di funzionamento-stazionario. Questo ti dà spazio per riscaldarti inizialmente senza il ciclo intenso che si verifica con i riscaldatori troppo grandi.
Per capire di quanti watt hai bisogno, devi conoscere la massa dell'oggetto che vuoi riscaldare, l'aumento di temperatura che desideri e le perdite di calore dal sistema. Le perdite per convezione possono essere elevate per uno stampo con molta superficie aperta all'aria. Un tubo riscaldante elettrico a testa singola-con un diametro di 26 mm inserito in uno stampo di grandi dimensioni potrebbe dover produrre il doppio della potenza prevista in base solo alla massa e al calore specifico per compensare le perdite continue. Il calcolo della perdita di calore dovrebbe prendere in considerazione anche i canali di raffreddamento, i perni di espulsione e altre parti che fungono da dissipatori di calore.
Dopo aver scelto la potenza, il modo in cui la controlli diventa molto importante. Il controllo on-off (a volte chiamato controllo bang-bang) accende completamente il riscaldatore della cartuccia finché la temperatura non raggiunge il valore impostato, quindi lo spegne completamente finché la temperatura non scende al di sotto di una banda di isteresi. Per un tubo di riscaldamento elettrico a testa singola con diametro di 26 mm, il controllo on-off funziona bene per applicazioni con un ampio intervallo di temperature, come ±5 gradi. Il controllo on-off può generare sbalzi di temperatura che possono danneggiare la qualità del prodotto quando sono necessarie tolleranze più strette.
Il controllo proporzionale-integrale-derivativo (PID) rende le cose più fluide. Invece di spegnere completamente il riscaldatore a cartuccia, un controller PID ne riduce la potenza man mano che il setpoint si avvicina. Questa erogazione di potenza proporzionale mantiene il tubo di riscaldamento elettrico a testa singola da 26 mm costantemente alimentato a un livello inferiore, mantenendo la temperatura costante senza cicli. Il controllo PID fa durare più a lungo i riscaldatori perché le parti interne non devono subire frequenti dilatazioni e contrazioni termiche. Molti controller attuali dispongono di funzioni di auto-tuning che misurano automaticamente la risposta della temperatura del sistema e individuano i migliori parametri PID.
I controller di potenza a tiristori (noti anche come raddrizzatori controllati al silicio-o SCR) possono attivarsi in modalità ad angolo di fase o burst per applicazioni che richiedono la massima precisione. Tagliando la forma d'onda CA, l'accensione dell'angolo di fase- modifica la potenza fornita al riscaldatore della cartuccia. Questa tecnologia offre una risoluzione di controllo quasi illimitata, ma produce anche rumore elettrico. I cicli di accensione a raffica attivano e disattivano interi semi-cicli, il che produce meno rumore ma riduce leggermente la risoluzione. Per regolare un tubo riscaldante elettrico a testa singola di grande diametro da 26 mm, entrambi gli approcci funzionano molto meglio dei relè meccanici.
Un'altra cosa che influenza il funzionamento del controllo è la posizione dei sensori. La termocoppia o RTD che misura la temperatura dello stampo deve essere il più vicino possibile al riscaldatore a cartuccia senza trovarsi nel percorso del calore. Se il sensore è troppo lontano dal riscaldatore, ci vorrà più tempo per rispondere, il che farà sì che il controller si spinga troppo lontano. Un sensore troppo vicino potrebbe rilevare temperature troppo elevate a causa della radiazione di calore proveniente dalla guaina del riscaldatore. Posizionando il sensore di temperatura a metà strada tra due riscaldatori a cartuccia da 26 mm e alla stessa profondità dei riscaldatori si ottiene la misurazione più accurata.
Da vedere anche il cablaggio elettrico. Un tubo riscaldante elettrico a testa singola con un diametro di 26 mm e 2000 watt a 240 volt trasporta circa 8,3 ampere. I cavi che collegano il controller al riscaldatore devono essere in grado di gestire almeno questa quantità di corrente, oltre a una protezione aggiuntiva. I cavi troppo piccoli causano una caduta di tensione, il che significa che viene effettivamente inviata meno potenza al riscaldatore a cartuccia. Questa differenza tra l'uscita del controller e l'ingresso del riscaldatore rende la temperatura instabile, il che è molto fastidioso. Per ottenere risultati coerenti e riproducibili in ogni problema di gestione termica, dal semplice riscaldamento della piastra ai sofisticati sistemi multi-zona, è necessario combinare attentamente la potenza del riscaldatore, la calibrazione del controller e la posizione del sensore.
