L'impatto della qualità dell'energia sulla longevità del riscaldatore
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La potenza elettrica fornita dai riscaldatori a cartuccia spesso non corrisponde alle forme d'onda sinusoidali ottimali. Problemi con la qualità dell'alimentazione, come variazioni di tensione, armoniche e transitori, possono compromettere le prestazioni e la durata dei riscaldatori. Specifiche e protezione adeguate possono aiutare a risolvere questi problemi.
Quando la tensione non è uniforme nei sistemi trifase-, anche il riscaldamento non è uniforme. Quando le tensioni nelle diverse fasi sono inferiori di oltre il 2–3%, i riscaldatori sulle fasi a tensione-più alta diventano più caldi di quanto dovrebbero, mentre i riscaldatori sulle fasi a tensione-più bassa non funzionano altrettanto bene. Quando i riscaldatori sono sovraccaricati, si rompono più velocemente. I relè di monitoraggio di fase possono rilevare quando c'è uno squilibrio e emettere un avviso o disconnettersi prima che si accumuli un danno.
La distorsione armonica derivante da carichi non-lineari, come convertitori di frequenza, alimentatori a commutazione e raddrizzatori, aggiunge componenti ad alta-frequenza alla forma d'onda di base a 50/60 Hz. Queste armoniche fanno sì che le parti resistive si surriscaldino maggiormente e possono provocare risonanze meccaniche nelle strutture del riscaldatore. Gli analizzatori di qualità dell'alimentazione misurano la quantità di armoniche in un segnale. In circostanze pessime, filtri o trasformatori di isolamento possono aiutare.
Quando si accende o si spegne qualcosa, si verificano fulmini o eventi di utilità, la tensione cambia e mette a dura prova l'isolamento del riscaldatore. Il dielettrico in ossido di magnesio è in grado di gestire le tipiche tensioni operative con molto spazio libero, ma ripetute sovratensioni transitorie consumano lentamente l'isolamento. I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sui quadri di distribuzione e sui contattori del riscaldatore si occupano di questi eventi. La protezione dedicata contro le sovratensioni sui terminali del riscaldatore aggiunge un ulteriore livello di sicurezza per usi importanti.
Le prestazioni sono influenzate da lunghi periodi di sovratensione o sottotensione. La sovratensione aumenta la potenza del quadrato del rapporto di tensione. Ad esempio, una sovratensione del 10% aumenta la potenza del 21%, il che potrebbe superare i limiti di densità di watt. Quando la tensione è troppo bassa, il riscaldamento potrebbe risultare meno efficace e causare problemi di controllo poiché i sistemi tentano di mantenere il setpoint. Questi cambiamenti possono essere corretti mediante regolazione o specifica della tensione con le giuste bande di tolleranza.
Le questioni relative al fattore di potenza sono rilevanti per i sistemi controllati. I controller ad angolo di fase- consentono spostamenti di fase e iniezioni armoniche. I controller Burst-fire con commutazione zero-cross riducono questi effetti, tuttavia potrebbero far sfarfallare lo schermo. Per le installazioni di grandi dimensioni, potrebbero essere necessari condensatori di correzione del fattore di potenza per evitare multe e ridurre i carichi sui conduttori.
La sicurezza e il volume sono influenzati dal modo in cui stabilisci e colleghi le cose. La messa a terra dell'attrezzatura giusta evita che le persone subiscano scosse elettriche e offre loro un modo per liberarsi della corrente di guasto. I sistemi di terra isolati per circuiti di controllo sensibili fermano le interferenze del circuito di terra. Questi metodi non influiscono direttamente sulla durata di un riscaldatore, ma impediscono errori di controllo che potrebbero portare a una fuga termica.
La qualità dell'energia è particolarmente importante per i riscaldatori a cartuccia di grande diametro. Poiché le correnti operative sono più elevate, le conseguenze della caduta di tensione e dello squilibrio sono più forti. Il monitoraggio e la protezione della qualità dell’energia sono necessari perché questi dispositivi costano molto. Poiché le costanti di tempo termiche sono maggiori, i problemi di qualità dell'alimentazione potrebbero non essere rilevati per un periodo più lungo, con conseguente accumulo di danni maggiori.
Per mantenere le migliori prestazioni e la massima durata dei riscaldatori, diversi ambienti elettrici industriali necessitano di procedure di valutazione e protezione della qualità dell'energia su misura che tengano conto delle caratteristiche uniche dell'utenza, dei modelli di carico e delle esigenze di affidabilità.
