Il ruolo dell'isolamento in ossido di magnesio nelle prestazioni del riscaldatore a cartuccia
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All'interno di ogni riscaldatore a cartuccia è presente una polvere bianca, nascosta all'interno della guaina metallica. Questa polvere è ciò che fa funzionare il tutto. Quella polvere è ossido di magnesio, noto anche come MgO. Fa due cose molto importanti allo stesso tempo: impedisce al filo di resistenza di toccare la guaina e trasporta il calore dal filo alla guaina. Un riscaldatore a cartuccia andrebbe in cortocircuito immediatamente o non trasmetterebbe bene il calore senza MgO. Sapere come funziona questo materiale aiuta a spiegare molte delle discrepanze prestazionali tra i riscaldatori economici e quelli costosi.
Questo lavoro viene svolto con l'ossido di magnesio poiché ha una serie di qualità uniche. Ha un'elevata rigidità dielettrica, il che significa che può gestire molta elettricità senza rompersi. Ha anche una conduttività termica ragionevolmente elevata per un materiale ceramico, il che significa che il calore può spostarsi facilmente dal filo interno alla guaina. L'MgO rimane stabile anche a temperature molto elevate, che sono molto più elevate di quelle che la maggior parte dei riscaldatori industriali può sopportare. Queste caratteristiche lo rendono il punto di riferimento per l'isolamento dei riscaldatori a cartuccia nel settore.
Ma l'MgO non è un materiale perfetto e il modo in cui è realizzato ha un grande effetto sul suo funzionamento. Sotto forte pressione, la polvere di MgO grezza viene ammassata strettamente attorno al filo della resistenza. Ci sono due ragioni per questa compattazione. Elimina le sacche d'aria, che funzionerebbero come isolanti termici e renderebbero i luoghi caldi. Inoltre allinea i cristalli di MgO in un modo che li rende migliori nel condurre il calore. Se un riscaldatore non è sufficientemente compatto, ci saranno spazi vuoti o aree a bassa-densità in cui anche il calore non si muove. Quei posti diventano punti caldi, e i punti caldi fanno crollare tutto troppo presto.
Nei riscaldatori a cartuccia lunghi, il processo di compattazione è piuttosto importante. Un riscaldatore da 1200 mm necessita che l'MgO sia impacchettato in modo molto uniforme da un'estremità all'altra. Qualsiasi cambiamento di densità fa sì che il filo di resistenza non possa liberarsi adeguatamente del calore. Quel punto sarà più caldo del resto del filo, il che accelererà il processo di ossidazione e alla fine causerà la rottura del filo. Per ottenere una densità uniforme su tutta la lunghezza, i produttori di alta-qualità utilizzano baderne vibranti o presse idrauliche ad alta-pressione. I riscaldatori meno costosi possono impiegare metodi più semplici che causano cambiamenti di densità.
Anche l'MgO è debole perché gli piace assorbire l'umidità. La polvere è igroscopica, il che significa che assorbe facilmente l'acqua dall'aria. Se tieni il riscaldatore in un luogo umido, l'MgO potrebbe assorbire l'acqua. La rigidità dielettrica dell'isolamento diminuisce notevolmente quando entra acqua. Un riscaldatore che potrebbe sopportare 1000 volt quando è asciutto non potrebbe funzionare affatto quando è bagnato. Questo è il motivo per cui dovresti conservare i riscaldatori nuovi in un luogo asciutto e perché dovresti condizionare i riscaldatori che sono rimasti a lungo su uno scaffale prima di usarli.
Il condizionamento, spesso chiamato "baking out", consiste nell'abbassare per un po' la tensione del riscaldatore. Il calore mite elimina l'umidità nell'MgO senza accendere il riscaldatore a piena capacità. Un modo comune di condizionamento consiste nell'utilizzare dal 20% al 30% della tensione nominale per 30-60 minuti. La resistenza isolante ritorna al suo livello elevato normale man mano che l'acqua evapora. Non eseguire questo passaggio è un motivo comune di guasto precoce, soprattutto nei riscaldatori che sono stati conservati per mesi o in luoghi con molta umidità.
Anche il grado dell'MgO stesso potrebbe cambiare. L'MgO di alta-grado è prodotto con particolari aggiunte che ne facilitano il flusso quando viene compattato e lo rendono meno propenso ad assorbire l'umidità. i gradi deterioranti possono comprendere particelle di diverse dimensioni o contaminanti, che possono rendere l'imballaggio non uniforme e compromettere le prestazioni termiche. I buoni produttori ti diranno quale grado di MgO usano e ti forniranno informazioni sulle sue qualità. In questo caso, la differenza nel prezzo dei riscaldatori è direttamente correlata alla loro affidabilità e durata.
Alcuni riscaldatori a cartuccia utilizzano composti MgO modificati con migliore conduttività termica o resistenza meccanica per applicazioni che richiedono temperature molto elevate o cicli termici rapidi. Questi materiali speciali costano di più, ma possono far durare molto più a lungo i riscaldatori in situazioni difficili. D'altra parte, l'MgO ordinario funziona perfettamente per applicazioni a basse temperature e basse densità di watt.
Quando un riscaldatore a cartuccia si rompe e la modalità di guasto è un cortocircuito a terra, spesso la colpa è dell'MgO. L'assorbimento di umidità, la contaminazione derivante dal processo di produzione o la frattura dovuta a stress meccanico possono tutti creare un canale conduttivo dal filo di resistenza alla guaina. Il modo tradizionale per verificare questo problema è tramite un test Megger, che misura la resistenza di isolamento. Potresti riuscire a riparare un riscaldatore che ha una bassa resistenza di isolamento condizionandolo, ma normalmente non puoi ripararne uno che è stato danneggiato da surriscaldamento o shock meccanico.
Sapere cosa fa MgO aiuta a spiegare perché alcuni riscaldatori durano per anni mentre altri che sembrano uguali si rompono nel giro di mesi. La polvere all'interno è importante quanto la guaina e il filo. Il riscaldatore può svolgere il proprio lavoro giorno dopo giorno grazie alla corretta compattazione, gestione dell'umidità e alla qualità dei materiali. Quando si sceglie un riscaldatore a cartuccia per un lavoro importante, è una buona idea informarsi sulle condizioni di lavorazione e conservazione dell'MgO. Questo piccolo sforzo può farti risparmiare molti problemi in seguito. Anche la guaina più grande e il miglior filo resistivo non possono compensare l'isolamento che è stato danneggiato prima che il riscaldatore ricevesse energia.
