Un impianto chimico ha ordinato un riscaldatore ad immersione in PTFE da 12 kW per un nuovo serbatoio di processo. La struttura aveva a disposizione un'alimentazione trifase da 480 V-. Il fornitore ha fornito un riscaldatore cablato per 480 V trifase-e ha funzionato bene per tre anni. Quando l'impianto ha aggiunto un secondo serbatoio, il nuovo riscaldatore è stato ordinato da un fornitore diverso e cablato per 240 V monofase-. Forniva gli stessi 12 kW, ma i collegamenti terminali erano notevolmente più caldi e il riscaldatore si è guastato alla morsettiera entro quattordici mesi. Il wattaggio era identico. La tensione e la fase non lo erano.
La tensione e la fase determinano la modalità di distribuzione della corrente attraverso l'elemento riscaldante. Per un carico da 12 kW, l'assorbimento di corrente a 240 V mono-fase è 50 A. A 480 V tri-fase, l'assorbimento di corrente è di soli 14,4 A per fase. La corrente inferiore riduce il riscaldamento resistivo nei terminali e nel cablaggio di alimentazione, prolungando la durata.
La differenza attuale tra le configurazioni
Per un riscaldatore resistivo, la potenza è uguale alla tensione al quadrato divisa per la resistenza. Un riscaldatore progettato per 480 V ha un elemento di resistenza maggiore rispetto a uno progettato per 240 V per fornire la stessa potenza. Il riscaldatore da 480 V assorbe meno corrente a parità di potenza erogata.
La differenza di corrente ha un effetto diretto sul riscaldamento del terminale. La potenza dissipata nei collegamenti terminali è I²R. Con una resistenza di collegamento di 0,05 Ω il riscaldamento del terminale è di 125 W con 50 A. Con 14,4 A il riscaldamento del terminale è di soli 10 W. Il riscaldamento del terminale inferiore riduce il rischio di surriscaldamento e corrosione del terminale.
| Tensione di alimentazione | Fase | Corrente per 12 kW | Riscaldamento terminale a 0,05 Ω | Vita terminale relativa |
|---|---|---|---|---|
| 480V | Tre-fase | 14,4 A per fase | 10 W | 1,5–2× linea di base |
| 400V | Tre-fase | 17,3 A per fase | 15 W | 1,3–1,8× linea di base |
| 240V | Tre-fase | 28,9 A per fase | 42 W | 1,2–1,5× linea di base |
| 240V | Monofase- | 50.0 A | 125 W | Linea di base |
| 208V | Monofase- | 57.7 A | 166 W | 0,7–0,9× linea di base |
Assorbimento di corrente e riscaldamento terminale per riscaldatori ad immersione in PTFE da 12 kW per tensione e fase
Perché è preferibile la tecnologia trifase-per i riscaldatori da 12 kW
L'alimentazione tri-distribuisce il carico su tre conduttori anziché su uno. A parità di potenza totale, ciascuna fase trasporta meno corrente. Ciò riduce la densità di corrente nei collegamenti dei terminali e nel cablaggio di alimentazione.
I riscaldatori tri-forniscono inoltre un riscaldamento più uniforme lungo l'elemento. Le tre fasi sono tipicamente disposte in modo che gli elementi riscaldanti siano distribuiti uniformemente attorno al fascio di guaine. Ciò riduce la densità di watt di picco in ogni singolo punto e migliora l'uniformità della temperatura.
Per i riscaldatori superiori a 6 kW, la trifase-è una pratica standard negli impianti industriali. La tecnologia monofase- è pratica solo per i riscaldatori più piccoli o quando l'alimentazione tri-fase non è disponibile.
In che modo la configurazione delle fasi influisce sulla durata dell'elemento
La configurazione di fase determina il modo in cui gli elementi di resistenza sono collegati-a stella o a triangolo-e il modo in cui la tensione viene distribuita su ciascun elemento. In una configurazione a stella, ogni elemento vede la tensione di fase-a-neutro, che è inferiore alla tensione di linea-a-linea. In una configurazione delta, ciascun elemento vede l'intera tensione da linea-a-linea.
La scelta tra stella e triangolo influisce sulla progettazione dell'elemento di resistenza e sulla corrente che attraversa ciascun elemento. Per i riscaldatori a immersione in PTFE, dove l'uniformità della temperatura della guaina è importante, la configurazione a stella spesso fornisce un riscaldamento più bilanciato perché la tensione su ciascun elemento è inferiore e più uniforme.
Selezione della tensione per diversi livelli di potenza
La scelta della tensione deve corrispondere alla potenza del riscaldatore e alla potenza disponibile della struttura. I piccoli riscaldatori-sotto i 3 kW-sono generalmente monofase-. I riscaldatori medi da-da 3 a 9 kW-possono essere mono-o trifase-a seconda della struttura. I riscaldatori di grandi dimensioni-sopra i 9 kW-sono quasi sempre trifase.
| Potenza del riscaldatore | Voltaggio consigliato | Fase consigliata | Prelievo attuale | Note |
|---|---|---|---|---|
| 1–3 kW | 240V | Separare | 4–13 A | Piccoli carri armati |
| 3–6 kW | 240 V o 480 V | Singolo o tre | 7–25 A | Preferibile trifase- sopra i 4 kW |
| 6-12kW | 480V | Tre | 7–15 A | Pratica industriale standard |
| 12-24kW | 480V | Tre | 15–29 A | Riscaldatori multipli o banchi divisi |
| >24 chilowatt | 480V | Tre | >29 A | Suddiviso in più circuiti di riscaldamento |
Raccomandazioni su tensione e fase per riscaldatori a immersione in PTFE per intervallo di potenza
Considerazioni sulla progettazione dei terminali e sulla tensione
Una tensione più elevata non elimina la necessità di una corretta progettazione del terminale. Anche a 480 V, la morsettiera deve essere dimensionata per la corrente e la temperatura ambiente all'interno della custodia. I riscaldatori a immersione in PTFE spesso funzionano in ambienti in cui la custodia del terminale è esposta a vapori di processo, umidità e temperature elevate.
La morsettiera deve essere dimensionata per almeno il 125% della corrente del riscaldatore. I collegamenti devono essere serrati secondo le specifiche e controllati periodicamente per eventuali allentamenti. Il composto anti-ossidante sulle connessioni dei terminali riduce la resistenza e rallenta la corrosione.
Quando i riscaldatori standard non possono corrispondere alla configurazione di alimentazione
Le strutture con tensioni di alimentazione insolite-208 V, 575 V o CC spesso non possono utilizzare riscaldatori a immersione standard in PTFE senza modifiche. I riscaldatori personalizzati possono essere progettati per qualsiasi configurazione di tensione e fase, ma il processo di specifica richiede l'esatta tensione di alimentazione, fase e corrente disponibile.
Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con terminali sovradimensionati, un involucro sigillato e un design del terminale che mantiene la pressione di contatto durante i cicli termici affronta la causa principale del surriscaldamento del terminale. Il processo di specifica richiede la tensione di alimentazione, la fase, la corrente disponibile, le dimensioni del serbatoio, la chimica del bagno e la potenza richiesta. Per gli impianti con più serbatoi e diverse configurazioni di alimentazione, questo approccio specifico per l'applicazione- garantisce la compatibilità e prolunga la durata del riscaldatore.
