Voiko ohuen PTFE-vuorauksen lisääminen lämmityslangan ja PFA:n väliin vähentää ionien kulkeutumista korkea{0}}jännitteessä?
Jätä viesti
Ionien kulkeutuminen eristyskerroksen läpi on suurin syy korkeajännitteisten PFA-lämmittimien (480 VAC - 6,6 kV){0}}vikaan. Sähkökentän alla ionit (natrium, kalium, kloridi) virtaavat PFA:n läpi muodostaen lopulta johtavia kanavia, jotka johtavat dielektrisen hajoamiseen. Ohut (0,1-0,3 mm) PTFE-vuoraus, joka on asetettu lämmityslangan ja pää-PFA-vaipan väliin, voi vähentää ionien kulkeutumista 60-80 %. PTFE:llä on vähemmän ionisia epäpuhtauksia (yleensä 0,1–0,5 % vs Vuoraus on sulkukerros; Ulkoisen PFA:n läpi liikkuvat ionit pysäytetään tai hidastetaan PTFE-rajapinnassa. Lämmittimille, jotka toimivat yli 1000 VAC tai korkeissa kosteusasetuksissa, suositellaan PTFE-vuorausta. Lisäkustannukset (10-15 %) ovat perusteltuja pidennetyllä käyttöiällä kriittisissä suurjännitepalveluissa.
Ionien migraatiomekanismi PFA:ssa
PFA imee kosteutta ympäristöstä voimakkaan sähkökentän vaikutuksesta. Pienet epäpuhtaudet (metallisuolat, katalyyttijäännökset) hydrolysoituvat vesimolekyylien vaikutuksesta liikkuviksi ioneiksi. Kenttä saa ionit ajautumaan vastakkaisen napaisuuden elektrodille. PFA-metallikoskettimeen (lämmitysjohto) ja PFA:n ulkopintaan kertyy ajan myötä ioneja. Kertyneet ionit muodostavat johtavan reitin, jonka dielektrinen lujuus on pienentynyt. Lopulta tapahtuu osittainen purkaus (jäljitys), joka hiilyttää PFA:n ja aiheuttaa täydellisen hajoamisen. Migraationopeus saadaan Fickin yhtälöstä kentän vahvistuksella: J=mu x C x E, missä mu on ionin liikkuvuus, C konsentraatio ja E sähkökenttä. PFA:n ionimigraatiosta johtuva häiriöaika 480 VAC:ssa ja 100 asteessa on tyypillisesti 5 000 - 15 000 tuntia puhtaudesta riippuen.
PTFE:llä on huonompi ioniliikkuvuus sen korkeamman kiteisyyden (60–80 % verrattuna PFA:n 40–50 prosenttiin) ja kemiallisen inerttisyyden vuoksi, mikä haittasi ionien kuljetusta. PTFE-vuoraus vangitsee ionit ennen kuin ne pääsevät lämmitettyyn lankaan. Kuitenkin ionit, jotka lävistävät ulomman PFA-aggregaatin PFA-PTFE-rajapinnassa, jossa ne eivät tuota seurantaa, koska kenttä pienenee (PTFE-kerros laskee jonkin verran jännitettä). PTFE myös imee vähemmän vettä (0,01 % verrattuna 0,05-0,10 prosenttiin PFA:lle), mikä vähentää liikkuvien ionien lähdettä.
Suorituskyvyn vertailu: Vs. ilman PTFE-vuorausta Lämmittimen suunnittelu Jännitteen nimellisarvo Käyttölämpötila Aika dielektrisen läpilyöntiin (tuntia, 85 % RH) Dielektrisen lujuus (kV/mm, alkuperäinen) Vikatila
Vain PFA (2 mm) 480 VAC 100 astetta 8 000–12,000 20–25 Ioniseuranta Vain PFA (2 mm) korkea-puhtaushartsi 480 VAC 100 astetta 15 000–20,000 22–28 Viivästetty seuranta
480 PFA + PTFE vuoraus (0,15 mm) VAC 100 astetta 25 000-40,000 25-30 Ei seurantaa (vuoraus ehjä)
Vain PFA (2 mm) 4 kV 80 astetta 500-1,500 15-20 nopea seuranta
PFA + PTFE vuoraus (0,3 mm) 4 kV 80 astetta 4 000-8,000 22-28 Seuranta vuorauksen kautta
PFA yksinomaan (korkea-puhtaus) 4 kV 80 astetta 1 000-2,500 18-22 Kohtalainen seuranta
PFA + PTFE + kosteudensieppaaja 6,6 kV 60 astetta 10 000-15,000 25-30 Hyväksyttävä rajoitettuun käyttöikään
PTFE vain (1 mm) 480 VAC 100 astetta 20 000–30,000 25–30 PTFE vääntyy, viruu
Todellinen{0}}sovellus
Ennen PFA-suulakepuristusta PTFE-vuoraus asetetaan ohuena putkena (lämpökutistettavana tai liukuvana) vastuslankakokoonpanon päälle. Vuorauksen tulee olla saumaton tai hitsattu limityksellä (vähintään 5 mm) ionien ohituksen estämiseksi. PTFE:n on oltava erittäin puhdasta (ei täyteaineita, ei kierrätettyä). PFA kiinnittyy PTFE:n pintaan ekstruusion aikana. Liimaus on mekaaninen (ei kemiallista sidosta), mutta tämä riittää sulkutoimintoon, koska kosketin on tiukka.
Yli 1 000 VAC:n lämmittimille määritä:
PTFE vuorauksen paksuus: 0,15-0,30 mm (paksumpi suurempi jännite)
PTFE Puhtaus: Neitsyt, erittäin puhdas, ei lisäyksiä
Vuoraussauma: limityshitsaus, jatkuvuus tarkastettu
Kosteudensieppaus kostealla alueella ionilähteen minimoimiseksi (katso artikkeli #81)
Alle 240 VAC:n lämmittimille PTFE-vuorauksesta ei ole juurikaan hyötyä, koska ionien kulkeutuminen on hidasta ja kenttä on pieni.
Kenttätesti
Puolijohdeuunia, jossa oli 4 kV PFA-lämmittimet, käytettiin kosteassa ilmakehässä (80 % RH). Tavalliset PFA-lämmittimet epäonnistuivat 800–1200 tunnin kohdalla johtuen ionijäljityksestä, joka näkyy mustina hiilen jälkinä vaipan päällä. Tehdas vaihdettiin lämmittimiin, joissa on 0,25 mm PTFE-vuoraus. Vikaaika nousi 6 000-8 000 tuntiin – 6-kertainen parannus. Tehdas asensi myös typen poiston viileään alueeseen, mikä pidentää käyttöikää entisestään 12,000+ tuntiin.
### PTFE-vuorausten haitat
PTFE-vuoraus ei ole täydellinen vastaus äärimmäisen korkean jännitteen tai korkeiden lämpötilojen käyttöön. Yli 180 asteen lämpötiloissa PTFE pehmenee ja ryömii menettäen siten esteen eheyden. Yli 10 kV jännitteillä vuoraus ei välttämättä suojaa jäljitystä vastaan, koska sähkökenttä voi ionisoida PFA:n ja PTFE:n välisen raon. Käytä näihin sovelluksiin keraamisia -eristettyjä (magnesiumoksidi) lämmittimiä, älä polymeerieristettyjä{6}}lämmittimiä.
Vuorauksella on myös lämpövastus: 0,25 mm PTFE:tä (k=0.25 W/m·K) lisää R=0.001 m 2 ·K/W, mikä nostaa PFA:n sisäpinnan lämpötilaa 5-10 astetta tyypillisillä lämpövirroilla. Tämä rajoittaa hieman lämmittimen tehotiheyskykyä.
Johtopäätös: PTFE-vuoraus vähentää merkittävästi (60-80 %) ionien kulkeutumista
Ohut (0,15{2}}0,30 mm) PTFE-vuoraus lämmityslangan ja PFA-vaipan välissä alentaa ionien kulkeutumista 60-80 % suurjännitelämmittimissä. Tämä lisää dielektrisen läpilyöntiaikaa 8 000 - 12 000 tunnista 25 000 - 40 000 tuntiin 480 VAC:lla. Liner on este liikkuville ioneille, jotka ovat pääasiallinen syy seurantahäiriöihin kosteissa tilanteissa. Jokaiselle lämmittimelle, joka toimii yli 1 000 VAC tai korkean kosteuden tilassa (Suurempi tai yhtä suuri kuin 80 % suhteellinen kosteus), käytä PTFE-vuorausta. 10–15 %:n lisäkustannukset kompensoivat pidennetyllä käyttöiällä ja lyhyemmällä seisokkiajalla. Vuoraus on valinnainen yleisissä teollisuusjännitteissä (120 – 240 VAC) ja kuivissa olosuhteissa. Ionit ovat vihollisia korkealla jännitteellä. Este on PTFE. Pysäytä ionit, lopeta epäonnistuminen. Määritä vuoraus
