Kylmän pään vaikutus ja miksi lyijyjohdot epäonnistuvat

Kun patruunan lämmitin testaa hyvin yleismittarilla, -osoitti hyvää jatkuvuutta ja riittävää eristysvastusta-, mutta ei lämpene oikein tai oikosuluu dramaattisesti suoraan liitinkotelon tai liitäntärasian sisääntulokohdassa, se voi olla erittäin raskauttavaa tuotantolinjalla. Ongelma on lähes aina "kylmässä päässä", joka on lämmittämätön pääteosa, jossa sisäinen vastusjohto liitetään ulkoisiin johtoihin. Tämä liitos on herkin ja heikoin osa minkä tahansa patruunan lämmittimestä. Tämä pätee erityisesti korkea-600 V:n jännitteisiin sovelluksiin, joissa sähköinen jännitys, kosteus ja mekaaniset voimat toimivat yhdessä aiheuttaen varhaisen vian.

Kylmä pää on erittäin tärkeä, koska se säilyttää herkät sähköliitännät, jotka ovat nikkeli-kromivastuskäämin ja lyijynappien väliset hitsit tai puristusliitokset, riittävän kaukana kuumasta vyöhykkeestä, jotta ne pysyvät alle 200–250 asteen. Tämän pitäisi suojata päätteitä pahenemasta kuumuuden vaikutuksesta. Käytännössä kylmästä päästä tulee mekanismi, jolla voi tapahtua lämmitetyn pituuden ulkopuolella alkavia vikatiloja. Sisäänpääsy kosteus on listan kärjessä. Pienetkin määrät kosteutta, jäähdytysnesteen sumua tai kondensaatiota voivat liikkua johtojen yli tai rikkoutuneen tiivisteen läpi. Kun kosteus pääsee sisään, se osuu magnesiumoksidia (MgO) eristävään jauheeseen, joka imee erittäin hyvin vettä. Kun jännite nostetaan 600 V:iin, vaikutukset ovat paljon huonommat: vesi ionisoituu helpommin, jolloin syntyy johtavia kanavia, jotka mahdollistavat elektrolyysin ja ohuen vastuslangan tai kylmätapin paikallisen korroosion. Korroosio pienentää johdon poikkileikkausta{11}}, mikä vaikeuttaa virran kulkemista kyseisessä kohdassa. Paikallinen kuuma alue nopeuttaa hapettumista, tekee langasta vielä ohuemman ja lopulta aiheuttaa avoimen piirin tai, mikä pahempaa, oikosulun vaippaan kostean MgO:n kautta tapahtuvan hiiltyneen seurannan kautta.


Tämä ongelma pahenee korkeajännitejärjestelmissä{0}}. 600 V jännitteellä pienetkin määrät virtavuotoa (muutama mikroampeeri) aiheuttavat paljon lämpöä ja valokaaren energiaa. Pieni johtava kanava märän MgO:n kautta voi johtaa-maavikalaukaisuihin tai katkaisimiin, jotka eivät toimi oikein. Äärimmäisissä olosuhteissa jatkuva vuoto muuttuu lämmittimen sisällä ylilyönniksi, joka rikkoo vaipan tai sulattaa sisällä olevia osia. Tästä syystä eristysvastuksen tulee pysyä erittäin korkeana (yli 50–100 MΩ 1000 V DC:llä) lämmittimen koko käyttöiän ajan. Jos se laskee alle 10–20 MΩ, se tarkoittaa, että lämmitin on pian epäonnistumassa.

Pääpuolustus on vahva kylmäpäädyn{0}}muotoilu. Ensiluokkaisissa 440 V ja 600 V patruunalämmittimissä on useita turvaominaisuuksia: - Pidemmät kylmät nastaosat (yleensä 25–75 mm tai enemmän), jotka vievät tärkeän hitsin kauas muotin lämpövyöhykkeestä. - Hyvät-tiivisteet: keraamiset,{{10}1}} lasista-metalliksi tai korkean-lämpötilojen epoksivalaistukseen, joka kestää 300–400 asteen lämpötiloja pitkiä aikoja. Näitä käytetään yleisesti täydentävien silikoni- tai fluoripolymeerisaappaiden kanssa. - Sisäiset esteet: Joissakin malleissa on toinen tiivistetty MgO-tulppa tai kiillealuslevy lähellä kylmää päätä, joka estää kosteuden imeytymisen johtimia pitkin. - Kylmätapit ovat liian suuret (halkaisijaltaan suurempi) vähentämään vastuksen kuumenemista liitoskohdassa ja pitämään tappien lämpötila alhaisena.

Toiseksi suurin huolenaihe on mekaaninen rasitus. On/off-jaksojen aikana patruunan lämmittimet tärisevät hyvin vähän, koska ne laajenevat ja supistuvat nopeasti lämmön vaikutuksesta. Tämä pätee erityisesti sovelluksissa, kuten{2}}nopeassa muovauksessa tai pakkaamisessa. Tämä tärinä kuluttaa sisäistä hitsausta tai puristusta, jos lämmittimen runkoa ei pidetä tiukasti paikallaan muotissa tai kytkentärasiassa tai jos raskaat lyijykaapelit vedetään suoraan ulos tulevista johtimista. Tuhansien jaksojen jälkeen liitokseen muodostuu mikro-halkeamia, vastus kasvaa kyseisellä alueella, kuumenee ja liitos lopulta katkeaa. Vedonpoisto on välttämätöntä. Käytä asetusruuveja, puristimia tai kierreliittimiä pitämään lämmittimen runko paikallaan niin, että kaikki mekaaninen kuorma kohdistuu vaippaan, ei johtimiin. Käytä korkean-lämpötilojen-poistoputkia, nippusiteitä tai putkitukia kestämään kaapelin painon. Joustava korkean lämpötilan{12}}muhvi (lasikuitupunos, silikoni tai PTFE) johtojen päällä vaimentaa taipumista ja estää muotin liikkeen tai käyttäjän manipuloinnin vahingoittamasta johtoja.

Practical field measures also help cold-end life last longer: - Use dielectric grease or silicone sealant around the places where the leads come out to keep moisture out. - Lead should not be near coolant lines, steam vents, or wash-down areas. - For the best protection against extreme conditions, use mineral-insulated or armoured leads. - Do regular checks to prevent problems: megger testing at 1000 V DC during shutdowns, infrared scanning of terminations under load (hot areas >100 astetta ympäristön signaaliongelmien yläpuolella) ja etsivät tiivisteiden värimuutoksia, halkeamia tai korroosiota.

Patruunalämmitin kestää työalueen äärimmäisen kuumuuden sekä ympäristön ja mekaaniset stressitekijät, jotka jäävät usein huomaamatta kylmän pään ympäriltä. Hyvin suunniteltu -kylmä pää muuttaa kroonisen heikon kohdan yhdeksi lämmittimen luotettavimmista osista 600 V järjestelmissä, joissa sähköenergia on korkeampi ja viat tehokkaampia. Tehtaat pitävät tuotantolinjat sujuvasti ja kannattavasti käynnissä varmistamalla, että vahvat päätteet, kosteussulut ja mekaaninen turvallisuus ovat listan kärjessä uusien laitteiden suunnittelussa ja asennuksessa. Tämä pysäyttää yleisimmän ja ärsyttävimmän syyn lämmittimen vikaantumiseen, jolloin se lakkaa toimimasta yhtäkkiä tai ajoittain.