Mecanismo de cortocircuito del calentador inducido por sobretensión transitoria y sobretensión de red
Las sobretensiones transitorias y la sobretensión de la red son factores eléctricos externos importantes que provocan una rotura repentina por cortocircuito de los tubos calefactores eléctricos. Una gran cantidad de fallas repentinas por quemado de tubos de calefacción industrial sin condiciones de trabajo anormales no son causadas por el envejecimiento del equipo o la quema en seco, sino por el impacto instantáneo del voltaje de la red. Las redes eléctricas industriales a menudo producen sobretensión instantánea debido al arranque frecuente de equipos de alta-potencia, conmutación de interruptores, inducción de rayos y carga trifásica desequilibrada-. El voltaje instantáneo ultra-alto supera el límite de aislamiento de los tubos calefactores, lo que provoca una rotura instantánea del aislamiento y un cortocircuito.
Los tubos calefactores eléctricos están diseñados para un voltaje de trabajo nominal fijo, y su estructura de aislamiento interno y capacidad de carga del cable calefactor tienen umbrales de voltaje estrictos. Bajo voltaje nominal estándar, el campo eléctrico dentro del tubo calefactor es estable y la capa de aislamiento de óxido de magnesio puede aislar eficazmente la corriente para garantizar un funcionamiento normal. Cuando ocurre una sobretensión transitoria, la tensión instantánea excede con creces el límite de diseño del equipo, formando un fuerte campo eléctrico de ruptura dentro del tubo. La capa aislante no puede soportar el impacto instantáneo del campo eléctrico, lo que provoca una ruptura dieléctrica y la formación de canales conductores irreversibles.
El cortocircuito por sobretensión tiene características típicas repentinas y destructivas. A diferencia del cortocircuito por envejecimiento gradual, la ruptura por sobretensión se produce en milisegundos sin previo aviso. El tubo calefactor puede funcionar normalmente antes del aumento y la estructura interna está intacta. Una vez impactada por la sobretensión, la capa de aislamiento se rompe y carboniza instantáneamente, el cable calefactor sufre un cortocircuito-y se quema, lo que se acompaña de disparos instantáneos, humo y enrojecimiento local del cuerpo del tubo. Este tipo de falla es extremadamente fácil de juzgar erróneamente como un problema de calidad del producto debido a una ocurrencia repentina.
Las fluctuaciones frecuentes de la red agravan la fatiga del aislamiento y aumentan la probabilidad de cortocircuito. La fluctuación de voltaje de amplitud-baja-a largo plazo no causará una avería inmediata, pero provocará un impacto repetido del campo eléctrico en la capa de aislamiento, lo que provocará fatiga del aislamiento y atenuación del rendimiento. La resistencia del aislamiento continúa disminuyendo y en el interior aparecen pequeños puntos de rotura. Cuando se encuentra con un impacto de sobretensión posterior, la capa de aislamiento por fatiga se rompe por completo y se produce una falla por cortocircuito.
El voltaje desequilibrado trifásico-es un peligro oculto común en los sistemas de calefacción industrial. En los equipos de calefacción eléctrica trifásicos-, la carga desequilibrada genera un voltaje excesivo en el circuito monofásico-, lo que provoca un funcionamiento excesivo-a largo plazo de los tubos de calentamiento parciales. La sobretensión continua provoca una carbonización lenta del aislamiento, lo que eventualmente conduce a un cortocircuito monofásico-y al desgaste del equipo, e incluso provoca daños en las conexiones de todo el sistema de distribución de energía.
Una configuración de protección eléctrica eficaz puede evitar fallos por sobretensión y cortocircuito. Instale dispositivos especiales de protección contra sobretensiones y estabilizadores de voltaje para equipos de calefacción industrial para absorber el impacto instantáneo de sobretensión. Detecte periódicamente el equilibrio de voltaje trifásico-para ajustar la distribución de carga y evitar la sobretensión monofásica-. Combine disyuntores de alta-sensibilidad y protectores contra fugas para cortar la energía rápidamente durante un cortocircuito por sobretensión. La protección eléctrica estandarizada puede resistir eficazmente el impacto anormal de la red y eliminar fallas repentinas por cortocircuito de los tubos de calefacción causadas por la fluctuación de voltaje.
