Configuraciones de calentadores de cartucho con conexión a tierra y sin conexión a tierra
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La forma en que el elemento calefactor se conecta a la funda metálica y a otros equipos es muy importante para la seguridad eléctrica y la inmunidad al ruido en los sistemas de calefacción. Los calentadores de cartucho tienen diversas formas de conectar a tierra su interior, lo que puede cambiar la forma en que se comporta la corriente de fuga, su funcionamiento con otros dispositivos electrónicos y su seguridad. Los ingenieros pueden elegir las mejores configuraciones para diferentes diseños de sistemas de control y necesidades de seguridad si conocen la diferencia entre construcciones internas conectadas a tierra y no conectadas a tierra.
Algunas especificaciones denominan diseños de "unión a tierra" o de "terminal único" a los calentadores de cartucho con conexión a tierra. Conectan un lado de la bobina calefactora por resistencia directamente a la funda metálica. Esta configuración realiza una conexión a tierra a través del cuerpo del calentador, lo que facilita los planes de protección de seguridad porque cualquier falla de aislamiento provoca inmediatamente una falla a tierra que los dispositivos de protección típicos pueden encontrar. Esta estructura es especialmente beneficiosa en moldes metálicos o equipos de procesamiento donde el calentador toca naturalmente masas metálicas conectadas a tierra.
En el pasado, los calentadores conectados a tierra eran más fáciles de cablear porque solo necesitaban conmutación y fusibles uni-polares. La funda puesta a tierra actuaba como vía de retorno de la corriente eléctrica, por lo que en algunos casos no era necesario utilizar conductores neutros separados. Pero esta simplicidad dificulta las cosas en entornos de control actuales donde la compatibilidad electromagnética y evitar bucles de tierra son más importantes que facilitar el cableado.
El contraste entre sistemas conectados a tierra y no conectados a tierra muestra aspectos cruciales sobre cuán precisas pueden ser las mediciones de temperatura. Cuando el calentador está encendido, los termopares conectados a tierra o los sistemas de control que usan potenciales de tierra captan ruido porque la corriente de la bobina de resistencia provoca pequeñas caídas de voltaje a lo largo de todo el calentador. Los calentadores que no están conectados a tierra y tienen bobinas de resistencia completamente flotantes eliminan esta fuente de ruido, lo que hace que la detección de temperatura sea más precisa y el rendimiento del control sea más fluido. Para aplicaciones precisas que utilizan controladores de temperatura basados en microprocesadores-que son sensibles al ruido eléctrico, la disposición flotante es muy importante.
Las corrientes del circuito de tierra son otra cosa importante en la que pensar al usar calentadores conectados a tierra. Cuando se colocan varios calentadores conectados a tierra en masas metálicas conductoras, las corrientes de tierra pueden moverse entre los calentadores a través de la estructura metálica. Esto puede causar potenciales eléctricos que son difíciles de predecir y pueden alterar las señales de control. Estas corrientes son especialmente problemáticas en situaciones donde los cables del calentador son largos o la instalación cubre una estructura metálica grande donde hay variaciones de potencial entre múltiples puntos de tierra. Los calentadores sin conexión a tierra rompen estos circuitos de tierra, de modo que cada circuito de calefacción está eléctricamente separado de los demás.
Los dos diseños tienen diferentes planes de protección de seguridad. Los calentadores conectados a tierra facilitan la búsqueda de fallas a tierra, ya que cualquier contacto entre la bobina y la funda genera rápidamente un cortocircuito a tierra. Pero esta misma característica puede ser peligrosa si la funda del calentador recibe energía de cortocircuitos en el interior y alguien toca el metal expuesto. Para saber si un calentador sin conexión a tierra está empeorando, debe verificar la resistencia del aislamiento. Sin embargo, no representan un peligro de descarga inmediata porque la bobina flotante no energiza la funda a menos que ambos lados de la bobina toquen la funda al mismo tiempo.
La capacidad de un sistema de control para funcionar con otros sistemas es un factor importante a la hora de elegir cómo configurar los equipos modernos. Los controladores de estado sólido-disparados en ángulo de fase-, que se están generalizando cada vez más para un calentamiento preciso, generan ruido eléctrico que funciona de manera diferente con cargas conectadas a tierra y sin conexión a tierra. Algunos esquemas de control necesitan circuitos calefactores sin conexión a tierra para evitar que los elementos se disparen o den mediciones incorrectas. Antes de elegir las configuraciones de conexión a tierra del calentador, es una buena idea revisar las especificaciones del sistema de control. Esto le ayudará a evitar costosos problemas de compatibilidad cuando se ponga en uso el sistema.
La elección entre topologías conectadas a tierra y no conectadas a tierra depende de la infraestructura eléctrica actual, las necesidades del sistema de control y la filosofía de seguridad de la aplicación en cuestión. Ninguna configuración es mejor que la otra en todas las situaciones, pero la elección tiene un gran efecto en la forma de instalar, depurar y mantener el sistema con el tiempo. Al elegir calentadores de cartucho para determinados equipos, el diseño profesional del sistema térmico tiene en cuenta tanto el rendimiento eléctrico como el térmico de los calentadores.
