El impacto de la calidad de la energía en la longevidad del calentador
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La energía eléctrica que obtienen los calentadores de cartucho no suele coincidir con las formas de onda sinusoidales óptimas. Los problemas con la calidad de la energía, como cambios de voltaje, armónicos y transitorios, pueden afectar el rendimiento y la vida útil de los calentadores. Las especificaciones y protección adecuadas pueden ayudar con estos problemas.
Cuando el voltaje es desigual en sistemas trifásicos-, el calentamiento también es desigual. Cuando los voltajes en diferentes fases están apagados en más de un 2 o 3 %, los calentadores en las fases de voltaje más alto-se calientan más de lo que deberían, mientras que los calentadores en las fases de voltaje más bajo-no funcionan tan bien. Cuando los calentadores están sobrecargados, se estropean más rápido. Los relés de monitoreo de fase pueden indicar cuándo hay un desequilibrio y emitir una alerta o desconectarse antes de que se acumule el daño.
La distorsión armónica de cargas no-lineales, como variadores de frecuencia, fuentes de alimentación conmutadas y rectificadores, añade componentes de alta-frecuencia a la forma de onda básica de 50/60 Hz. Estos armónicos hacen que las piezas resistivas se calienten más y pueden provocar resonancias mecánicas en las estructuras del calentador. Los analizadores de calidad eléctrica miden la cantidad de armónicos en una señal. En circunstancias muy malas, los filtros o transformadores de aislamiento pueden ayudar.
Cuando enciende o apaga algo, cae un rayo o ocurren eventos de servicios públicos, el voltaje cambia y ejerce presión sobre el aislamiento del calentador. El dieléctrico de óxido de magnesio puede manejar voltajes de operación típicos con mucho espacio de sobra, pero las sobretensiones transitorias repetidas desgastan lentamente el aislamiento. Los dispositivos de protección contra sobretensiones en los paneles de distribución y los contactores del calentador se encargan de estos eventos. La protección contra sobretensiones dedicada en los terminales del calentador agrega una capa adicional de seguridad para usos importantes.
El rendimiento se ve afectado por largos períodos de sobretensión o subtensión. La sobretensión aumenta la potencia en vatios al cuadrado de la relación de tensión. Por ejemplo, una sobretensión del 10% aumenta la potencia en un 21%, lo que podría superar las restricciones de densidad de vatios. Cuando el voltaje es demasiado bajo, el calentamiento puede ser menos efectivo y causar problemas de control cuando los sistemas intentan mantener el punto de ajuste. Estos cambios se pueden solucionar mediante regulación o especificación de voltaje con las bandas de tolerancia adecuadas.
Las cuestiones del factor de potencia son relevantes para los sistemas controlados. Los controladores activados por ángulo de fase-producen cambios de fase e inyecciones de armónicos. Los controladores de disparo-de ráfaga con conmutación cruzada-cero reducen estos efectos, sin embargo, podrían hacer que la pantalla parpadee. Para instalaciones grandes, es posible que se necesiten condensadores de corrección del factor de potencia para evitar multas por servicios públicos y reducir las cargas de los conductores.
La seguridad y el volumen se ven afectados por la forma en que conectas y unes las cosas. Conectar a tierra el equipo adecuado evita que las personas reciban descargas eléctricas y les brinda una manera de deshacerse de la corriente de falla. Los sistemas de tierra aislados para circuitos de control sensibles detienen la interferencia del circuito de tierra. Estos métodos no afectan directamente la duración de un calentador, pero evitan errores de control que podrían provocar una fuga térmica.
La calidad de la energía es especialmente importante para los calentadores de cartucho con diámetros grandes. Debido a que las corrientes de operación son más altas, las consecuencias de la caída de voltaje y el desequilibrio son más fuertes. El monitoreo y la protección de la calidad de la energía son necesarios porque estos dispositivos cuestan mucho dinero. Debido a que las constantes de tiempo térmicas son mayores, los problemas de calidad de la energía pueden pasar desapercibidos durante más tiempo, lo que permite que se acumulen más daños.
Para mantener el mejor rendimiento y la vida útil más larga de los calentadores, diferentes entornos eléctricos industriales necesitan procedimientos de protección y evaluación de la calidad de la energía personalizados que tengan en cuenta las características únicas, los patrones de carga y las necesidades de confiabilidad de la empresa de servicios públicos.
