Kako dijagnosticirati povremeni zemljospoj u PTFE grijaču koji se javlja samo pod opterećenjem?

Proizvodna linija se zaustavlja, GFCI je iskočio, ali kada električar za održavanje stigne i testira PTFE grijač hladnim memetrom, očitanja se čine izvrsna. Grijač je prošao sva ispitivanja na odvojenom stolu, otpor izolacije je normalan i nema očitih oštećenja. Nakon što se grijač zagrije i sustav se ponovno pokrene, problem se ponovno pojavljuje.

Problem je u tome što neki električni nedostaci postoje samo u stvarnim radnim uvjetima. Defekt izvodi trik nestajanja kada je hladan, nepovezan i opušten, a pojavljuje se samo kada je grijač potopljen, vruć, pod električnim opterećenjem i pod punim naponom.

Jedan od najneugodnijih kvarova u sustavima kemijske obrade i površinske završne obrade je ova vrsta povremenog zemljospoja PTFE grijača pod uvjetima opterećenja.

Zašto Cold Megger test može propustiti grešku
Megaommetar se obično koristi na 500 VDC za provođenje rutinskog ispitivanja otpora izolacije dok je grijač isključen i hladan. Iako je ova tehnika korisna za prepoznavanje značajne degradacije izolacije, ne replicira uvijek točne radne okolnosti.

PTFE grijač nailazi na brojna istovremena opterećenja tijekom rada pod naponom:

Povišena temperatura omotača

Toplinsko širenje unutarnjih materijala

Puni AC radni napon

Kontinuirano uranjanje u vodljivu tekućinu

Mehanička opterećenja uzrokovana ciklusima zagrijavanja

U tim okolnostima, vodljivi putovi curenja koji ne postoje kada je grijač hladan mogu se otvoriti mikroskopskim pukotinama.

Kako se grijač zagrijava, manje praznine ili oslabljene izolacijske mrlje mogu se malo proširiti. Naponski stres tada tjera struju curenja kroz vlagu, kontaminante ili procesnu tekućinu prema zemlji.

Nakon što se isključi struja i grijač se ohladi, izolacija se ponovno skuplja i put curenja može djelomično nestati.

Ishod je povremeni kvar koji često izmiče tradicionalnom offline testiranju.

Tipični razlozi problema s toplinskim curenjem
Propuštanje uzemljenja-ovisno o temperaturi može biti uzrokovano nizom vrsta unutarnjih kvarova.

Mikroskopsko pucanje PTFE-a
Male greške u PTFE omotaču mogu se pojaviti tijekom godina termičkih ciklusa, izlaganja kemikalijama ili nenamjernog suhog spaljivanja. dok vruća procesna tekućina ulazi u oštećeno područje, te pukotine mogu postati vodljive čak i ako su električni beznačajne dok su hladne.

Degradacija unutarnje izolacije
Unutarnja keramička ili izolacija od magnezijevog oksida otporne žice može postupno apsorbirati nečistoće ili se s vremenom pogoršati. Pod radnim naponom, toplinska ekspanzija može uzrokovati dovoljno smanjenje izolacijskog prostora kako bi se omogućilo curenje struje.

Infiltracija vlage
Tijekom brzog hladnog testa, mala količina vlage koja je ušla u sklop grijača možda neće uzrokovati vidljivi kvar. Varijacije unutarnjeg tlaka i toplinsko kretanje mogu utjecati na put curenja nakon što grijač postigne radnu temperaturu.

Naponski stres pri radu izmjenične struje
Dok megger nakratko primjenjuje istosmjerni napon, rad pod naponom izlaže grijač stalnom izmjeničnom naponu od 230–600 VAC. Ova radna situacija može biti znatno zahtjevnija od izvanmrežnog testnog okruženja.

Razumijevanje GFCI ponašanja na putovanju
Neravnotežu između odlazne i povratne struje nadziru prekidači strujnog kruga kvara na zemlji. Ako struja curenja ide prema masi umjesto da se vraća kroz redoviti put strujnog kruga, uređaj se isključuje ako se prekorači prag.

Normalni GFCI klase A obično se isključuje pri otprilike 5-6 mA struje curenja.

U mnogim povremenim kvarovima grijača, struja curenja počinje vrlo skromno i progresivno se razvija kako temperatura raste. Grijač se u početku može pokrenuti normalno prije nego što konačno dosegne prag okidanja nakon nekoliko minuta rada.

Ova spora eskalacija obično zbunjuje pokušaje rješavanja problema jer sustav ne pada odmah nakon aktivacije.

Ispravna dijagnostička metoda
Konačna dijagnostička metoda za povremeni kvar na zemlji PTFE grijač pod opterećenjem je praćenje struje curenja pod naponom tijekom stvarnog rada.

Iskoristite osjetljive kliješta za odvodnu struju
Mjerač struje curenja izmjenične struje visoke-rezolucije trebao bi biti postavljen oko dovodnih žica grijača dok je grijač napajan i uronjen u uobičajenim radnim uvjetima.

Budući da promjene curenja mogu isprva biti vrlo malene, preporučuje se mjerač s rezolucijom od 0,1 mA.

Mjerenje se mora dogoditi dok:

Grijač ima struju.

Procesna tekućina je prisutna

Radna temperatura je postignuta.

Mrežni napon se normalno primjenjuje.

Ovaj test replicira precizne okolnosti potrebne da se pogreška manifestira.

Pratite curenje tijekom-zagrijavanja
U mnogim okolnostima, struja curenja ponaša se predvidljivo tijekom toplinskog širenja.

Tipično napredovanje može izgledati ovako:

Stanje struje curenja grijača
Hladno pokretanje Ispod 1 mA
2-4 mA djelomično zagrijavanje
5–10 mA je blizu radne temperature.
Teški kvar 20-30 mA ili veći
Kako se grijač približava punoj temperaturi, struja se često postupno povećava tijekom nekoliko minuta.

Neugodno okidanje počinje se događati redovito kad god se curenje približi GFCI pragu okidanja.

Rastuća krivulja propuštanja pokazuje temperaturnu ovisnost problema izolacije.

Zašto se grijač mora zamijeniti
Uobičajena pogreška pri rješavanju problema je pokušaj nastavka korištenja grijača nakon što se curenje čini "malim".

Čak i malo curenje koje se može kvantificirati implicira nepovratan kvar izolacije unutar sklopa grijača.

Problem se ne može pouzdano ispraviti jer je mehanizam kvara unutar zatvorene strukture grijača. Neko vrijeme može se nastaviti privremeni rad, ali s više termičkih ciklusa, degradacija izolacije će se pogoršati.

Nastavak rada povećava mogućnost:

Ponavljana neugodna putovanja

Neočekivana obustava proizvodnje

Potpuni kvar grijača

Rizici za električnu sigurnost

Oštećenje upravljačkih komponenti

Zamjena grijača ispravan je postupak ako je potvrđen kvar toplinskog curenja.

Dodatna dijagnostička razmatranja
Dijagnoza može biti komplicirana zbog niza povezanih bolesti.

Krugovi za zajednički GFCI
Kumulativna struja curenja može biti uzrokovana nekoliko grijača spojenih na isti zaštitni uređaj. Kako bi se identificirala neispravna jedinica, može biti potrebno ispitivanje pojedinačnog grijača.

Pogoni s promjenjivom frekvencijom
Obližnji VFD sustavi mogu stvarati električnu buku koja ometa osjetljiva mjerenja curenja. U tim situacijama odabir pravog mjerača postaje ključan.

Vlaga sklopa terminala
Vanjsko onečišćenje na kućištima terminala može povremeno simulirati kvarove unutarnjeg curenja. Vizualni pregled bi ipak trebao biti dovršen prije nego što se grijač raspusti.

Međutim, struja curenja koja predvidljivo raste s temperaturom grijača gotovo neizbježno podrazumijeva kvar unutarnje izolacije.

U zaključku
Povremeni toplinski uzemljeni kvar unutar PTFE grijača može ostati potpuno neprimjetan tijekom standardnog ispitivanja hladnog meggera. Pogreška se razvija samo kada se toplinska ekspanzija, puni radni napon i uranjanje u proces kombiniraju kako bi se stvorio vodljivi kanal curenja.

Ispitivanje struje curenja pod naponom uz korištenje osjetljivih klešta pod punim radnim okolnostima definitivan je pristup za dijagnosticiranje ove vrste kvara. Praćenje curenja dok se grijač često otkriva postupni porast od manje od 1 mA prema GFCI pragu okidanja, dokazujući kvar izolacije-ovisan o temperaturi.

Nakon potvrde, grijač se mora zamijeniti jer je degradacija izolacije trajna i postupna.

U rješavanju problema s električnom energijom, najneuhvatljiviji kvarovi često su oni za koje je potrebno da se zastor podigne prije nego što se pojave.