ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟหลัก AC ส่งผลต่อความร้อนแบบเหนี่ยวนำของแกนโลหะของเครื่องทำความร้อน PTFE อย่างไร
ฝากข้อความ
เครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE โดยพื้นฐานแล้วเป็นอุปกรณ์ต้านทาน แต่แกนโลหะภายใน ซึ่งเป็นปลอกสแตนเลสแบบยาวหรือท่อรองรับ ตั้งอยู่ในสนามแม่เหล็กสลับที่อ่อนแอซึ่งเกิดจากกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบความร้อนที่ฝังอยู่ ในการทำงานหลักปกติที่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ สนามแม่เหล็กนี้จะแปรผันอย่างช้าๆ และมีความแรงต่ำ แต่อย่างไรก็ตาม สามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าหมุนเวียนเล็กน้อยภายในแกนนำไฟฟ้าได้ นี่ไม่ใช่แหล่งพลังงานความร้อนอันมีค่า แต่เป็นผลพลอยได้จากแม่เหล็กไฟฟ้าเล็กน้อยจากการทำงานของฮีตเตอร์ปกติ ซึ่งมักเรียกว่ากระแสผีที่แผ่วเบาและไม่พึงประสงค์
ในกรณีของการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่หลัก แกนเครื่องทำความร้อน PTFE โดยปกติจะละเว้นผลกระทบนี้เพื่อประโยชน์ในการออกแบบทางความร้อน แต่อาจเป็นที่สนใจในสภาพแวดล้อมของเครื่องมือบางอย่าง
ลักษณะของผลกระทบ: แม่เหล็กไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กสลับในชุดประกอบเครื่องทำความร้อน
ในขณะที่กระแสสลับไหลผ่านองค์ประกอบความร้อนแบบต้านทานภายในเครื่องทำความร้อนแบบแช่ PTFE จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆ ที่ความถี่แหล่งจ่ายไฟ 50 หรือ 60 Hz ฟิลด์นี้จะกลับรายการ
สนามที่แตกต่างกันนี้ไปถึงแกนสเตนเลสสตีลที่อยู่รอบๆ และสามารถผลิตกระแสไหลวนเล็กน้อยได้ตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์
อย่างไรก็ตาม พลังของเอฟเฟกต์นี้ถูกจำกัดโดย:
การทำงานความถี่ต่ำ (50/60 Hz)
ความแรงของสนามแม่เหล็กขนาดเล็ก
คอยล์และแกนแยกจากกันทางเรขาคณิต
ความต้านทานไฟฟ้าสูงของเส้นทางกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
สิ่งนี้ทำให้กระแสทุติยภูมิไหลไม่ดีในโครงสร้างโลหะ
ขนาดของความร้อนเหนี่ยวนำในแกนกลาง
การมีส่วนร่วมทางความร้อนไม่มีนัยสำคัญ
ผลกระทบจากความร้อนแบบเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในแกนโลหะนั้นค่อนข้างน้อย ในทางปฏิบัติหมายความว่าการสูญเสียพลังงานมักจะเป็นเพียงสองสามในสิบของวัตต์ และไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความสมดุลทางความร้อนของเครื่องทำความร้อน
กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่น่ากลัวนั้นอ่อนแอเกินกว่าจะทำให้ระบบร้อนขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพนับล้านเท่า
เครื่องทำความร้อนถือได้ว่าเป็นอุปกรณ์ต้านทานโดยพื้นฐานแล้ว โดยมีส่วนอุปนัยเป็นศูนย์ (หรือใกล้กับศูนย์) ที่ความถี่หลักจากมุมมองของวิศวกรรมความร้อน
เปรียบเทียบกับระบบเหนี่ยวนำความถี่สูง
ที่ความถี่สูง พฤติกรรมจะเปลี่ยนไปอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำทางอุตสาหกรรมสามารถได้รับการออกแบบให้สร้างกระแสไหลวนที่มีกำลังมากตามวัตถุประสงค์ เพื่อให้ความร้อนในพื้นที่เล็กๆ อย่างรวดเร็ว ระบบเหล่านี้ทำงานในช่วงกิโลเฮิรตซ์ถึงเมกะเฮิรตซ์
จากการเปรียบเทียบ เครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE แบบธรรมดาที่ใช้พลังงานจากไฟฟ้าหลักไม่ได้สร้างสภาวะที่เข้าใกล้สิ่งนี้ ดังนั้นจึงไม่มีกระบวนการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำที่มีนัยสำคัญ
ผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อเครื่องมือ
ความคิดเกี่ยวกับสัญญาณรบกวน
ผลกระทบจากความร้อนไม่สำคัญ แต่สนามแม่เหล็กสลับอาจส่งผลกระทบเล็กน้อยต่ออุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนโดยรอบ
ในการตั้งค่าต่างๆ ฟิลด์ 50/60 Hz อาจทำให้เกิด:
สายสัญญาณที่อยู่ติดกัน - แรงดันสัญญาณรบกวนระดับต่ำ
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็กในเครื่องมือที่ไม่มีการชีลด์ทำให้เกิด
ระลอกคลื่น-เหมือนกับความแปรผันในระบบการวัดกำลังสูง-
โดยทั่วไปผลกระทบดังกล่าวไม่ได้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของฮีตเตอร์ แต่ขึ้นอยู่กับความไวของการวัดด้วย
การจัดการสายเคเบิลและการบรรเทาสายเคเบิล
ปัญหาการรบกวนใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่หลัก เอฟเฟกต์แกนเครื่องทำความร้อน PTFE จะได้รับการดูแลโดยการปฏิบัติงานทางวิศวกรรมปกติ:
การเดินสายคู่บิด-สำหรับสัญญาณเทอร์โมคัปเปิลหรือ RTD
สายเคเบิลหุ้มเกราะ
การแยกทางกายภาพระหว่างสายไฟและสายสัญญาณ
การอ้างอิงจุดเดียว การต่อกราวด์ฉนวนหุ้มสายเคเบิล
อันที่จริงขั้นตอนเหล่านี้ เป็นการขจัดปิ๊กอัพแม่เหล็กไฟฟ้าที่สำคัญในการติดตั้งทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
การตีความทางกายภาพของผลกระทบ
กระแสน้ำวนเป็นผลรอง
กระแสเหนี่ยวนำในแกนสเตนเลสสตีลคือกระแสไหลวนในวงรอบปิด กระแสน้ำเหล่านี้จะไหลในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไป แต่จะถูกทำให้หมาด ๆ อย่างแรงด้วยความต้านทานของวัสดุ
คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ :
แอมพลิจูดต่ำมาก
สูญเสียความร้อนอย่างรวดเร็ว
ไม่มีผลกระทบต่อความร้อนสะสม
การพึ่งพาเรขาคณิตของสนามที่แข็งแกร่ง
นี่ไม่ใช่ข้อจำกัดในการออกแบบ แต่เป็นความอยากรู้อยากเห็นทางกายภาพ
การพึ่งพาความถี่
ขนาดของกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับ:
ความแรงของสนามแม่เหล็ก
ความถี่ (อัตราการเปลี่ยนแปลงของสนาม)
ที่ 50/60 Hz ทั้งคู่มีค่าต่ำและมีการเหนี่ยวนำเกิดขึ้นน้อยมาก อย่างไรก็ตาม รูปร่างเดียวกันที่ความถี่สูงกว่าจะทำให้เกิดกระแสไหลวนที่ใหญ่กว่าและความร้อนที่วัดได้
การประเมินทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ
แบบจำลองความร้อนลดลง
การคำนวณทางวิศวกรรมอิงตามแบบจำลองของเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE ดังนี้:
โหลดความต้านทานล้วนๆ
องค์ประกอบการมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำเล็กน้อย
ระบบขับเคลื่อนด้วยความร้อนโดยไม่มีการทำความร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าภายใน
การลดความซับซ้อนนี้ยังคงใช้ได้กับสถานการณ์การทำงานทางอุตสาหกรรมทั่วไป
ไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อน
ไม่มีผลกระทบที่ตรวจพบได้ต่อ:
อัตราความร้อนของของไหลเทกอง
ประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อน
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ
อายุขัยของปลอก PTFE
ส่วนอุปนัยต่ำกว่าเกณฑ์ที่น่าสนใจสำหรับการออกแบบการระบายความร้อนอย่างมาก
บทสรุป
การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำของแกนโลหะของเครื่องทำความร้อน PTFE ที่ความถี่หลักเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีน้อยมากโดย-ผลผลิตจากการทำงานปกติ ในกรณีของการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำความถี่หลัก ซึ่งก็คือแกนเครื่องทำความร้อน PTFE ปรากฏการณ์ดังกล่าวส่งผลให้เกิดกระแสน้ำวนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ปรากฏ ซึ่งก่อให้เกิดพลังงานความร้อนน้อยที่สุด และไม่มีผลกระทบในทางปฏิบัติต่อประสิทธิภาพของเครื่องทำความร้อน
ในเครื่องมือที่มีความอ่อนไหวมาก สิ่งที่สำคัญที่สุดคือคุณอาจเห็นการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่สามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดายด้วยเทคนิคการป้องกันและการเดินสายไฟตามปกติ สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมความร้อนทั้งหมด เครื่องทำความร้อนสามารถถือเป็นอุปกรณ์ต้านทานล้วนๆ
ลายเซ็นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอำนาจเหนือกว่าของเครื่องทำความร้อนแบบจุ่ม PTFE ยังคงเป็นสนามไฟฟ้ากระแสสลับ 50/60 Hz แบบนุ่มนวล - เสียงครวญครางทางไฟฟ้าจางๆ ในพื้นหลังของระบบอุตสาหกรรมมากกว่าแหล่งความร้อนหรือการแปลงพลังงานที่สำคัญใดๆ
