Hladni del grelnika PFA-območje nad črto tekočine-je električni zaključek, kjer se kovinsko jedro poveže z napajalnim kablom. Sčasoma se lahko v tem hladnem delu nabere vlaga zaradi prepustnosti, kondenzacije ali neuspešnih tesnil. Ko vsebnost vlage doseže kritično raven, ustvari prevodno pot od visoko-napetostnega terminala (480 VAC) do tal, kar sproži ozemljitveno napako. Kritična vsebnost vlage je 0,5–1,0 grama proste vode v tipičnem hladnem delu (prostornina 100–300 cm³). To ustreza relativni vlažnosti, ki se približuje 100 % z vidno kondenzacijo. Pri 480 VAC uhajajoči tok skozi film vlage doseže 5–30 mA-, kar zadostuje za sprožitev GFCI ali povzroči alarm za ozemljitveno napako. Ni treba, da vlaga popolnoma potopi terminale; dovolj je tanek film (0,1–0,5 mm), ki premosti terminalni izolator. Preprečevanje vdora vlage ali njeno odstranjevanje s sušilnimi sredstvi je bistveno za-zanesljivost visokonapetostnega grelnika.
Razmerje med kopičenjem vlage in uhajajočim tokom
Uhajajoči tok I_leak=V / R, kjer je R upor poti vlage. Za tipično razdaljo med sponkami 10 mm je odpornost vodnega filma odvisna od njegove čistosti. Kondenzirana voda iz vlažnega zraka ima prevodnost 10–100 µS/cm (upornost 0,01–0,1 MΩ·cm). Za 0,1 mm debel film na površini 10 mm × 5 mm, R=ρ × L / A=0.05 MΩ·cm × 1 cm / (0,5 cm²)=0.1 MΩ. Pri 480 VAC, I_leak=480 / 100,000=4.8 mA-pod običajnim izklopom GFCI 30 mA, vendar ga je mogoče zaznati. Če voda absorbira ionske onesnaževalce (soli iz ostankov fluksa, produkte korozije), se prevodnost dvigne na 1.000–10.000 µS/cm (upornost 0,0001–0,001 MΩ·cm), zaradi česar je I_leak=480 / 200=2.4 A-kratek stik. Kritična vsebnost vlage ni samo količina vode, temveč njena ionska čistost.
The "critical moisture content" is defined as the amount of water that, when combined with typical ionic contamination (5–50 µg of chlorides, sulfates, or sodium), reduces resistance below 1 MΩ (leakage >0,5 mA pri 480 VAC). To se zgodi pri približno 0,5 g proste vode v 200 cm³ hladnem odseku-ki je dovolj, da se na priključnem bloku tvori neprekinjen film.
Kritična vsebnost vlage glede na napetost in stopnjo kontaminacije
| Napetost (VAC) | Prag izklopa izolacijskega upora (MΩ) | Tok uhajanja ob izklopu (mA) | Kritično prosta voda (g) v 200 cm³ | Zahtevana vodna prevodnost (µS/cm) | Stopnja kontaminacije (ppm ekvivalent NaCl) |
|---|---|---|---|---|---|
| 120 | 1.0 | 120 | 2.0 | >500 | >300 |
| 240 | 1.0 | 240 | 1.5 | >300 | >200 |
| 480 | 1.0 | 480 | 1.0 | >200 | >100 |
| 480 (GFCI 30 mA) | 16 | 30 | 0.3 | >1,000 | >500 |
| 480 (GFCI 5 mA) | 96 | 5 | 0.1 | >3,000 | >1,500 |
| 480 (zaščita opreme) | 10 | 48 | 0.5 | >500 | >300 |
| 690 | 1.0 | 690 | 0.8 | >150 | >80 |
| 1,000 | 1.0 | 1,000 | 0.5 | >100 | >50 |
Za tipičen sistem 480 VAC s 30 mA GFCI je kritična vsebnost vlage 0,3–0,5 g proste vode z zmerno kontaminacijo (ekvivalent NaCl 300–500 ppm). Manj kot 0,3 g, GFCI morda ne bo sprožil; več kot 0,5 g, postane verjetno neprijetno spotikanje.
Viri vlage v hladnem delu
Vlaga vstopi v hladni del po treh poteh:
Prepustnost skozi PFA: Pri 480 VAC se hladen del ne segreva aktivno (je nad črto tekočine). Deluje pri 40–80 stopinjah. Vodna para prehaja skozi steno PFA pri 0,1–0,5 g/m²·dan. Za površino hladnega dela 0,05 m² je to 0,005–0,025 g/dan. V enem letu (365 dneh) se lahko kopiči 2–9 g vlage-daleč nad kritično ravnjo.
Kondenzacija iz okoliškega zraka: Če se hladni del ohladi pod rosišče (npr. izklop čez noč), v notranjosti kondenzira vlažen zrak. Enkratna kondenzacija lahko odloži 0,5–2 g vode.
Puščanje tesnil: Okvarjeni O-obročki ali tesnila omogočajo vdor velike količine vode. Puščanje 1 kapljice na uro (0,05 g/uro) doda 1,2 g/dan.
Odkrivanje in preprečevanje
The critical moisture content can be detected before ground fault occurs by installing a humidity sensor or a conductance probe inside the cold section. A relative humidity >80% or a conductivity >10 µS/cm med dvema izoliranima zatičema sproži alarm, ki omogoča vzdrževanje, preden GFCI sproži.
Metode preprečevanja:
Pakiranje sušilnega sredstva: Namestite paket molekularnega sita (zeolita) v hladilni del. Zamenjajte vsakih 6–12 mesecev. 10 g pakiranje absorbira 2–3 g vode pred nasičenjem.
Čiščenje z dušikom: Pretok suhega N₂ pri 0,1 bara neprekinjeno skozi hladni del. Ohranja RH<10% and purges permeated vapors.
Hermetično tesnilo: Uporabite tesnilo -na-kovino ali keramiko-na-kovino za pretok terminala, s čimer odpravite prepustnost polimera.
Ogrevanje hladnega dela: Hladni del vzdržujte pri 50–60 stopinjah z majhnim grelnikom (5–10 W), da ostane nad rosiščem in preprečite kondenzacijo.
Primer polja
Grelnik 480 VAC PFA v liniji za vlažno plastenje (80 % RH okolja) je po 6 mesecih delovanja imel tedenske neprijetne izklope GFCI. Pri pregledu je bilo v hladnem delu 0,8 g proste vode (merjeno s tehtanjem). Voda je imela prevodnost 800 µS/cm (iz absorbiranih kislih meglic). Grelec je bil posušen in dodano je bilo sušilno sredstvo. Potovanja so se ustavila za 8 mesecev, nato pa so se nadaljevala. Objekt je namestil neprekinjeno čiščenje dušika (0,5 L/min). V 3 letih ni bilo nobenega nadaljnjega potovanja.
Zaključek: 0,3–0,5 g proste vode sproži napako na tleh pri 480 VAC
The critical moisture content inside a PFA heater's cold section that triggers ground fault at 480 VAC is 0.3–0.5 g of free water with typical ionic contamination (300–500 ppm salt equivalent). This moisture creates a conductive film on the terminal block, reducing insulation resistance below 1 MΩ and causing leakage current >5–30 mA, sprožitev GFCI ali alarmov za ozemljitveno napako. Vlaga vstopi skozi prepustnost (2–9 g/leto), kondenzacijo (0,5–2 g/dogodek) ali puščanje tesnila. Da preprečite napake na tleh, namestite pakete sušilnih sredstev, uporabite prezračevanje z dušikom ali dodajte ogrevanje hladnega dela. Spremljajte vlažnost ali prevodnost, da zaznate vlago, preden so dosežene kritične ravni. Pri 480 VAC lahko nekaj kapljic vode zaustavi vaš proces. Hladni del naj bo suh ali plačajte ceno. Izmerite vlago, preprečite napake. Hladni del je šibek člen. Zaščiti ga.
