Mecanismo de curto-circuito do aquecedor induzido por sobretensão transitória e surto de tensão da rede
Surtos de tensão transitórios e sobretensões da rede são fatores elétricos externos importantes que levam à quebra repentina de curto-circuito dos tubos de aquecimento elétrico. Um grande número de falhas repentinas de queima de tubos de aquecimento industrial sem condições anormais de trabalho não são causadas pelo envelhecimento do equipamento ou queima a seco, mas pelo impacto instantâneo da tensão da rede. As redes de energia industriais geralmente produzem sobretensão instantânea devido à inicialização frequente de equipamentos-de alta potência, comutação de interruptores, indução de raios e carga trifásica-desequilibrada. A tensão instantânea ultra-alta ultrapassa o limite de isolamento dos tubos de aquecimento, resultando em quebra instantânea de isolamento e falha de curto-circuito.
Os tubos de aquecimento elétrico são projetados para tensão nominal de trabalho fixa, e sua estrutura de isolamento interno e capacidade de suporte do fio de aquecimento têm limites de tensão rígidos. Sob tensão nominal padrão, o campo elétrico dentro do tubo de aquecimento é estável e a camada de isolamento de óxido de magnésio pode isolar efetivamente a corrente para garantir a operação normal. Quando ocorre sobretensão transitória, a tensão instantânea excede em muito o limite de projeto do equipamento, formando um forte campo elétrico de ruptura dentro do tubo. A camada de isolamento não pode suportar o impacto instantâneo do campo elétrico, resultando em ruptura dielétrica e formação de canais condutores irreversíveis.
O curto-circuito de surto de tensão tem características típicas repentinas e destrutivas. Diferente do curto-circuito com envelhecimento gradual, a quebra por sobretensão ocorre em milissegundos sem qualquer aviso prévio. O tubo de aquecimento pode funcionar normalmente antes do surto e a estrutura interna está intacta. Uma vez impactada pela sobretensão, a camada de isolamento é instantaneamente quebrada e carbonizada, o fio de aquecimento entra em curto-e queima, acompanhado por tropeços instantâneos, fumaça e vermelhidão local no corpo do tubo. Esse tipo de falha é extremamente fácil de ser mal interpretado como um problema de qualidade do produto devido à ocorrência repentina.
A flutuação frequente da rede agrava a fadiga do isolamento e aumenta a probabilidade de curto-circuito. A flutuação de tensão de-baixa amplitude-de longo prazo não causará ruptura imediata, mas levará a impactos repetidos do campo elétrico na camada de isolamento, resultando em fadiga do isolamento e atenuação do desempenho. A resistência de isolamento continua a diminuir e pequenos pontos de ruptura aparecem no interior. Ao encontrar o impacto subsequente do surto de tensão, a camada de isolamento de fadiga se rompe completamente para formar uma falha de curto-circuito.
A tensão-trifásica desequilibrada é um perigo oculto comum em sistemas de aquecimento industrial. Em equipamentos de aquecimento elétrico trifásico, a carga desequilibrada leva a tensão excessiva do circuito-monofásico, causando operação de sobretensão-de longo prazo em tubos de aquecimento parcial. A sobretensão contínua causa carbonização lenta do isolamento, eventualmente levando a curto-circuito monofásico e queima do equipamento, e até mesmo provocando danos na ligação de todo o sistema de distribuição de energia.
A configuração eficaz da proteção elétrica pode evitar falhas de curto-circuito. Instale dispositivos especiais de proteção contra surtos e estabilizadores de tensão para equipamentos de aquecimento industrial para absorver o impacto instantâneo da sobretensão. Detecte regularmente o equilíbrio de tensão-trifásica para ajustar a distribuição de carga e evitar sobretensão-monofásica. Combine disjuntores de alta-sensibilidade e protetores contra vazamento para cortar a energia rapidamente durante curto-circuito por sobretensão. A proteção elétrica padronizada pode resistir efetivamente ao impacto anormal da rede e eliminar a falha repentina de curto-circuito dos tubos de aquecimento causada pela flutuação de tensão.
