A patronos fűtőelemek elektromos viselkedése vákuumban – ívkiütés, meghibásodás és szigetelés
Hagyjon üzenetet
Az elektromosság vákuumban másképp működik, mint a levegőben. A gázmolekulák hiánya megváltoztatja a szigetelés, az áttörési feszültség és az ívkibocsátás paramétereit. A vákuumban működő patronos fűtőberendezések esetében ezek az elektromos tényezők ugyanolyan fontosak, mint az, hogy mennyire jól működik termikusan. Ha nem figyelsz rájuk, a kudarcok gyorsan, drámaian történnek, és gyakran az egész rendszert megsértik.
A légkör dielektromos szilárdsága a levegőben egyfajta szigetelésként működik a vezetők között. A levegő sok ezer voltot képes elviselni milliméterenként, mielőtt normál nyomáson elromolna. Ha nincsenek ionizálható gázmolekulák, a lebomlási folyamat vákuumban megváltozik. A terepi kibocsátás és a részecske-indított folyamatok vákuumleállást okoznak. Apró rések esetén a feszültségtűrő képesség alacsonyabb lehet, mint a levegőben.
Ez megváltoztatja a patronfűtés termináljának kialakítását. A levegőtől jól szigetelt kapcsok vákuumban átívelhetnek, különösen magas hőmérsékleten, ahol gázok távoznak és az anyagok megváltoznak. A vákuumpatronos fűtőberendezések hosszabb kúszóutakat használnak, amelyek nagyobb távolságok a szigetelő felületek mentén, hogy elkerüljék a tönkremenetelt. A bonyolult formájú kerámia szigetelők meghosszabbítják a hatékony utat anélkül, hogy a fizikai méretet megnövelnék.
A fűtőpatron szigetelési ellenállása is csökken. A magnézium-oxid kiváló szigetelő, azonban ellenállása a hőmérséklettől és a vákuumkörnyezettől függően változhat. Vákuumban magas hőmérsékleten előfordulhat némi ionvezetés, ami kevésbé hatékonyan teszi a szigetelést. Ezt a hatást csökkenti, ha nagy-tisztaságú, kevés szennyeződést tartalmazó MgO-t használunk.
Egy másik dolog, amire érdemes gondolni, az a Paschen-törvény, amely szerint az áttörési feszültség a nyomástól és a két pont távolságától függ. Az atmoszféra és a nagyvákuum közötti átmeneti zónában, amely körülbelül 0,1-10 torr, a letörési feszültségek alacsonyabbak lehetnek, mint bármelyik végén. Ha egy patronos fűtőelem ebben a nyomástartományban működik, amikor a szivattyú le van kapcsolva, vagy a tartályt feltöltik, akkor nagyon óvatosan kell elhelyezni a kapcsokat és a szigetelést.
Maguknak az ólomhuzaloknak tudniuk kell kezelni a vákuumot. A szabványos huzalszigetelés elromolhat, vagy gáz távozhat. A kerámia-szigetelt vezetékeket vagy kerámiagyöngyökkel ellátott csupasz vezetékeket a vákuum hatásának kitett belső vezetékekkel rendelkező kazettás melegítőkhöz használják. A csatlakozásoknak elég erősnek kell lenniük ahhoz, hogy kibírják a meleget anélkül, hogy meglazulnának.
Vákuumban nagyon fontos a földelés. A vákuumkamrában minden elektromos hiba megpróbálja megtalálni a földet, és ez az út érzékeny berendezéseken vagy műszereken áthaladhat. A fűtőpatron burkolatát és a kamrát megfelelően földelni kell, hogy a hibaáram biztonságosan folyhasson. A vezérlőrendszer legtöbbször földzárlat-észlelést és megszakítást is tartalmaz.
A vákuumpatronos melegítők egyik legelterjedtebb elektromos problémája a tapasztalatok alapján nem az ívelés vagy a meghibásodás, hanem az egyszerű szakadások, amelyeket az ellenálláshuzal túlmelegedése okoz. A huzal öregszik és gyorsabban törékennyé válik, ha vákuumban van. Vastagabb vezetékek és jobb fémek használatával a dolgok tovább tartanak.
Röviden, a patronos fűtőelem vákuumban történő működése az anyagok, formák és nyomás bonyolult keveréke. A megbízható működés érdekében a rendszer minden részét gondosan meg kell tervezni, a sorkapcsok tervezésétől a szigetelés kiválasztásán át a földelésig. A szimulált vákuumkörülmények között végzett elektromos tesztelés megbizonyosodik arról, hogy a patronfűtés fontos felhasználási területein megfelelően fog működni.
