Một nhà máy xử lý hóa chất đã gặp phải tình trạng khó chịu: bộ phận bảo vệ chạm đất trên lò sưởi ngâm PTFE 5 kW bị ngắt không liên tục, đôi khi hai lần một tuần, đôi khi không liên tục trong một tháng. Máy sưởi đã được kiểm tra bình thường mỗi lần-điện trở cách điện trên 200 MΩ, dòng điện rút ra ở bảng tên, không thấy hư hỏng gì. Bảo trì đặt lại cầu dao và đưa máy sưởi trở lại hoạt động. Những chuyến đi tiếp tục. Vấn đề không phải là lò sưởi bị hỏng. Đó là một chuyến đi phiền toái do sự kết hợp của độ ẩm, rò rỉ điện dung và cài đặt bảo vệ quá nhạy cảm.
Các chuyến đi do lỗi chạm đất gây phiền toái là các chuyến đi xảy ra mà không có lỗi cách điện thực sự. Thiết bị bảo vệ phát hiện dòng điện rò rỉ vượt quá ngưỡng của nó, nhưng sự rò rỉ không phải do lỗi ở bộ gia nhiệt. Nguyên nhân là do độ ẩm, điện dung hoặc nhiễu điện.
Nguyên nhân gây ra chuyến đi phiền toái
Một số điều kiện có thể khiến thiết bị chạm đất gặp sự cố mà không có lỗi thực sự. Độ ẩm trong vỏ thiết bị đầu cuối hoặc trên bề mặt bộ sưởi có thể tạo ra đường rò rỉ có điện trở thay vì điện dung. Dòng điện rò rỉ có thể vượt quá ngưỡng cắt mặc dù điện trở cách điện vẫn ở mức chấp nhận được.
Rò rỉ điện dung là một nguyên nhân khác. Bộ phận làm nóng và vỏ nối đất tạo thành một tụ điện. Điện dung phụ thuộc vào hình dạng phần tử, độ dày cách điện và hằng số điện môi của cách điện. Ở tần số 60 Hz, điện dung 0,1 μF tạo ra dòng điện rò rỉ khoảng 15 mA ở 480V. Điều đó là đủ để vấp phải một thiết bị lỗi chạm đất 30 mA.
Tiếng ồn điện từ các thiết bị lân cận-bộ chỉnh lưu, bộ biến tần hoặc máy hàn-cũng có thể gây ra những chuyến đi khó chịu. Tiếng ồn truyền vào cảm biến lỗi nối đất và được hiểu là dòng điện rò rỉ.
| Chuyến đi phiền toái Nguyên nhân | Dòng điện rò rỉ | Điện trở cách điện | Tính thường xuyên | Chẩn đoán |
|---|---|---|---|---|
| Độ ẩm đầu cuối | 5–50 mA | 20–100 MΩ | Không liên tục | Lau khô vỏ, kiểm tra lại |
| rò rỉ điện dung | 10–30 mA | >200 MΩ | liên tục | Đo điện dung |
| Tiếng ồn điện | Biến | >200 MΩ | Ngẫu nhiên | |
| Vỏ bọc bị ô nhiễm | 5–20 mA | >100 MΩ | Sau khi làm sạch | Vỏ sạch |
| Chạy cáp dài | 5–15 mA | >200 MΩ | liên tục | Giảm chiều dài cáp |
Nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố chạm đất phiền toái trên máy sưởi ngâm PTFE
Phân biệt các chuyến đi phiền toái với các lỗi thực sự
Bước đầu tiên là đo điện trở cách điện bằng megohmmet. Giá trị trên 100 MΩ cho thấy lớp cách nhiệt vẫn còn nguyên vẹn và chuyến đi có thể gây phiền toái. Giá trị trong khoảng từ 10 đến 100 MΩ cho thấy độ ẩm xâm nhập có thể đảo ngược được. Giá trị dưới 10 MΩ cho thấy có lỗi thực sự.
Bước thứ hai là đo trực tiếp dòng điện rò rỉ bằng kẹp-trên đồng hồ đo rò rỉ. Nếu dòng điện rò rỉ dưới ngưỡng cắt khi lò sưởi lạnh nhưng vượt quá ngưỡng đó khi lò sưởi nóng thì nguyên nhân là do sự giãn nở nhiệt tạo ra một khe hở nhỏ. Nếu sự rò rỉ không đổi và không phụ thuộc vào nhiệt độ thì nguyên nhân là do rò rỉ điện dung hoặc điện trở qua độ ẩm.
Bước thứ ba là kiểm tra vỏ thiết bị đầu cuối và vỏ bọc bộ sưởi xem có bị ẩm, nhiễm bẩn hoặc hư hỏng không. Vỏ thiết bị đầu cuối bị ướt hoặc vỏ bọc bị nhiễm bẩn có thể gây rò rỉ làm mất khả năng bảo vệ.
Giảm rò rỉ điện dung
Rò rỉ điện dung có thể được giảm bằng cách tăng độ dày cách điện, giảm đường kính phần tử hoặc sử dụng cách điện có hằng số điện môi thấp hơn. Đây là những thay đổi về thiết kế phải được thực hiện bởi nhà sản xuất máy sưởi.
Đối với lò sưởi hiện có, có thể giảm rò rỉ điện dung bằng cách sử dụng thiết bị chạm đất có ngưỡng ngắt cao hơn. Thiết bị 100 mA ít nhạy cảm hơn với rò rỉ điện dung so với thiết bị 30 mA. Ngưỡng cao hơn vẫn cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các sự cố thực tế, thường tạo ra dòng điện rò rỉ trên 100 mA.
Loại bỏ độ ẩm-Các chuyến đi liên quan
Các hiện tượng-liên quan đến độ ẩm được loại bỏ bằng cách bịt kín vỏ thiết bị đầu cuối và giữ cho vỏ bọc bộ sưởi sạch sẽ. Vỏ NEMA 4X có miếng đệm và tuyến cáp thích hợp sẽ ngăn hơi ẩm tiếp cận các thiết bị đầu cuối. Việc vệ sinh thường xuyên sẽ loại bỏ chất bẩn dẫn điện khỏi bề mặt lò sưởi.
Nếu hơi ẩm đã xâm nhập vào lớp cách điện bên trong, có thể làm khô lò sưởi bằng cách sử dụng điện áp thấp trong vài giờ. Quá trình sấy khô đẩy hơi ẩm ra ngoài và khôi phục khả năng cách điện. Nếu điện trở cách điện không phục hồi, đường dẫn hơi ẩm sẽ tồn tại vĩnh viễn và cần phải thay thế lò sưởi.
Cách ly tiếng ồn điện
Tiếng ồn điện từ các thiết bị lân cận có thể được loại bỏ bằng cách cách ly mạch sưởi. Một mạch cung cấp chuyên dụng, tách biệt với bộ chỉnh lưu và bộ biến tần, làm giảm khả năng ghép nhiễu. Che chắn cáp nguồn và nối đất tấm chắn ở một đầu cũng giúp giảm tiếng ồn.
| Chuyến đi phiền toái Nguyên nhân | Hành động khắc phục | Trị giá | Hiệu quả |
|---|---|---|---|
| Độ ẩm đầu cuối | Bịt kín vỏ, để khô | Thấp | Cao |
| rò rỉ điện dung | Ngưỡng chuyến đi cao hơn | Thấp | Cao |
| Tiếng ồn điện | Mạch cách ly, cáp bảo vệ | Vừa phải | Trung bình-Cao |
| Vỏ bọc bị ô nhiễm | Làm sạch bề mặt lò sưởi | Thấp | Cao |
| Chạy cáp dài | Giảm chiều dài cáp | Vừa phải | Vừa phải |
Hành động khắc phục đối với các chuyến đi do lỗi chạm đất gây phiền toái
Khi chuyến đi phiền toái chỉ ra một vấn đề thực sự
Một chuyến đi phiền toái trở nên thường xuyên hơn theo thời gian có thể cho thấy một lỗi đang phát triển. Điện trở cách điện nên được điều chỉnh hàng tháng. Xu hướng giảm cho thấy độ ẩm hoặc ô nhiễm đang tích tụ. Xu hướng ổn định cho thấy chuyến đi thực sự gây phiền toái và có thể được giải quyết bằng cách điều chỉnh cài đặt bảo vệ hoặc cải thiện cài đặt.
Khi chuyến đi phiền toái tiết lộ vấn đề về thiết kế
Máy sưởi gây ra các chuyến đi khó chịu mặc dù có vỏ bọc kín và thiết bị chạm đất có kích thước phù hợp có thể có vấn đề về thiết kế-điện dung quá mức, độ dày cách nhiệt không đủ hoặc kết cấu dễ bị ẩm-. Cấu hình lò sưởi ngâm PTFE tùy chỉnh với lớp cách nhiệt dày hơn, vỏ bọc kín và phần tử điện dung thấp hơn sẽ giải quyết tận gốc nguyên nhân gây ra các chuyến đi phiền toái. Quá trình đặc tả yêu cầu điện áp cung cấp, định mức thiết bị chạm đất, điều kiện môi trường xung quanh và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có vấn đề về chuyến đi phiền toái, phương pháp tiếp cận dành riêng cho ứng dụng-này giúp giảm thiểu các chuyến đi sai lầm và kéo dài tuổi thọ của máy sưởi.
