आंतरिक प्रतिरोध तार और उसके विद्युत प्रदर्शन पर एक तंग मोड़ का क्या प्रभाव पड़ता है?

पीटीएफई शीथ बाहर से ठीक दिख सकता है, लेकिन अगर झुकने पर उसके भीतर प्रतिरोध तार पर अत्यधिक दबाव पड़ा, तो अंदर एक गर्म स्थान विकसित हो रहा है। मोड़ अक्सर जल्दी जलने का स्थान होता है, और मूल कारण अक्सर तार की यांत्रिक क्षति होती है, ऐसी क्षति जिसका किसी भी बाहरी निरीक्षण से पता नहीं लगाया जा सकता है। टाइट बेंड आंतरिक प्रतिरोध तार पीटीएफई हीटर कार्यप्रणाली के प्रभाव को समझना औद्योगिक संचालन की मांग में आकार वाले विसर्जन हीटर को निर्दिष्ट या स्थापित करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए मौलिक है।

झुकने पर आंतरिक प्रतिरोध तार की प्रतिक्रिया
प्रत्येक PTFE विसर्जन हीटर के अंदर एक धातु प्रतिरोध तार होता है। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला मिश्र धातु NiCr (निकल क्रोमियम) मिश्र धातु (Nichrome) है। तार हीटर का कार्यशील हृदय है; जब इसमें विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो प्रतिरोधक ताप उत्पन्न होता है। अधिकांश डिज़ाइनों में तार को एक आदर्श पेचदार कुंडल में घुमाया जाता है या पीटीएफई म्यान की पूरी लंबाई में एक सीधे, सजातीय स्ट्रैंड के रूप में बिछाया जाता है।

फिर हीटर को एक निश्चित आकार में मोड़ दिया जाता है। फिर प्रतिरोध तार को उसी वक्र में मोड़ दिया जाता है। तार की यांत्रिक प्रतिक्रिया मोड़ के सापेक्ष स्थिति का एक कार्य है:

मोड़ के बाहर - तार को तनाव में रखा गया है। यदि मोड़ त्रिज्या पर्याप्त बड़ी है, तो तार लोचदार रूप से फैला हुआ है और झुकने वाला बल जारी होने पर अपनी मूल लंबाई पर वापस आ जाएगा। लेकिन यदि मोड़ बहुत तेज है तो तार अपनी लोचदार सीमा से अधिक चला जाता है और एक स्थायी प्लास्टिक विरूपण प्राप्त कर लेता है जो इसे स्थानीय रूप से पतला बना देता है।

तार मोड़ के अंदर संपीड़न तनाव में है। यदि आप इसे तेजी से मोड़ते हैं, तो तार का आंतरिक घेरा संकुचित हो जाएगा और तार झुक जाएगा/झुक जाएगा/गुच्छा हो जाएगा। पेचदार तार डिज़ाइन में, लगातार घुमाव एक दूसरे को छू सकते हैं या असमान दूरी पर हो सकते हैं।

विद्युत निहितार्थ: हॉट स्पॉट और फैला हुआ तार
पीटीएफई हीटर के प्रतिरोध तार में तंग मोड़ से विभिन्न प्रकार की विद्युत विफलताएं उत्पन्न होती हैं, जिससे प्रदर्शन कम हो जाता है और सेवा जीवन कम हो जाता है।

स्थानीयकृत प्रतिरोध में वृद्धि
जब तार को फैलाया जाता है और बाहर की ओर मोड़ा जाता है, तो प्रतिरोध तार पतला हो जाता है और क्रॉस {{0} अनुभागीय क्षेत्र कम हो जाता है। विद्युत प्रतिरोध क्रॉस अनुभागीय क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है ताकि एक पतले अनुभाग में प्रति इकाई लंबाई में बड़ा प्रतिरोध हो। प्रतिरोध में उस स्थानीय वृद्धि का मतलब है कि पूरे हीटर के माध्यम से चलने वाली समान धारा के लिए मुड़ा हुआ टुकड़ा असंगत रूप से बड़ी मात्रा में गर्मी (शक्ति=I2R) पैदा करता है। यह एक गर्म स्थान बनाता है, हीटर का एक छोटा सा हिस्सा जहां तापमान बाकी हीटर की तुलना में बहुत अधिक होता है।

हॉट स्पॉट निहितार्थ
एक हॉट स्पॉट कई विफलता तंत्रों के लिए जिम्मेदार है:

प्रतिरोध तार का ऑक्सीकरण - NiCr मिश्र धातु का ऑक्सीकरण जितना तेज़ होगा तापमान उतना ही अधिक होगा। ऑक्सीकरण प्रतिरोध को और भी अधिक बढ़ा देता है, जिससे एक सकारात्मक फीडबैक लूप बनता है जो अंततः पिघलने या खुले सर्किट की ओर ले जाएगा।

आसपास के PTFE शीथ का क्षरण - PTFE को लगातार 110 डिग्री पर संचालित किया जा सकता है, हालांकि एक हॉट पैच स्थानीय रूप से 200 डिग्री या उससे अधिक हो सकता है। इन तापमानों पर, पीटीएफई खराब होने लगता है, ढांकता हुआ ताकत खो देता है और शायद संक्षारक उपोत्पाद उत्सर्जित करता है। अत्यधिक दबाव वाले मोड़ पर म्यान नरम, विकृत या टूट सकता है।

थकान से प्रेरित तार जीवन में कमी
जब प्लास्टिक विरूपण झुकते समय भी खिंचे हुए तार को नहीं तोड़ता है, तो तनाव सांद्रता उत्पन्न होती है। बार-बार थर्मल साइक्लिंग (परिचालन तापमान तक गर्म होना और परिवेश में वापस ठंडा होना) के बाद तार सूज जाता है और सिकुड़ जाता है। तनाव के तहत मोड़ का क्षेत्र चक्रीय यांत्रिक तनाव के अधीन होता है, जिससे थकान विफलता होती है। एक तार जो सीधे डिज़ाइन में वर्षों तक जीवित रह सकता है, एक तंग मोड़ पर महीनों में विफल हो सकता है।

घुमावों के बीच गुच्छन और संपर्क की समस्या
कुंडलित तार हीटिंग तत्वों में वक्र के अंदर की ओर कड़ा मोड़ कुंडल को संपीड़ित कर सकता है जिससे आसन्न मोड़ संपर्क में आ सकते हैं। यदि मोड़ स्पर्श करते हैं, तो विद्युत धारा इच्छित हेलिक्स पर छलांग लगा सकती है, जिससे उस क्षेत्र में तार की सक्रिय लंबाई कम हो जाती है। यह स्थानीय प्रतिरोध को कम करता है (खिंचे हुए तार प्रभाव के विरुद्ध) - लेकिन एक और कठिनाई का कारण बनता है - वर्तमान भीड़ और असमान गर्मी वितरण। संपर्क बिंदु स्थानीय रूप से चाप या गर्म हो सकता है, जिससे फिर से एक गर्म स्थान बन सकता है।

वास्तव में, हीटर टर्मिनलों पर विद्युत प्रतिरोध माप पहले सामान्य मूल्यों का संकेत दे सकता है। मल्टीमीटर में, पूरे तार का प्रतिरोध विनिर्देश के भीतर होता है इसलिए थोड़ा सा हॉट स्पॉट का पता नहीं लगाया जा सकता है। कई मामलों में, विफलता ऑपरेशन की अवधि के बाद होती है, कभी-कभी सैकड़ों घंटे, कभी-कभी केवल कुछ दिन, जब हॉट स्पॉट अंततः तार के माध्यम से पिघल जाता है, या समझौता किए गए पीटीएफई शॉर्ट सर्किट को ग्राउंड करने की अनुमति देता है।

झुकने के परीक्षण के बाद आंतरिक तार की अखंडता
पीटीएफई आवरण पारदर्शी नहीं है इसलिए आंतरिक तार का निरीक्षण नहीं किया जा सकता है। गुणवत्ता के प्रति जागरूक निर्माता तैयार बेंट हीटर के भीतर तार लेआउट का विश्लेषण करने के लिए एक्स-रे निरीक्षण का उपयोग करते हैं। एक एक्स-रे चित्र से पता चलता है:

कुंडल घुमावों के बीच समान दूरी (कोई गुच्छन या पृथक्करण नहीं)

तार में कोई मोड़, गंभीर मोड़ या पतलापन नहीं

म्यान की केंद्र रेखा के सापेक्ष तार की स्थिति की पुनरावृत्ति

एक अच्छी तरह से निर्मित मोड़ ने गर्म खराद का धुरा मोड़ और पोस्ट {{0} मोड़ एनीलिंग के माध्यम से मूल तार ज्यामिति को बनाए रखा। मोड़ के बाहर के तार पर लोचदार सीमा से अधिक दबाव नहीं पड़ता है और अंदर का तार मुड़ता नहीं है। तार के बीच की दूरी एक समान है जो हीटर की पूरी लंबाई में समान गर्मी को बढ़ावा देने में मदद करती है।

कैसे थर्मल साइक्लिंग छोटे झुकने वाले नुकसान को बदतर बना देती है
थोड़ा अधिक कसा हुआ हीटर शुरुआती पावर वृद्धि और यहां तक ​​कि कई दिनों तक लगातार संचालन का सामना कर सकता है। हालाँकि, थर्मल साइक्लिंग (हीटिंग और कूलिंग) नुकसान को दो तरह से बढ़ाती है:

विभेदक विस्तार - तार और पीटीएफई शीथ में अलग-अलग थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं। प्रत्येक चक्र तार शीथ संपर्क पर कतरनी तनाव उत्पन्न करता है, जो मोड़ पर स्थानीयकृत होता है जहां तार पहले से ही तनावग्रस्त होता है।

प्रगतिशील ऑक्सीकरण - जैसे ही प्रत्येक गर्म स्थान उच्च तापमान प्राप्त करता है, तार पर ऑक्साइड की एक छोटी कोटिंग बन जाती है। यह ऑक्साइड परत कम प्रवाहकीय और अधिक भंगुर होती है। अंततः तार इतना पतला और ऑक्सीकृत हो जाता है कि टूटकर खुल जाता है।

हमने क्षेत्र के अनुभव से पाया है कि यदि आप किसी हीटर को 5 से 6 गुना ओडी त्रिज्या से कम मोड़ते हैं तो यह सामान्य चक्र स्थितियों के तहत आम तौर पर 3 से 12 महीनों में विफल हो जाएगा, जबकि पर्याप्त मोड़ वाला एक समान हीटर 5 या अधिक वर्षों तक चलेगा।

निष्कर्ष: विद्युत विश्वसनीयता यांत्रिक सटीकता है
दीर्घकालिक विद्युत विश्वसनीयता झुकने के दौरान आंतरिक प्रतिरोध तार को अत्यधिक दबाव से बचाने पर आधारित है। एक कड़ा मोड़ तार को मोड़ देगा या गुच्छा बना देगा जिससे स्थानीयकृत गर्म पैच बन जाएंगे जो ऑक्सीकरण को बढ़ावा देंगे, पीटीएफई शीथ को नुकसान पहुंचाएंगे और समय से पहले जलने का कारण बनेंगे। प्रारंभिक विद्युत परीक्षण पास हो सकते हैं लेकिन छिपी हुई क्षति हमेशा सेवा में दिखाई देती है।

यह समझ एक अधिक सामान्य निष्कर्ष की ओर ले जाती है, कि हीटर की गुणवत्ता यांत्रिक सटीकता और विद्युत प्रदर्शन का एक संयोजन है। बेंड{1}हीटेड मैंड्रेल बेंडिंग, पोस्ट{2}बेंड एनीलिंग और एक्स{3}रे वेरिफिकेशन तनाव मुक्त हैं{{4}और उन्हीं उत्पादन प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं जो आंतरिक प्रतिरोध तार की अखंडता को संरक्षित करते हैं। न्यूनतम मोड़ त्रिज्या निर्दिष्ट करना तार की सुरक्षा, गर्म स्थानों को रोकने और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक लंबी सेवा जीवन प्रदान करने के लिए पर्याप्त नहीं है।