Quan els escalfadors estàndard simplement no ho tallen: el cas dels escalfadors de cartutxos d'alta-tensió de 700 V

Quan els enginyers han de dissenyar un sistema de calefacció industrial modern, com un per curar bateries de vehicles elèctrics, una unitat de gestió tèrmica d'una-estació de càrrega ràpida o una gran placa d'emmotllament compost, tenen una feina molt difícil: s'han d'assegurar que els perfils de temperatura siguin molt precisos i alts, mantenint els temps de cicle curts i els requisits d'espai i eficiència energètica estrictes. La primera manera tradicional de fer-ho pot ser utilitzar molts escalfadors de cartutxos normals de 240 V en conjunts paral·lels complicats. Però aquesta tècnica condueix ràpidament a grans problemes, com massa cables d'alimentació de gran calibre-, massa contactors voluminosos, massa conductes de cables enormes i un armari de control que es converteix en una xarxa gruixuda, cara i tèrmicament difícil. Tanmateix, hi ha una solució millor i més potent: l'ús previst d'un sistema d'escalfament de cartutxos d'alta tensió de 700 V-.

Escollir una plataforma de 700 V implica més que canviar els requisits de tensió; significa redissenyar completament el subsistema de calefacció per a un millor rendiment i facilitat d'ús. El principal benefici prové de la relació elèctrica simple: Potència (Watts)=Tensió (Volts) x Corrent (A). Augmentar la tensió de funcionament en una certa quantitat reduirà el consum de corrent en la mateixa quantitat. Aquesta retallada té molts efectes positius:


Menys massa i cost del cablejat: un corrent més baix significa que es poden utilitzar cables d'alimentació més prims. Aquests clients potencials són més flexibles, més fàcils d'encaminar i més barats. Això fa que la instal·lació sigui més fàcil i costa menys per als materials.

Commutat compacte i eficient: com que el corrent és més baix, es poden utilitzar relés d'estat sòlid (SSR) més petits i més fiables en comptes dels contactors electromecànics grans. Els SSR canvien de manera més ràpida i silenciosa i duren més, sobretot en aplicacions que els utilitzen molt.

Millora de l'eficiència del sistema: en desfer-se del requisit dels transformadors reduïts-per alimentar molts escalfadors de baixa-tensió, també desfer-se de les pèrdues que comporta l'ús de transformadors. És més fàcil enviar electricitat d'alta-tensió directament a on es necessita, la qual cosa redueix les pèrdues parasitàries a la xarxa de distribució.

Control i disseny simplificats: un sistema amb menys escalfadors de 700 V i -potència més gran necessita menys canals de control i circuits d'alimentació. Això fa que el disseny del panell sigui més net, més petit i més fiable i més fàcil d'arreglar.

Però treballar a 700 V significa que els components han de ser forts i la instal·lació s'ha de fer amb cura. Els interessos de rigidesa dielèctrica són molt més alts. Els escalfadors d'alta tensió-han de passar per estrictes proves elèctriques a causa de les normes de fabricació de la indústria. Una prova de rigidesa dielèctrica comuna (hipot) posa una tensió de 2U + 1000V (on U és la tensió nominal de funcionament) entre l'element viu i la funda posada a terra. Això significa que un escalfador de 700 V pot gestionar un potencial de prova d'uns 2400 V AC durant un cert temps sense trencar-se. Això demostra que l'aïllament d'òxid de magnesi compactat (MgO) fa una barrera perfecta i d'alta{11}}impedància que impedeix que qualsevol corrent s'escapi o llampi.

La instal·lació requereix el mateix nivell de cura. La ubicació del terminal, on les línies d'alta tensió-surten de la funda, és un punt molt feble. Ha d'estar perfectament segellat perquè la humitat, la pols i altres partícules conductores no puguin entrar. Qualsevol camí de seguiment realitzat en aquests terminals pot provocar arcs superficials, seguiment de carboni i, finalment, una fallada a terra o un curtcircuit. És molt important segellar correctament amb materials que puguin suportar altes temperatures i alta rigidesa dielèctrica, així com la protecció del conducte.

Per a l'enginyer de disseny, afegir un sistema d'escalfador de cartutxos de 700 V canvia la feina de muntar un munt de peces no relacionades a configurar un subsistema tèrmic simplificat i d'alt rendiment-. Aborda directament els principals problemes de la calefacció industrial moderna: proporcionar una potència precisa, intensa i concentrada alhora que millora l'eficiència energètica, estalvia espai i fa que tot el sistema sigui més fiable. Quan les solucions típiques compliquen les coses, passar a una plataforma d'alta-tensió fa que les coses siguin més netes i més potents.