استراتژیهای انتخاب ولتاژ برای گرمایش صنعتی با قدرت بالا{{0}
محدودیتهای زیرساختهای الکتریکی اغلب مشخصات بخاری کارتریج را بیشتر از نیازهای حرارتی به تنهایی هدایت میکنند. درک گزینه های ولتاژ و پیامدهای آنها از تغییرات پرهزینه سیستم قدرت جلوگیری می کند و در عین حال عملکرد بخاری را بهینه می کند.
رتبه بندی ولتاژ استاندارد شامل پیکربندی های 120 ولت، 240 ولت، 380 ولت و 480 ولت است. ولتاژهای پایینتر برای گرمکنندههای کوچکتر و کاربردهای تک فاز-که در آن روشهای سیمکشی استاندارد و ایمنی غالب است، مناسب است. از آنجایی که برق مورد نیاز برای بخاریهای با قطر بزرگ در محدودههای چند کیلوواتی-بسنده میشود، ولتاژهای بالاتر برای مدیریت جریان و اندازه رسانا سودمند میشوند.
رابطه اساسی از قانون اهم پیروی می کند: جریان برابر است با توان تقسیم بر ولتاژ. یک بخاری 3000- وات در 240 ولت 12.5 آمپر می کشد، در حالی که همان وات در 480 ولت تنها به 6.25 آمپر نیاز دارد. این کاهش جریان به سیمکشی برق با گیج کوچکتر، کاهش افت ولتاژ در طول کابلهای طولانی و کنتاکتورها و دستگاههای حفاظتی با رتبه پایینتر اجازه میدهد. برای نصب با چندین بخاری بزرگ، توزیع سه فاز 480 ولت بارها را در فازهای برق متعادل می کند و در عین حال هزینه هادی را به حداقل می رساند.
پیکربندیهای سه فازی، انعطافپذیری بیشتری را ارائه میدهند. سه بخاری 240 ولتی متصل به پیکربندی ستاره (wye) در سرویس 415 ولت سه فاز، جریان خنثی را با حفظ موجودی بخاری استاندارد، به اشتراک میگذارند. اتصال دلتا سه بخاری 480 ولت در سرویس سه فاز 480 ولت، الزامات خنثی را به طور کامل حذف می کند. این ترتیبات سیم کشی را در صفحات بزرگ با مناطق بخاری متعدد ساده می کند.
کاهش ولتاژ انعطاف پذیری عملیاتی اضطراری را فراهم می کند. هنگامی که یک بخاری 240 ولتی{2}}در ولتاژ 120 ولت کار می کند، وات به 25 درصد اسمی کاهش می یابد (زیرا توان با مجذور ولتاژ تغییر می کند). این نسبت دور برگشتی 4:1 امکان تنظیم فرآیند را بدون فهرستبندی رتبهبندیهای متعدد بخاری فراهم میکند. با این حال، چگالی وات به طور متناسب کاهش مییابد، و به طور بالقوه بر زمانهای گرم-در برنامههای کاربردی سخت تأثیر میگذارد.
محدودیتهای طراحی ولتاژ{0}بالا نیازمند توجه هستند. تنش ولتاژ داخلی در بخاریهای 480 ولتی نیازمند سیستمهای عایق بیشتر و فاصله سیمپیچ وسیعتر برای جلوگیری از ایجاد قوس است. این به طور موثر حداکثر چگالی مجاز وات را در مقایسه با معادلهای ولتاژ پایینتر کاهش میدهد. تمرین مهندسی پیشنهاد میکند که طرحهای چگالی وات کمتر را انتخاب کنید یا هنگام استفاده از نمودارهای چگالی وات استاندارد برای کاربردهای 480 ولت، تنظیمات دمای 200 درجه فارنهایت را اعمال کنید.
کیفیت برق بر طول عمر بخاری تاثیر می گذارد. عدم تعادل ولتاژ در سیستمهای سه فاز{1} باعث گرمایش ناهموار در گروههای بخاری میشود. اعوجاج هارمونیک ناشی از درایوهای فرکانس متغیر یا منابع تغذیه سوئیچینگ، استرس حرارتی بیشتری ایجاد می کند. تجهیزات حفاظت از نوسانات و تهویه برق سرمایه گذاری های ارزشمندی را برای کاربردهای گرمایش حیاتی نشان می دهد.
یکپارچه سازی سیستم کنترل باید با قابلیت های ولتاژ مطابقت داشته باشد. رلههای حالت جامد که برای سوئیچینگ 480 ولت رتبهبندی شدهاند، بیش از معادلهای 240 ولتی هزینه دارند، اما تعمیر و نگهداری مکانیکی کنتاکتور را حذف میکنند. کنترلکنندههای قدرت تریستور با حالتهای شلیک فازی-زاویه یا انفجاری{6}} مدولاسیون برق نرمی را ارائه میکنند که عمر گرمکن را در مقایسه با چرخه خاموش- افزایش میدهد. سوئیچینگ صفر-تداخل الکترومغناطیسی را در محیط های حساس به حداقل می رساند.
برای بخاریهای کارتریجی با قطر بزرگ- در محدوده 25 تا 35 میلیمتر، انتخاب ولتاژ بهطور چشمگیری بر اقتصاد نصب تأثیر میگذارد. وات قابل توجه این واحدها-اغلب 2000-هر کدام 5000 وات-توزیع سه فاز 480 ولت را برای به حداقل رساندن هزینههای زیرساخت در سیستمهای گرمایش بزرگ جذاب میکند.
استانداردهای بین المللی ولتاژ طراحی تجهیزات را برای بازارهای جهانی پیچیده می کند. سیستم های 480V/277Y آمریکای شمالی با پیکربندی های اروپایی 400V/230Y متفاوت است. بازارهای آسیایی ممکن است از استانداردهای 380 ولت یا 220 ولت استفاده کنند. تعیین بخاریهای ولتاژ دوگانه یا حفظ انواع ولتاژ منطقهای بر موجودی و استراتژیهای خدمات تأثیر میگذارد.
تاسیسات صنعتی مختلف نیاز به تحلیل مهندسی برق سفارشی برای بهینه سازی انتخاب ولتاژ، توزیع توان و استراتژی های کنترل برای کاربردهای گرمایش خاص و کدهای الکتریکی محلی دارند.
