Momentane stroomstoot in infrarood verwarmingsbuizen van wolfraam

Users of resistance heating tubes or tungsten wire infrarood verwarmingsbuizen are aware that when these tubes are first started, within the first minute or so, the current in the circuit is very large. This phenomenon is known as instantaneous inrush current, where the initial current is much greater than the rated current. But why does this happen?

Laten we eerst de momentane stroom definiëren. In een stroomkring wordt meestal een grote stroom gegenereerd op het moment dat deze wordt ingeschakeld. Deze kortdurende grote stroom wordt momentane stroom genoemd. In circuits met condensatoren komt dit doordat condensatoren moeten opladen wanneer ze voor het eerst worden ingeschakeld, waardoor er kortsluiting ontstaat. Daarom kan de momentane stroom theoretisch zeer groot zijn. Dit concept is relatief eenvoudig te begrijpen in schakelingen met condensatoren. Maar waarom gebeurt dit in schakelingen met infraroodverwarmingsbuizen?

Let’s first understand the material of the heating filament in infrarood verwarmingsbuizen—tungsten wire. Tungsten, with its high melting point, high resistivity, and good mechanical strength, is the best material for incandescent lamps among all pure metals. The heating principle of infrared heating tubes is similar to that of incandescent lamps, so tungsten wire is also used for the heating filament.

Bij 20°C is de weerstand van wolfraamdraad 5,3×10-8 Ω⋅m5,3 \times 10^{-8} \m5,3×10-8Ω⋅m. Net als bij andere metalen neemt de weerstand van wolfraamdraad toe met de temperatuur. De temperatuurweerstandscoëfficiënt van wolfraamdraad is 5,5×10-3/100°C5,5 \times 10^{-3}/100°C5,5×10-3/100°C. De oppervlaktetemperatuur van de wolfraamdraad in een gloeilamp van 100W ligt gewoonlijk tussen 2300-2800°C. Voor infraroodverwarmingsbuizen, die meestal een vermogen van ongeveer 1000W hebben, ligt de bedrijfstemperatuur zelfs hoger dan 2800°C. De weerstand van de infrarode verwarmingsbuis tijdens het gebruik is dus veel groter dan de weerstand bij kamertemperatuur (koude weerstand).

Wat zijn de koude weerstand en de bedrijfsweerstand van een 220V 500W infraroodverwarmingsbuis? Hoe ziet de weerstandsveranderingscurve eruit bij het opstarten? Volgens testgegevens uit een artikel in het tijdschrift "Lighting Electrical Appliances," verandert de weerstand van een infrarood verwarmingsbuis met wolfraamdraad van 7,45Ω naar 87,36Ω van opstarten tot stabiele werking. Dit betekent dat bij een stabiele spanning van 220V de momentane stroom bij het opstarten 10 keer de stabiele bedrijfsstroom is.

De grootste verandering in weerstand treedt binnen de eerste seconde op. Waarom heeft de infraroodverwarmingsbuis met wolfraamdraad dan een onmiddellijke inschakelstroom bij het opstarten? Dit komt voornamelijk door de lage weerstand van wolfraamdraad bij lage temperaturen. Als de spanning constant blijft, zal de stroom in de eerste seconde van het opstarten veel groter zijn dan de stroom bij nominaal vermogen.

Dit principe geldt ook voor traditionele weerstandsverwarmingsbuizen.

GlobalQT is gespecialiseerd in de productie van kwartsbuizen en kwartsbuisverwarmers van hoge kwaliteit. Bezoek voor meer informatie onze website of neem contact met ons op via contact@globalquartztube.com.