Chwilowe udary prądowe w wolframowych rurach grzewczych na podczerwień

Users of resistance heating tubes or tungsten wire rury grzewcze na podczerwień 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?

Najpierw zdefiniujmy prąd chwilowy. W obwodzie, w momencie jego włączenia, zwykle generowany jest duży prąd. Ten krótkotrwały duży prąd nazywany jest prądem chwilowym. W obwodach z kondensatorami wynika to z konieczności naładowania kondensatorów przy pierwszym włączeniu, co skutecznie tworzy zwarcie. Dlatego prąd chwilowy może być teoretycznie bardzo duży. Koncepcja ta jest stosunkowo łatwa do zrozumienia w obwodach z kondensatorami. Ale dlaczego tak się dzieje w obwodach lamp grzewczych na podczerwień?

Let’s first understand the material of the heating filament in rury grzewcze na podczerwień—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.

W temperaturze 20°C rezystywność drutu wolframowego wynosi 5,3×10-8 Ω⋅m5,3 \ razy 10^{-8} \, \Omega \cdot m5.3×10-8Ω⋅m. Podobnie jak w przypadku innych metali, rezystancja drutu wolframowego wzrasta wraz z temperaturą. Współczynnik temperaturowy rezystancji drutu wolframowego wynosi 5,5×10-3/100°C5,5 \ razy 10^{-3}/100°C5,5×10-3/100°C. Temperatura powierzchni żarnika wolframowego w lampie żarowej o mocy 100 W wynosi zwykle 2300-2800°C. W przypadku lamp grzewczych na podczerwień, które zazwyczaj mają moc około 1000 W, temperatura robocza jest nawet wyższa niż 2800°C. W związku z tym rezystancja rury grzewczej na podczerwień podczas pracy jest znacznie większa niż jej rezystancja w temperaturze pokojowej (rezystancja zimna).

Jaka jest rezystancja na zimno i rezystancja robocza promiennika podczerwieni 220 V 500 W? Jak wygląda krzywa zmiany rezystancji podczas uruchamiania? Według danych testowych z artykułu w czasopiśmie "Lighting Electrical Appliances", rezystancja rury grzewczej na podczerwień z drutu wolframowego zmienia się z 7,45Ω do 87,36Ω od uruchomienia do stabilnej pracy. Oznacza to, że przy stabilnym napięciu 220 V, chwilowy prąd przy uruchomieniu jest 10 razy większy od stabilnego prądu roboczego.

Największa zmiana rezystancji występuje w ciągu pierwszej sekundy. Dlaczego więc rura grzewcza na podczerwień z drutu wolframowego ma natychmiastowy prąd rozruchowy przy uruchomieniu? Wynika to głównie z niskiej rezystancji drutu wolframowego w niskich temperaturach. Jeśli napięcie pozostaje stałe, prąd w pierwszej sekundzie rozruchu będzie znacznie większy niż prąd przy mocy znamionowej.

Zasada ta dotyczy również tradycyjnych oporowych rur grzewczych.

GlobalQT specjalizuje się w produkcji wysokiej jakości rur kwarcowych i kwarcowych grzejników rurowych. Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź naszą stronę strona internetowa lub skontaktuj się z nami pod adresem kontakt@globalquartztube.com.