Chwilowe udary prądowe w wolframowych rurach grzewczych na podczerwień

Użytkownicy oporowych rur grzewczych lub drutu wolframowego rury grzewcze na podczerwień są świadomi, że po pierwszym uruchomieniu tych lamp, w ciągu około pierwszej minuty, prąd w obwodzie jest bardzo duży. Zjawisko to znane jest jako chwilowy prąd rozruchowy, w którym prąd początkowy jest znacznie większy niż prąd znamionowy. Ale dlaczego tak się dzieje?

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?

W pierwszej kolejności przyjrzyjmy się materiałowi, z którego wykonany jest żarnik grzewczy. rury grzewcze na podczerwień-drut wolframowy. Wolfram, ze swoją wysoką temperaturą topnienia, wysoką rezystywnością i dobrą wytrzymałością mechaniczną, jest najlepszym materiałem do lamp żarowych spośród wszystkich czystych metali. Zasada działania lamp grzewczych na podczerwień jest podobna do zasady działania lamp żarowych, więc drut wolframowy jest również używany jako żarnik grzewczy.

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.