Sobretensão de corrente instantânea em tubos de aquecimento por infravermelhos de tungsténio

Utilizadores de tubos de aquecimento por resistência ou de fio de tungsténio tubos de aquecimento por infravermelhos sabem que quando estas válvulas são ligadas pela primeira vez, no primeiro minuto, a corrente no circuito é muito elevada. Este fenómeno é conhecido como corrente de arranque instantânea, em que a corrente inicial é muito superior à corrente nominal. Mas porque é que isto acontece?

Em primeiro lugar, vamos definir corrente instantânea. Num circuito, no momento em que é ligado, é normalmente gerada uma grande corrente. Esta grande corrente de curta duração é designada por corrente instantânea. Em circuitos com condensadores, isto deve-se à necessidade de os condensadores se carregarem quando são ligados pela primeira vez, criando efetivamente um curto-circuito. Por conseguinte, a corrente instantânea pode, teoricamente, ser muito elevada. Este conceito é relativamente fácil de compreender em circuitos com condensadores. Mas porque é que isto acontece nos circuitos de tubos de aquecimento por infravermelhos?

Comecemos por compreender o material do filamento de aquecimento em tubos de aquecimento por infravermelhos-fio de tungsténio. O tungsténio, com o seu elevado ponto de fusão, elevada resistividade e boa resistência mecânica, é o melhor material para lâmpadas incandescentes entre todos os metais puros. O princípio de aquecimento dos tubos de aquecimento por infravermelhos é semelhante ao das lâmpadas incandescentes, pelo que o fio de tungsténio é também utilizado para o filamento de aquecimento.

A 20°C, a resistividade do fio de tungsténio é 5,3×10-8 Ω⋅m5,3 \times 10^{-8} \, \ Omega \cdot m5.3×10-8Ω⋅m. Como outros metais, a resistência do fio de tungsténio aumenta com a temperatura. O coeficiente de temperatura da resistência do fio de tungstênio é 5,5 × 10-3 / 100 ° C5,5 \times 10 ^ {-3} / 100 ° C5,5 × 10-3 / 100 ° C. A temperatura da superfície do filamento de tungsténio numa lâmpada incandescente de 100W varia normalmente entre 2300-2800°C. Para os tubos de aquecimento por infravermelhos, que normalmente têm uma potência de cerca de 1000W, a temperatura de funcionamento é ainda mais elevada do que 2800°C. Assim, a resistência do tubo de aquecimento por infravermelhos durante o funcionamento é muito maior do que a sua resistência à temperatura ambiente (resistência a frio).

Então, qual é a resistência a frio e a resistência de funcionamento de um tubo de aquecimento por infravermelhos de 220V 500W? Qual é o aspeto da curva de alteração da resistência no arranque? De acordo com os dados de teste de um artigo na revista "Lighting Electrical Appliances", a resistência de um tubo de aquecimento infravermelho de fio de tungstênio muda de 7,45Ω para 87,36Ω desde a inicialização até a operação estável. Isto significa que com uma tensão estável de 220V, a corrente instantânea no arranque é 10 vezes a corrente de funcionamento estável.

A maior alteração na resistência ocorre no primeiro segundo. Então, porque é que o tubo de aquecimento por infravermelhos com fio de tungsténio tem uma corrente de arranque instantânea no arranque? É principalmente devido à baixa resistência do fio de tungsténio a baixas temperaturas. Se a tensão se mantiver constante, a corrente no primeiro segundo de arranque será muito maior do que a corrente à potência nominal.

Este princípio também se aplica aos tubos de aquecimento por resistência tradicionais.

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