カートリッジヒーターの性能における酸化マグネシウム断熱材の役割

すべてのカートリッジ ヒーターの内部には白い粉末があり、金属シースの内側に隠されています。このパウダーが全体を機能させるのです。その粉末は酸化マグネシウムであり、MgOとしても知られています。これは 2 つの非常に重要な機能を同時に実行します。1 つは抵抗線がシースに接触するのを防ぎ、もう 1 つは線からシースに熱を伝えることです。 MgO がないとカートリッジ ヒーターはすぐにショートするか、熱をうまく伝えられません。この材料がどのように機能するかを知ることは、安価なヒーターと高価なヒーターの間の性能の差異の多くを説明するのに役立ちます。

酸化マグネシウムには独特の性質があるため、この作業は酸化マグネシウムで行われます。絶縁耐力が高いため、大量の電気を破壊することなく処理できます。また、セラミック材料としては適度に高い熱伝導率を備えており、熱が内部ワイヤからシースに容易に移動する可能性があります。 MgO は、ほとんどの工業用ヒーターが処理できる温度よりもはるかに高い非常に高い温度でも安定しています。これらの特性により、業界におけるカートリッジ ヒーター断熱材のベンチマークとなります。


しかし、MgO は完璧な材料ではなく、その製造方法がその効果に大きな影響を与えます。大きな圧力がかかると、生の MgO 粉末が抵抗線の周りにしっかりと詰め込まれます。この圧縮には 2 つの理由があります。断熱材として機能して高温になるエアポケットを取り除きます。また、MgO 結晶を並べて熱伝導を良くします。ヒーターが十分にしっかりと詰められていないと、熱がうまく移動しない空きスペースや低密度領域が生じます。-それらの場所はホットスポットになり、ホットスポットによってすべてがすぐに壊れてしまいます。

長いカートリッジ ヒーターでは、圧縮プロセスが非常に重要です。 1200mm ヒーターでは、MgO を端から端まで非常に均一に充填する必要があります。密度が変化すると、抵抗線は熱を適切に除去できなくなります。その部分はワイヤーの他の部分よりも高温になり、酸化プロセスが加速され、最終的にはワイヤーが破損する原因になります。全長に沿って均一な密度を得るために、高品質メーカーは振動パッキンや高圧油圧プレスを使用しています。-安価なヒーターでは、密度の変化を引き起こすより単純な方法が採用されている場合があります。

MgOは水分を吸収するのが好きなので弱いです。粉末は吸湿性があり、空気中の水分を取り込みやすいのです。ヒーターを湿気の多い場所に保管すると、MgO が水を吸収する可能性があります。絶縁体の絶縁耐力は、内部に水が浸入すると大幅に低下します。乾いているときは 1000 ボルトに耐えられるヒーターも、濡れているときはまったく機能しません。新しいヒーターを乾燥した場所に保管する必要があるのはこのためです。また、長期間棚の上に放置されていたヒーターを使用する前に状態調整する必要があるのはこのためです。

コンディショニングは「焼き出し」と呼ばれることが多く、ヒーターの電圧をしばらく下げることです。穏やかな熱により、ヒーターを最大容量までオンにすることなく、MgO 内の水分が除去されます。コンディショニングの一般的な方法は、定格電圧の 20% ～ 30% を 30 ～ 60 分間使用することです。水が蒸発すると、絶縁抵抗は通常の高いレベルに戻ります。この手順を実行しないと、特に何か月も保管されていたヒーターや湿気の多い場所に保管されていたヒーターの場合、初期故障の一般的な原因となります。

MgO自体のグレードも変わる可能性があります。高級 MgO は、圧縮されたときに流れやすくなり、湿気を吸収しにくくする特別な添加物を加えて作られています。-劣化グレードには、異なるサイズの粒子や汚染物質が含まれている可能性があり、充填が不均一になり、熱性能が損なわれる可能性があります。優れた生産者は、使用している MgO のグレードを伝え、その品質についての情報を提供します。この場合、ヒーターの価格の差は、ヒーターの信頼性と寿命に直接関係します。

一部のカートリッジ ヒーターは、非常に高い温度や素早い熱サイクルを必要とする用途向けに、より優れた熱伝導性や機械的強度を備えた変性 MgO 化合物を使用しています。これらの特殊素材はコストが高くなりますが、厳しい状況でもヒーターをより長持ちさせることができます。一方、通常の MgO は、低温および低ワット密度のアプリケーションでは問題なく機能します。

カートリッジ ヒーターが破損し、その故障モードがアースへの短絡である場合、多くの場合 MgO が原因です。吸湿、製造プロセスによる汚染、または機械的応力による破損はすべて、抵抗線からシースまでの導電チャネルを形成する可能性があります。この問題をチェックする従来の方法は、絶縁抵抗を測定するメガーテストによって行われていました。絶縁抵抗が低いヒーターは調整することで修理できるかもしれませんが、過熱や機械的衝撃によって損傷したヒーターは通常修理できません。

MgO の働きを知ることは、同じように見える他のヒーターが数か月で故障するのに、特定のヒーターが何年も長持ちする理由を説明するのに役立ちます。内部の粉末はシースやワイヤと同じくらい重要です。ヒーターは、適切な圧縮、水分管理、および材料グレードのおかげで、毎日その機能を発揮できます。重要な作業用にカートリッジ ヒーターを選択する場合は、MgO の処理と保管の条件について尋ねることをお勧めします。このちょっとした努力で、後で大きなトラブルを避けることができます。たとえ最高のシースと最高の抵抗線であっても、ヒーターに電力が供給される前に損傷した絶縁体を補うことはできません。