สายเคเบิลทำความร้อนที่ควบคุมตนเองจะปรับพลังงานโดยอัตโนมัติได้อย่างไร?

การรักษาอุณหภูมิที่สอดคล้องกันและป้องกันความเสียหายจากการแช่แข็งในท่อเรือและพื้นผิวเป็นความท้าทายที่สำคัญในหลายอุตสาหกรรม สายเคเบิลทำความร้อนแบบ wattage คงที่แบบดั้งเดิมให้วิธีแก้ปัญหา แต่มักจะขาดประสิทธิภาพและสามารถก่อให้เกิดความเสี่ยงสูงเกินไปหากไม่ได้รับการจัดการอย่างพิถีพิถัน นี่คือที่ที่สายเคเบิลทำความร้อนที่ควบคุมตนเองนำเสนอข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีที่สำคัญ ความสามารถของพวกเขาในการปรับเอาต์พุตความร้อนโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องควบคุมภายนอกเป็นคุณสมบัติหลักที่ทำให้มั่นใจได้ว่าทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

องค์ประกอบหลัก: เมทริกซ์โพลิเมอร์นำไฟฟ้า
การควบคุมพลังงานอัตโนมัติของสายเคเบิลทำความร้อนที่ควบคุมตนเองนั้นไม่สามารถทำได้ผ่านวงจรหรือเซ็นเซอร์ดิจิตอลที่ซับซ้อน แต่เป็นคุณสมบัติที่แท้จริงขององค์ประกอบความร้อนหลักของสายเคเบิล: แกนโพลีเมอร์นำไฟฟ้าที่เป็นตัวนำ โดยทั่วไปแล้วแกนกลางนี้จะถูกอัดแน่นระหว่างสายรถบัสสองเส้นคู่ขนานซึ่งมีกระแสไฟฟ้า

พอลิเมอร์นี้เป็นวัสดุคอมโพสิตซึ่งมักจะขึ้นอยู่กับโพลีโอเลฟินที่เต็มไปด้วยอนุภาคนำไฟฟ้าที่กระจายอย่างประณีตซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนแบล็ก ในสถานะเริ่มต้นเมทริกซ์นี้ได้รับการออกแบบให้มีความต้านทานไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจง เมื่อมีการใช้ศักยภาพทางไฟฟ้าทั่วทั้งสองสายรถบัสกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครือข่ายนำไฟฟ้านี้สร้างความร้อนเนื่องจากความต้านทานโดยธรรมชาติของวัสดุ (Joule Heating)

หลักการของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC)
แกนพอลิเมอร์แสดงผลสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกที่แข็งแกร่ง (PTC) นี่คือหลักการทางวิทยาศาสตร์วัสดุพื้นฐานที่ความต้านทานไฟฟ้าของสารเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

นี่คือกระบวนการทีละขั้นตอนว่าสิ่งนี้นำไปสู่การควบคุมอัตโนมัติอย่างไร:

ที่อุณหภูมิต่ำ (เริ่มต้น): เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมโดยรอบต่ำพอลิเมอร์แกนอยู่ในสถานะหดตัว อนุภาคคาร์บอนภายในแกนกลางก่อให้เกิดเส้นทางที่มีความหนาแน่นและต่อเนื่องจำนวนมาก สิ่งนี้จะสร้างเครือข่ายความต้านทานต่ำระหว่างสายไฟบัสทำให้กระแสการไหลเข้าสูงของการไหลสูง ดังนั้นสายเคเบิลจะสร้างเอาต์พุตพลังงานสูงเพื่ออุ่นท่อหรือพื้นผิวอย่างรวดเร็ว

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น: ความร้อนที่เกิดจากสายเคเบิลทำให้วัสดุฐานโพลีเมอร์ขยายตัว การขยายตัวทางความร้อนนี้ยืดตัวและขัดขวางเส้นทางการนำไฟฟ้า จำนวนการเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคคาร์บอนลดลงเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของแกน

ที่อุณหภูมิเป้าหมาย (สมดุล): เมื่อความต้านทานเพิ่มขึ้นการไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างสายไฟจะลดลงตามธรรมชาติ การลดลงของกระแสไฟฟ้านำไปสู่การลดลงของความร้อนที่ลดลง ระบบถึงสมดุลความร้อนซึ่งสายเคเบิลสร้างความร้อนเพียงพอที่จะชดเชยการสูญเสียความร้อนต่อสิ่งแวดล้อมรักษาอุณหภูมิคงที่โดยไม่ต้องมีความร้อนสูงเกินไป

การตอบสนองต่อการระบายความร้อน: หากอุณหภูมิโดยรอบลดลงอีกครั้งเช่นเนื่องจากร่างเย็นฉับพลันหรืออุณหภูมิของของเหลวในกระบวนการลดลง - แกนพอลิเมอร์เย็นลงและสัญญา อนุภาคนำไฟฟ้าจะสร้างเส้นทางที่มากขึ้นความต้านทานลดลงและสายเคเบิลจะเพิ่มความร้อนโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องแทรกแซงจากภายนอก

ลูปข้อเสนอแนะนี้ต่อเนื่องทันทีและมีการแปล กฎระเบียบที่เกิดขึ้นในทุกจุดตามความยาวของสายเคเบิล ส่วนที่สัมผัสกับสายลมเย็นจะส่งออกความร้อนมากขึ้นในขณะที่ส่วนในตำแหน่งที่อบอุ่นหรือฝังอยู่ในฉนวนกันความร้อนจะส่งออกน้อยลง การควบคุมที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นนี้เป็นประโยชน์หลักที่สายเคเบิลพลังงานคงที่ไม่สามารถเสนอได้

ส่วนประกอบของระบบและการออกแบบ
ในขณะที่แกนพอลิเมอร์เป็น "สมอง" ของการทำงานระบบสายเคเบิลความร้อนที่ควบคุมตัวเองได้อย่างสมบูรณ์รวมถึงส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ :

สายรถบัส: โดยทั่วไปแล้วทองแดงสายไฟเหล่านี้จะมีกระแสไฟฟ้าเต็มรูปแบบและวิ่งขนานไปกับแกนพอลิเมอร์

ฉนวนกันความร้อนภายใน: เลเยอร์ที่ปกป้องแกนหลักและสายรถบัส

การถักเปียเมทัลลิก/โล่: ให้การป้องกันเชิงกลและเป็นเส้นทางพื้นดินเพื่อความปลอดภัย

แจ็คเก็ตด้านนอก: ชั้นที่ยากลำบาก, สารเคมีและชั้นทนยูวีที่ปกป้องการชุมนุมทั้งหมดจากความเสียหายด้านสิ่งแวดล้อม

ข้อดีของกลไกการควบคุมตนเอง
การปรับพลังงานอัตโนมัติที่มีอยู่ในสายเคเบิลความร้อนที่ควบคุมตนเองให้ประโยชน์ที่เป็นรูปธรรมหลายประการ:

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: พลังงานจะใช้เฉพาะในที่และเวลาที่จำเป็นต้องใช้ความร้อนกำจัดของเสียพลังงานที่เกี่ยวข้องกับความร้อนสูงเกินไป

การป้องกันความร้อนสูงเกินไป: สายเคเบิล จำกัด อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุดโดยเนื้อแท้ทำให้ปลอดภัยที่จะใช้กับวัสดุที่บอบบางและลดความเสี่ยงจากไฟไหม้แม้ในพื้นที่ที่ทับซ้อนกัน

การออกแบบและการควบคุมที่ง่ายขึ้น: ความจำเป็นสำหรับเทอร์โมสตัทที่ซับซ้อนหรือแผงควบคุมมักจะลดลงหรือกำจัดลดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและการบำรุงรักษา สามารถใช้วงจรเดียวสำหรับการใช้งานที่มีเงื่อนไขการสูญเสียความร้อนที่แตกต่างกัน

การควบคุมพลังงานอัตโนมัติของสายเคเบิลทำความร้อนที่ควบคุมตนเองเป็นการประยุกต์ใช้วัสดุวิทยาศาสตร์วัสดุที่หรูหรา เอฟเฟกต์ PTC ภายในแกนโพลีเมอร์นำไฟฟ้าสร้างระบบตอบรับที่แท้จริงและตอบสนองสูง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการจัดการความร้อนที่แม่นยำเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการปฏิบัติงานทำให้สายเคเบิลทำความร้อนที่ควบคุมตนเองเป็นวิธีแก้ปัญหาที่แข็งแกร่งสำหรับการป้องกันการแช่แข็งและการบำรุงรักษาอุณหภูมิที่หลากหลาย