Ofentemperaturregelung

Wir haben Erfahrung in der Arbeit mit Elektroöfen, einschließlich Tisch-, Toplader- und Frontladermodellen jeden Alters. Wenn Sie Ihren Ofen entwickeln oder überholen möchten, verfügen wir über das Wissen und die Produkte, um Sie dabei zu unterstützen. Elektroöfen werden häufig in der Keramik/Töpferei, Schmuckherstellung, Metallverarbeitung und Glasherstellung eingesetzt. Hier teilen wir einige der häufig gestellten Fragen, Probleme und Lösungen bei der Arbeit mit Elektroöfen aller Größen.

Wie funktionieren Elektroöfen?

Elektroöfen gibt es in verschiedenen Größen, passend zur Art des zu beladenden Produkts und der verfügbaren Stromversorgung. Alle Öfen benötigen einen Temperaturregler, um eine stabile Innentemperatur aufrechtzuerhalten. Ältere Öfen können analoge Steuerungen, KilnSitter-Kegel und andere grundlegende thermostatische Geräte enthalten. Ein moderner Ofen wird mit einem mikroprozessorgesteuerten Temperaturregler geliefert, der in der Lage ist, einen extrem stabilen Sollwert aufrechtzuerhalten. Weitere typischerweise benötigte elektrische Teile wären Halbleiterrelais, Heizelemente und ein Temperaturfühler/Thermoelement. Hinzu kommen einige wichtige Sicherheitskomponenten, darunter Schutzschalter oder Sicherungen, Trennschalter und Übertemperaturschutzeinrichtungen.

Abbildung 1 – Kleiner Tischofen vor dem Novus N20K48 Upgrade

Es kann ein einzelnes Heizelement oder eine Reihe einzelner Elemente verwendet werden. Die Elemente können für einphasige oder dreiphasige Versorgungen konfiguriert werden. Die Anzahl der Elemente und ihr Widerstand definieren die gesamte KW-Leistung des Ofens.

Wenn sich die Elemente erwärmen, beginnt die Luft im Inneren des Ofens sich zu erwärmen und steigt durch Konvektion auf. Diese Aktion bewirkt, dass die Luft im Ofen zirkuliert. Die Temperatur der Steine steigt auch durch Wärmeleitung von den Elementen. Während des Prozesses beginnen alle Materialien im Ofen, Wärme abzugeben.

Das Funktionsprinzip sollte für den Benutzer normalerweise so einfach wie möglich gehalten werden. Ofen einschalten, Sollwert überprüfen und bei Bedarf ein Programm starten. Der Temperaturregler liest die Innentemperatur und liefert weiterhin Strom an die Elemente, bis der Sollwert erreicht ist. Unterschiedliche Materialien oder Wärmebehandlungen erfordern möglicherweise fortschrittlichere Funktionen, um das gewünschte Endprodukt zu erzielen. Wir empfehlen unsere Modelle N1050 und N20K48 für die meisten Ofenanwendungen, da sie die Rampen- und Halteprogrammierung unterstützen. Obwohl Sie diese Funktion möglicherweise nicht sofort benötigen, ist es ratsam, zukünftige Änderungen der Materialien und Temperaturprofile zu berücksichtigen.

Ein typischer Rampen- und Haltezyklus könnte wie folgt funktionieren:

• Ofen einschalten
• Warten, bis der anfängliche Sollwert erreicht ist
• Eine Programmnummer eingeben
• Programm wird in mehreren Schritten oder Segmenten ausgeführt
• Jedes Segment hat seine eigene Zieltemperatur und Zeitdauer
• Programm endet, Ofen kühlt ab
• Verschiedene Programmnummern repräsentieren alternative Temperaturzyklen

Abbildung 2 – Novus N1050 Autotuning (nachgerüstet am Ofen)

Überlegungen beim Upgrade von Elektroöfen

Es gibt einige wichtige Designüberlegungen, die Ausfallzeiten in der Zukunft vermeiden und einen optimalen Betrieb Ihres Ofens gewährleisten können:

• Platzierung der elektrischen Steuerungen – obwohl einige Öfen über integrierte Steuerungen verfügen, ist es wichtig, die beteiligten Temperaturen und die Art des zu erhitzenden Materials zu berücksichtigen. Bei größeren Öfen bevorzugen wir eine separate elektrische Schalttafel, die vom Ofen getrennt montiert ist. Dies ermöglicht einen guten Zugang zum Steuerungssystem, hilft aber auch, einige der Probleme im Zusammenhang mit Hitze und feinen Partikeln zu vermeiden.
• Komponentenauswahl – wir verkaufen Novus-Steuerungen mit 3 Jahren Garantie. Es gibt viele Anbieter von Temperaturreglern auf dem Markt. Unsere Hauptempfehlung hier ist, eine etablierte Marke zu verwenden, die den CE- oder anderen international anerkannten Standards entspricht. Ein billiger, nicht markengebundener Regler wird nicht viele Jahre lang funktionieren und kann auch zu ernsteren Problemen führen. Die Investition ist gering, unser N1050-PR kostet unter 100,00 £ + MwSt. und verfügt über Rampen- & Halteprogrammierung.
• Halbleiterrelais – SSRs sind ein wichtiger Bestandteil des Prozesses, da sie vom Regler geschaltet werden, um die Elemente mit Strom zu versorgen. Dieses Schalten kann sehr schnell erfolgen, um sicherzustellen, dass die Temperatur nicht überschreitet. Die PID-Temperaturregelung wird an anderer Stelle ausführlich behandelt, aber die Rolle des SSR sollte nicht vernachlässigt werden. SSRs erzeugen Wärme und sind die häufigste Ursache für Ausfälle bei den von uns betreuten Pulverbeschichtungsöfen. Wenn die SSRs entsprechend dimensioniert, installiert und belüftet wurden, können Sie sehr wenige Probleme erwarten. Lesen Sie weiter, um einige unserer Tipps für einen erfolgreichen Ofenbau zu erhalten.
• Bewertung von Kabeln und Komponenten – es ist entscheidend, dass der Kabeltyp und die Strombelastbarkeit angemessen sind. Dies gilt für alle internen Verbindungen sowie für die Hauptversorgung des Ofens. Die Verwendung von Leitungsschutzschaltern und Sicherungen ist nur wirksam, wenn einige grundlegende Berechnungen basierend auf den Elementgrößen durchgeführt wurden.
• Thermoelementtyp-Auswahl ist wichtig – bestimmte Temperaturbereiche passen zu verschiedenen Thermoelementtypen. Denken Sie an die maximale Temperatur, bei der Sie den Ofen betreiben möchten, und stellen Sie sicher, dass das Thermoelement geeignet ist.
• Denken Sie an die Sicherheit – es gibt einige grundlegende Fragen, die potenzielle Gefahren vermeiden können, wie zum Beispiel: Sind alle Materialien für die beteiligte Temperatur mit einem Sicherheitsspielraum geeignet? Was passiert, wenn die Temperaturregelung ausfällt und der Ofen überhitzt? Was passiert, wenn ein Element oder SSR ausfällt? Wir empfehlen auch die Verwendung einer geeigneten Belüftung, um eventuell entstehende Dämpfe zu beseitigen.

Abbildung 3 – Größerer Frontlader-Ofen vor dem N20K48 Upgrade

Auf dem obigen Bild sind die zusätzlichen Maßnahmen eines dedizierten zusätzlichen Reglers für die Übertemperaturüberwachung und des Türgrenzschalters zu beachten. Der Türschalter unterbricht die Stromversorgung der Elemente, um sicherzustellen, dass der Ofen nur bei geschlossener Tür betrieben wird.

Tipps zur Modernisierung von Elektroöfen

Beim Bau eines neuen Ofens gibt es viele mechanische Designüberlegungen. Hier teilen wir unsere besten Tipps für das elektrische Design, die auf neue oder alte Öfen angewendet werden können, die einer Überholung unterzogen werden.

1. Erstellen Sie ein dediziertes Schaltgehäuse zur Unterbringung des Temperaturreglers, des Halbleiterrelais und anderer elektrischer Komponenten. Dieses Gehäuse sollte einen einzigen elektrischen Trennpunkt für den Ofen aufweisen. Wenn dies nicht möglich ist, verwenden Sie eine hochwertige Isolierung und Luftspalte, um sicherzustellen, dass die elektrischen Steuerungen nicht überhitzen.
2. Stellen Sie sicher, dass alle Kabel für die erforderlichen elektrischen Lasten entsprechend dimensioniert und für die Temperaturen, denen sie ausgesetzt werden, vom richtigen Typ sind.
3. Wählen Sie Markenkomponenten, sie müssen nicht High-End oder eine führende Marke sein. Aber wenn Ihr Ofen zuverlässig sein soll, müssen Sie eine bescheidene Investition tätigen.
4. Leiten Sie die Wärme von SSRs ab. Überprüfen Sie, ob sie für die elektrische Last überdimensioniert sind, und montieren Sie sie mit Wärmeleitpaste an einem Kühlkörper. Ein 40A SSR bei voller Last ohne Kühlkörper zu betreiben, ist ein Rezept für eine Katastrophe.
5. Bringen Sie eine Übertemperatursicherung an. Dies kann ein mechanisches oder elektrisches Gerät sein, das die Stromversorgung der Elemente unterbricht, falls eine maximale Temperatur erreicht wird. Dies sollte unabhängig vom Haupttemperaturregler funktionieren.
6. Konsultieren Sie Fachleute. Wenn Sie sich unsicher sind, wie die Ofensteuerungen zu verdrahten sind, sprechen Sie uns an oder suchen Sie einen Elektriker, der Ihnen helfen kann. Wir haben eigene Beispiel-Schaltpläne, die als Ausgangspunkt bei der Planung eines Neubaus oder modifizierter Steuerungen verwendet werden können.

Abbildung 4 – Novus N1050 für Kunden vorverdrahtet

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Wir führen ein vollständiges Sortiment an PID-Temperaturreglern und Halbleiterrelais, die für Ofen-Upgrades geeignet sind, einschließlich der oben genannten fortschrittlichen Modelle.

Verwandte Lektüre

Siehe auch Temperaturregelung für Pulverbeschichtungsöfen, PID-Temperatursicherheit und Fehlerbehebung.