Ofentemperaturregelung

Wir sind erfahren in der Arbeit mit elektrischen Öfen, einschließlich Tisch-, Toplader- und Frontladermodellen aller Altersgruppen. Wenn Sie Ihren Ofen entwickeln oder überholen möchten, verfügen wir über das Wissen und die Produkte, um Sie 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 eine Temperaturregelung, um eine stabile Innentemperatur aufrechtzuerhalten. Ältere Öfen können analoge Steuerungen, KilnSitter-Kegel und andere grundlegende thermostatische Geräte enthalten. Ein moderner Ofen wird mit einem mikroprozessorgestützten 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 wie Schutzschalter oder Sicherungen, Trennschalter und Übertemperatursicherungen.

Abbildung 1 – Kleiner Tischofen vor dem Upgrade auf Novus N20K48

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 bestimmen die gesamte KW-Leistung des Ofens.

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

Das Funktionsprinzip für den Benutzer sollte normalerweise so einfach wie möglich gehalten werden. Schalten Sie den Ofen ein, überprüfen Sie den Sollwert und führen Sie gegebenenfalls ein Programm aus. Der Temperaturregler liest die Innentemperatur und liefert weiterhin Strom an die Elemente, bis der Sollwert erreicht ist. Verschiedene Materialien oder Wärmebehandlungen erfordern möglicherweise fortgeschrittenere 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. Auch wenn Sie diese Funktion nicht sofort benötigen, ist es ratsam, zukünftige Änderungen an Materialien und Temperaturprofilen zu berücksichtigen.

Ein typischer Rampen- und Haltezyklus könnte wie folgt funktionieren:

Ofen einschalten
Warten, bis der anfängliche Sollwert erreicht ist
Eine Programmnummer eingeben
Das Programm läuft durch eine Reihe von Schritten oder Segmenten ab
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 zukünftige Ausfallzeiten vermeiden und einen optimalen Betrieb Ihres Ofens gewährleisten können:

Positionierung der elektrischen Steuerungen – obwohl einige Öfen eingebaute Steuerungen haben, ist es wichtig, die beteiligten Temperaturen und die Art des zu erhitzenden Materials zu berücksichtigen. Für größere Öfen bevorzugen wir ein separates, spezielles Schaltschrank, der separat vom Ofen montiert ist. Dies ermöglicht einen guten Zugang zum Steuersystem, hilft aber, einige der Probleme zu vermeiden, die mit Hitze und Feinstaub verbunden sind.
Wahl der Komponenten – wir verkaufen Novus-Steuerungen mit einer 3-Jahres-Garantie. Es gibt viele Anbieter von Temperaturreglern auf dem Markt. Unsere wichtigste Empfehlung hier ist, eine etablierte Marke zu verwenden, die CE oder andere international anerkannte Standards erfüllt. Ein billiger, unbranded Regler wird nicht viele Jahre lang funktionieren und kann auch zu ernsteren Problemen führen. Die Investition hier ist gering, unser N1050-PR kostet unter 100,00 £ + MwSt. und verfügt über Rampen- und Halteprogrammfunktionen.
Solid State Relais – SSRs sind ein wichtiger Teil 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 Hauptursache für Ausfälle bei den Pulverbeschichtungsöfen, die wir sehen. Wenn die SSRs entsprechend dimensioniert, installiert und belüftet wurden, können Sie mit sehr wenigen Problemen rechnen. Lesen Sie weiter, um einige unserer Tipps für einen erfolgreichen Ofenbau zu erfahren.
Bemessung von Kabeln und Komponenten – es ist entscheidend, die Kabelart und den Stromwert zu berücksichtigen, die angemessen sind. Dies gilt für alle internen Verbindungen sowie für die Hauptversorgung des Ofens. Der Einsatz von Leitungsschutzschaltern und Sicherungen ist nur wirksam, wenn grundlegende Berechnungen auf der Grundlage der Elementgrößen durchgeführt wurden.
Die Auswahl des Thermoelementtyps ist wichtig – bestimmte Temperaturbereiche passen zu verschiedenen Thermoelementtypen. Berücksichtigen Sie 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 abzuführen.

Abbildung 3 – Großer Frontladerofen vor dem N20K48-Upgrade

Auf dem obigen Bild sind die zusätzlichen Maßnahmen eines dedizierten zusätzlichen Controllers zur Übertemperaturüberwachung und des Türgrenzschalters zu beachten. Der Türschalter unterbricht die Stromzufuhr zu den Heizelementen, um sicherzustellen, dass der Ofen nur bei geschlossener Tür betrieben wird.

Tipps zur Aufrüstung 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 Renovierung unterzogen werden.

Bauen Sie ein spezielles Elektroschrank, um den Temperaturregler, das Halbleiterrelais und andere elektrische Komponenten unterzubringen. Dieses Gehäuse sollte eine einzige elektrische Trennstelle für den Ofen haben. Wenn dies nicht möglich ist, verwenden Sie eine hochwertige Isolierung und einen Luftspalt, um sicherzustellen, dass die elektrischen Steuerungen nicht überhitzen.
Stellen Sie sicher, dass alle Kabel für die erforderlichen elektrischen Lasten ausreichend dimensioniert sind und den richtigen Typ für die Temperaturen aufweisen, denen sie ausgesetzt werden.
Wählen Sie Markenkomponenten, sie müssen nicht High-End oder führende Marken sein. Aber wenn Ihr Ofen zuverlässig sein soll, müssen Sie eine bescheidene Investition tätigen.
Leiten Sie die Wärme von SSRs ab. Stellen Sie sicher, dass sie für die elektrische Last überdimensioniert sind und mit Wärmeleitpaste auf einen Kühlkörper montiert sind. Ein 40A SSR bei Volllast ohne Kühlkörper zu betreiben, ist ein Rezept für eine Katastrophe.
Installieren Sie eine Übertemperatursicherung. Dies kann ein mechanisches oder elektrisches Gerät sein, das die Zufuhr zu den Elementen unterbricht, falls eine maximale Temperatur erreicht wird. Dies sollte unabhängig vom Haupttemperaturregler funktionieren.
Konsultieren Sie Fachleute. Wenn Sie unsicher sind, wie die Ofensteuerungen verdrahtet werden sollen, sprechen Sie mit uns oder suchen Sie einen Elektriker, der Ihnen helfen kann. Wir haben unsere eigenen Beispielverdrahtungspläne, die als Ausgangspunkt für die Planung eines Neubaus oder modifizierter Steuerungen verwendet werden können.

Abbildung 4 – Novus N1050 vorverdrahtet für Kunden