Construcción de un horno con más de un termopar para una medición precisa de la temperatura

Soy estudiante de ingeniería mecánica. Estoy en el proceso de hacer un equipo de calefacción de propósito especial. Podría considerarse como un horno de resistencia eléctrica trifásico.

Quiero que la temperatura en la cámara sea uniforme, por lo que quiero colocar tres termopares tipo K para alimentar a un controlador de temperatura-contactor configurado para controlar la temperatura.

Anteriormente construí un horno de resistencia eléctrica de 2 kW pero con una sola configuración de termopar y controlador-contactor.

¿Cómo puedo tener más de un termopar para controlar la temperatura en la máquina?

Editar 1. El propósito es calentar metal. Según mi cálculo, consumiría 36 kW de electricidad. Según los comentarios y las respuestas, planeo dividir los serpentines de calentamiento en tres secciones separadas con termopares independientes y configuración del controlador, donde cada sección se conectará como un calentador trifásico independiente.

¿Funcionaría este diseño?

Si solo tiene un elemento calefactor, combine las 3 lecturas de alguna manera; promedio, máximo, mínimo, etc. Si tiene varios elementos calefactores, asigne cada termopar al control de su elemento calefactor más cercano.
¿Cómo garantizarán varios termopares un calor uniforme?
Atul, ¿cuál es el objeto objetivo, el material, la solución o lo que sea que estás calentando?
@AJN gracias por tu aporte. He editado la pregunta basándome en tu sugerencia.
Entonces, un elemento de 2kW entrega 36kW. ¿Has mezclado tus unidades?
Si el sensor vio temperatura no uniforme. ¿Qué harás entonces?

Respuestas (4)

Para uniformidad, debe REVOLVER el aire dentro del horno.

Medir con 3 termopares no hace nada para asegurar la uniformidad.

He trabajado con personas que diseñan/prueban sensores de temperatura de silicio. Los baños de aceite se agitan siempre.

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Tenga cuidado con cambiar abruptamente 36,000 vatios. La energía almacenada en las líneas eléctricas causará ARCOS en cualquier punto de contacto en los relés, o voltajes de unión altos (destructivos) en FETS o bipolares o SCR.

A 36 kW, probablemente obtendrá una transferencia de calor principalmente radiante. En ese punto, la uniformidad es mucho más complicada.

Le sugiero que no use controladores separados para cada fase, sino que encienda/apague los tres calentadores al mismo tiempo usando un contactor trifásico y un disyuntor de protección trifásico. Las altas cargas desequilibradas en la red trifásica pueden causar varios problemas.

Estoy planeando dividir las bobinas de calefacción en tres secciones separadas con termopares independientes y configuración del controlador, donde cada sección estaría conectada como un calentador trifásico independiente.

¿Funcionaría este diseño?

Probablemente.

Habrá transferencia de calor (¿principalmente radiante?) entre los calentadores y la pieza de trabajo, y transferencia de calor por conducción dentro de la pieza de trabajo. Esto conducirá a una conversación cruzada entre las zonas: cuando intente calentar el "lado izquierdo" de la pieza de trabajo, parte de ese calor terminará en el "lado derecho". Eso significa que mientras su controlador PID para el "lado derecho" está tratando de hacer una cosa, el calor del "lado izquierdo" podría estar haciendo que suceda otra cosa.

Esto podría conducir a un desorden caótico, pero lo más probable es que siempre que ajuste sus PID para que estén demasiado amortiguados y no intente hacer cambios rápidos en la temperatura, estará bien.

Aunque tenga cuidado: optimizar la geometría del calentador para calentar su pieza de trabajo de manera uniforme es un tema completamente diferente. (Suponiendo principalmente transferencia de calor radiante).

Solo una nota sobre los elementos trifásicos. Unos como el carburo de silicio pueden cambiar su resistencia a medida que envejecen. Sugeriría conectar los elementos en estrella, con el punto de estrella aislado del neutro. De esa manera, el potencial del punto estrella puede cambiar, para darle al elemento de mayor resistencia un poco más de voltaje y a los otros un poco menos, para reducir el desequilibrio de energía. Si está utilizando un control de tiristores, deberá decirle al proveedor qué elemento de conexión es (neutral conectado o sin neutro). El tiempo de SCR se establece diferente para cada uno.