Bir PFA Isıtıcının Topraklama Arızası Kesicisinin Deiyonize Su için Neden 30mA'dan Daha Düşük Bir Açma Eşiği Olmalı?

Deiyonize (DI) su, musluk suyu için 500-1.000 µS/cm'ye kıyasla,-tipik olarak 0,1-10 µS/cm gibi çok düşük bir elektrik iletkenliğine sahiptir. PFA kılıfı tehlikeye girdiğinde ve ısıtma elemanı DI suyuna temas ettiğinde oluşan topraklama arızası, DI suyunun yüksek direncinden dolayı musluk suyuna göre çok daha küçük bir kaçak akıma neden olur. Normal bir 30 mA GFCI (topraklama hatası devre kesicisi), DI sudan gelen sızıntı yalnızca 5-15 mA olabileceğinden (30 mA eşiğini geçemeyecek kadar düşük) tetiklemeyebilir. Isıtıcı hala gizli bir arızayla çalışıyor ve metal çekirdek haftalar veya aylar içinde giderek paslanıyor. Sonunda korozyon ürünleri iletken bir kanal oluşturabilir veya çekirdek açılmayabilir, ancak gecikme banyonun kirlenmesine neden olur. DI su sistemleri için GFCI hatası 30 mA değil 5-10 mA olmalıdır. Bazı ülkeler, ekipmanın korunması için yüksek dirençli sıvılarda 5 mA'ya izin verir.

DI Suda Kaçak Akım ve İletkenlik
Açıkta kalan bir ısıtma elemanından (120 VAC) DI su yoluyla toprağa giden kaçak akım I=V / R ile verilir; burada R, su kanalının direncidir. Direnç R=ρ × L / A Burada ρ=özdirenç (Ω·cm) L=yol uzunluğu (cm) A=çapraz-kesit alanı (cm2) ρ=1 MΩ-cm (1,000,000 Ω-cm) L=10 cm olan DI su için A=1 cm2 R=1,000,000 x 10 / 1=10,000,000 Ω Kaçak akım I=120 / 10,000,000=0.012 mA-herhangi bir eşiğin çok altında. Ancak açık alan daha büyükse (A=100 cm2 ) ve rota daha kısaysa (L=1 cm), R=1,000,000 x 1 / 100=10,000 Ohm I=120 / 10,000=12 mA. Bu 5 mA'dan fazla ancak 30 mA'dan azdır. 30 mA'lık bir GFCI 200 ila 300 ms içinde tetikleme yapmaz, ancak 5 mA'lık bir GFCI tetiklenir.

Isıtıcı göbeği korozyona uğradıkça metal iyonları (nikel, demir, krom) DI suyun içinde çözünerek iletkenliği artırır. 12 mA'da başlayan küçük bir arıza, 24 ila 48 saat içinde 30 mA'ya yükselebilir. Bu süre zarfında ısıtıcı açık kalır ve DI suyu metal iyonlarıyla kirlenir. Pbb miktarlarındaki metal iyonları bile yarı iletken veya farmasötik DI sistemlerindeki ürünü tahrip edebilir. 5 mA'lık bir GFCI, arıza çok büyük hale gelmeden önce alarm vererek kirliliği en aza indirir.

DI Su GFCI Açma Eşiği Karşılaştırması
Su Tipi İletkenlik (μS/cm)Küçük Arızadan Gelen Tipik Kaçak Akım (mA) 30 mA GFCI Hatası? 10 mA GFCI Hatası? 5 mA GFCI Hatası?Tespit Edilmeyen Arıza Riski
Musluk suyu 500 50-200 Evet (hemen) Evet Evet Düşük
RO suyu 10-50 10-50 Bazen (marjinal) Evet (çoğu durumda) Evet Orta
DI water (1 MΩ·cm) 1 1-15 Rare (only huge faults) Sometimes Yes (for faults >5 mA) Yüksek, 30 mA Ultra-saf DI (18 MΩ·cm) ile 0.055 0.1-2 Hayır Hayır (hatalar)<10 mA) No (faults <5 mA) Very high (GFCI may never trip)
Ultra-Saf DI için Özel Hususlar
Ultra-saf DI sudaki (yarı iletken fabrikalarda kullanıldığı gibi 18 MΩ·cm) ısıtıcı kusurlarından kaynaklanan sızıntı akımları tipik olarak<1 mA. "30 mA or 5 mA GFCI's will not trip." For such systems the heater has to be developed with numerous barriers (e.g. double PFA sheaths) or with a different heating mechanism (e.g. in-line quartz heater). Some facilities employ insulation resistance monitoring (IRM) instead of GFCI: the system continually measures resistance between the heating element and earth ground. If the resistance is below a certain threshold (e.g. 10 MΩ for ultra-pure DI), an alarm is raised. IRM can detect GFC issues that would never trip a GFCI because the leakage current is too low (0.5 mA at 120 V through 240 kΩ? Wait: I=120/10e6=0.012 mA). Actually, at 10 MΩ you get 0.012 mA that the IRM can detect but the GFCI cannot. 1–10 MΩ IRM thresholds are utilised.

Çoğu DI su sisteminin (-yarı iletken olmayan) direnci 0,5–5 MΩ·cm'dir ve 5–10 mA GFCI'ler kullanılır. Yarı iletken ultra-saf DI için IRM (1-10 MΩ'da alarm) + çift bariyer yapısını kullanın.

Kurallar ve yargı bölgelerine etkileri
NEC (NFPA 70) 3. Madde 426, kurulu elektrikli ısıtma ekipmanı için toprak arızasının önlenmesini gerektirir. Personel güvenliği açısından dalgıç ısıtıcıların maksimum açma ayarı 30 mA'dır. Ancak 427. madde, personelin korunmasının ana öncelik olmadığı durumlarda (örneğin, kullanıcı temasının olmadığı erişilebilir alanlardaki ısıtıcılar) ekipman koruması için daha düşük eşik değerleri (5 mA'ya kadar) öngörmektedir. DI su sistemleri için, 5 ila 10 mA tetikleme eşiğiyle "ekipman koruması GFCI"yı belirtin. Bazı yargı bölgelerinde iletkenliği 100 mikrosiemens/cm'den az olan sudaki herhangi bir ısıtıcı için 5 mA GFCI gerekir. "Yerel kodları kontrol edin.

Mevcut DI su tanklarının yenilenmesi için 30 mA GFCI yerine 5 mA GFCI kullanın. Üniteler değiştirilebilir (aynı form faktörü) ve maliyeti 50 ila 100 ABD Doları arasındadır; bu, tek bir kirlenme oluşumunun maliyetinden önemli ölçüde daha düşüktür.

Alan Örneği
Yarı iletken bir fabrikanın DI su parlatma döngüsündeki PFA ısıtıcıları için 30 mA GFCI'ler kullanıldı. 3 ısıtıcıda 2 yıl boyunca 30 mA GFCI'leri tetiklemeyen küçük toprak arızaları (kaçak akım 10-20 mA) oluştu. Operatörler tarafından rapor edilen alarm yok. Metal iyonları (demir, nikel) DI suya sızarak direnci 18 MΩ*cm'den 2 MΩ*cm'ye çıkardı ve bir grup levhayı kirletti. Fabrika 5 mA GFCI'ye geçti. Daha sonra ısıtıcı arızaları 5 mA'de hızla tetiklendi ve kirlilik önemsiz seviyelere indirildi. Fabrika ayrıca son derece saf döngüler için 10 MΩ uyarı eşiğine sahip IRM'yi de içeriyordu.

Sonuç: DI Su için 5-10 mA GFCI
The poor conductivity of deionised water restricts ground fault currents to 5 to 20 mA for normal breach sizes. A 30 mA GFCI may not trip, and the heater continues to run with an undetected fault, which can corrode the core and contaminate the bath. For DI water systems (0.5 to 5 MΩ·cm resistivity) provide a GFCI with a 5 to 10 mA trip point . For ultra-pure DI water (>10 MΩ-cm) GFCI'yı değil yalıtım direnci izlemeyi kullanır. 5 mA GFCI'nin maliyeti, kirlenme maliyetiyle karşılaştırıldığında oldukça düşüktür. DI su hizmeti için 30 mA GFCI'lı bir PFA ısıtıcısı göndermeyin. Daha düşük: Erken yolculuk yapın, sık sık yolculuk yapın. Banyoyu Koruyun Ürünü Koruyun.