Mengapakah Pengganggu Sesar Tanah untuk Pemanas PFA Perlu Mempunyai Ambang Perjalanan Lebih Rendah Daripada 30mA untuk Air Nyahion?

Air ternyahiion (DI) mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat rendah-biasanya 0.1-10 µS/cm, berbanding dengan 500-1,000 µS/cm untuk air paip. Kerosakan tanah apabila sarung PFA terjejas dan elemen pemanas menyentuh air DI mengakibatkan arus kebocoran yang jauh lebih kecil daripada air paip, disebabkan oleh rintangan air DI yang tinggi. GFCI 30 mA biasa (pengganggu litar kerosakan tanah) mungkin tidak mencetuskan kerana kebocoran melalui air DI mungkin hanya 5-15 mA-terlalu rendah untuk melepasi ambang 30 mA. Pemanas masih berfungsi dengan kerosakan terpendam dan teras logam semakin menghakis selama beberapa minggu atau bulan. Akhirnya produk kakisan boleh membentuk saluran konduktif atau teras mungkin gagal terbuka, tetapi kelewatan membenarkan pencemaran mandian. Perjalanan GFCI untuk sistem air DI hendaklah 5-10 mA, bukan 30 mA. Sesetengah negara membenarkan 5 mA dalam cecair kerintangan tinggi untuk perlindungan peralatan.

Arus Kebocoran dan Kekonduksian dalam Air DI
Arus bocor ke tanah melalui air DI daripada elemen pemanas terdedah (120 VAC) diberikan oleh I=V / R, di mana R ialah rintangan saluran air. Rintangan R=ρ × L / A Di mana ρ=kerintangan (Ω·cm) L=panjang laluan (cm) A=luas keratan-luas keratan (cm 2) Untuk air DI dengan ρ=1 MΩ-cm (1,000}Ω}{04}cm (1,000}Ω}{04}=1 cm2 R=1,000,000 x 10 / 1=10,000,000 Ω Arus bocor I=120 / 10,000,000=0.012 mA-jauh di bawah sebarang ambang. Tetapi jika kawasan terbuka lebih besar (A=100 cm 2 ) dan laluannya lebih pendek (L=1 cm), R=1,000,000 x 1 / 100=10,000 Ohm I=120 / 10,000=12 mA. Ini lebih daripada 5 mA tetapi kurang daripada 30 mA. GFCI 30 mA tidak akan tersandung, tetapi GFCI 5 mA akan, dalam 200 hingga 300 ms.

Apabila teras pemanas menghakis ion logam (nikel, besi, kromium) larut ke dalam air DI meningkatkan kekonduksian. Kecacatan kecil yang bermula pada 12 mA boleh meningkat kepada 30 mA dalam 24 hingga 48 jam. Pemanas kekal dalam tempoh ini dan air DI tercemar dengan ion logam. Malah jumlah ppb ion logam boleh memusnahkan produk dalam sistem DI semikonduktor atau farmaseutikal. GFCI 5 mA akan tersandung sebelum kerosakan terlalu besar, meminimumkan pencemaran.

Perbandingan Ambang Perjalanan GFCI Air DI
Kekonduksian Jenis Air (µS/cm) Arus Kebocoran Biasa daripada Sesar Kecil (mA) 30 mA Perjalanan GFCI? Perjalanan GFCI 10 mA? Perjalanan GFCI 5 mA? Risiko Kesalahan Tidak Dikesan
Air paip 500 50-200 Ya (segera) Ya Ya Rendah
Air RO 10-50 10-50 Kadangkala (marginal) Ya (kebanyakan kes) Ya Sederhana
DI water (1 MΩ·cm) 1 1-15 Rare (only huge faults) Sometimes Yes (for faults >5 mA) Tinggi dengan 30 mA Ultra-DI tulen (18 MΩ·cm) 0.055 0.1-2 Tidak Tidak (kesalahan<10 mA) No (faults <5 mA) Very high (GFCI may never trip)
Pertimbangan Khas untuk Ultra-DI
Arus kebocoran daripada kecacatan pemanas dalam air DI ultra-tulen (18 MΩ·cm, seperti yang digunakan dalam fabrik semikonduktor) biasanya<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.

Kerintangan bagi kebanyakan sistem air DI (bukan-semikonduktor) ialah 0.5–5 MΩ·cm dan 5–10 mA GFCI digunakan. Untuk DI ultra-tulen semikonduktor, gunakan IRM (penggera pada 1-10 MΩ) + pembinaan penghalang berganda.

Kod dan implikasi untuk bidang kuasa
NEC (NFPA 70) 3. Perkara 426 memerlukan pencegahan kerosakan tanah untuk peralatan pemanas elektrik yang dipasang. Tetapan perjalanan maksimum untuk pemanas tenggelam untuk keselamatan kakitangan ialah 30 mA. Walau bagaimanapun, artikel 427 memperuntukkan ambang yang lebih rendah (sehingga 5 mA) untuk perlindungan peralatan apabila perlindungan kakitangan bukan keutamaan utama (cth pemanas di kawasan yang boleh diakses di mana tiada sentuhan pengguna). Untuk sistem air DI, nyatakan "GFCI perlindungan peralatan" dengan ambang perjalanan 5 hingga 10 mA. Sesetengah bidang kuasa memerlukan GFCI 5 mA untuk mana-mana pemanas dalam air yang mempunyai kekonduksian kurang daripada 100 mikrosiemen/cm. "Semak kod tempatan.

Untuk memasang semula tangki air DI sedia ada gunakan 5 mA GFCI dan bukannya 30 mA GFCI Unit boleh diganti (faktor bentuk yang sama) dan kos $50–$100, jauh lebih rendah daripada kos satu kejadian pencemaran.

Contoh Medan
30 mA GFCI telah digunakan untuk pemanas PFA dalam gelung penggilap air DI fab semikonduktor. 3 pemanas menghasilkan kerosakan tanah kecil (kebocoran semasa 10-20 mA) selama 2 tahun yang tidak menghalang GFCI 30 mA. Tiada penggera dilaporkan oleh pengendali. Ion logam (besi, nikel) terlarut dalam air DI meningkatkan kerintangan daripada 18 MΩ*cm kepada 2 MΩ*cm dan mencemarkan sekumpulan wafer. Fab bertukar kepada 5 mA GFCI. Kerosakan pemanas selepas itu dicetuskan dengan cepat pada 5 mA dan pencemaran dikurangkan kepada tahap yang tidak ketara. Fab ini juga menggabungkan IRM dengan ambang amaran 10 MΩ untuk gelung yang sangat tulen.

Kesimpulan: 5-10 mA GFCI untuk Air DI
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) menggunakan pemantauan rintangan penebat, bukan GFCI. Kos GFCI 5 mA agak rendah berbanding kos pencemaran. Jangan hantar pemanas PFA dengan GFCI 30 mA untuk perkhidmatan air DI. Turunkan nyatakan Perjalanan awal, perjalanan kerap. Lindungi Mandian Lindungi Produk.