Pemanas Air 3 kW: Elemen Sihat atau Bekalan yang Bermasalah?
Sebuah pemanas air simpanan 3 kW, 240 V dipasang di bilik mandi sebuah rumah teres. Litar akhir menggunakan kabel kuprum tunggal 2.5 mm² dalam konduit sepanjang 22 m dari papan agihan, dilindungi MCB 20 A dan RCD 30 mA. Semasa pemeriksaan, voltan di papan agihan ialah 236 V manakala voltan di terminal pemanas semasa beban penuh hanya 226 V. Meter pengapit menunjukkan arus 11.8 A. Rintangan elemen yang diukur semasa sejuk pada 30 darjah Celsius ialah 17.2 ohm. Pemilik mengadu air lambat panas dan RCD telah trip dua kali bulan lalu. Pelanggan hanya membenarkan bekalan diputuskan selama 30 minit kerana dia perlu keluar bekerja, dan dia bertanya sama ada elemen perlu diganti serta-merta. Anda perlu membuat analisis sebelum mencadangkan kerja pembaikan.
1. Hitung arus undian dan rintangan elemen pada suhu operasi, kemudian nilai sama ada elemen itu sihat atau perlu diganti.
Read the worked answer
Arus undian: I = P/V = 3000/240 = 12.5 A.
Rintangan elemen pada suhu operasi: R = V kuasa dua / P = (240 × 240)/3000 = 19.2 ohm.
Semak dengan bacaan sebenar: 226 V ÷ 11.8 A = 19.15 ohm, iaitu hampir tepat 19.2 ohm. Ini bermakna elemen masih menghantar arus mengikut reka bentuk asalnya dan tidak menunjukkan rintangan tinggi yang tipikal bagi elemen yang separa putus.
Rintangan sejuk 17.2 ohm lebih rendah daripada 19.2 ohm kerana wayar nikrom mempunyai pekali suhu positif - ia menjadi lebih rintangan apabila panas. Nisbah 17.2/19.2 = 0.90 adalah normal bagi elemen pemanas rendam.
Kesimpulan: elemen sihat dan tidak perlu diganti. Kuasa sebenar yang dihasilkan ialah 226 kuasa dua / 19.2 = 2,660 W, iaitu kira-kira 11% kurang daripada 3 kW. Inilah sebab air lambat panas. Perhatian mesti dialihkan kepada punca voltan rendah di terminal, bukan kepada elemen. Menggantikan elemen hanya akan membuang wang pelanggan dan tidak menyelesaikan aduan.
2. Kira susutan voltan yang sepatutnya berlaku pada kabel itu dan bandingkan dengan bacaan sebenar. Apakah kesimpulan dan apakah risiko yang timbul?
Read the worked answer
Gunakan rho = 0.0175 ohm mm kuasa dua per meter pada 20 darjah Celsius dan faktor suhu 1.2 pada 70 darjah Celsius.
Rintangan satu konduktor: R = rho L / A = (0.0175 × 22)/2.5 = 0.154 ohm. Pada suhu operasi: 0.154 × 1.2 = 0.185 ohm.
Litar pergi dan balik: 2 × 0.185 = 0.37 ohm.
Susutan voltan dijangka: 11.8 × 0.37 = 4.4 V, iaitu 1.9% daripada 236 V dan jauh di bawah had 4% yang lazim diterima dalam MS IEC 60364.
Bacaan sebenar ialah 236 − 226 = 10 V, iaitu 4.2% - lebih dua kali ganda jangkaan dan sudah melebihi had 4%. Kabel 2.5 mm² tidak mungkin menghasilkan susutan sebesar itu pada arus 11.8 A. Justeru terdapat rintangan sambungan yang tinggi: terminal longgar, teroksida atau hangus di MCB, di isolator dua kutub atau di terminal pemanas.
Risiko: sambungan sebegini menjadi panas, mencetuskan pemanasan setempat, menghitamkan penebat dan boleh menyebabkan arka atau kebakaran di dalam kotak sambungan. Ia juga boleh menjelaskan trip RCD jika lembapan masuk ke titik panas itu. Ini kecemasan sebenar, bukan aduan 'air lambat panas' biasa.
3. Apakah ujian yang boleh diselesaikan dalam 30 minit yang dibenarkan pelanggan, dalam urutan apa, dan mengapa ia perlu dibuat?
Read the worked answer
Urutan yang cekap dalam masa terhad:
Dengan beban hidup, ukur voltan berturutan di keluaran MCB, di isolator dan di terminal pemanas. Perbezaan besar antara dua titik menunjukkan di mana 10 V itu hilang. Ukur juga arus pada setiap titik dengan meter pengapit untuk mengesan ketidakseragaman.
Periksa suhu terminal dengan kamera inframerah atau sentuhan belakang tangan selepas beban dimatikan sebentar. Terminal yang jauh lebih panas daripada yang lain adalah tersangka utama.
Asingkan bekalan, buktikan mati dengan alat ujian yang disahkan pada sumber yang diketahui, kemudian tag.
Ukur rintangan sambungan litar, termasuk R1+R2, dan periksa kekemasan setiap skru terminal.
Ukur rintangan penebat elemen ke bumi pada 500 V DC dengan elemen dan termostat diputuskan; nilai di bawah 1 M ohm menunjukkan kebocoran yang boleh menyebabkan trip RCD.
Semua ujian hidup mesti dibuat oleh orang kompeten, dengan RCD 30 mA, sarung tangan bertebat dan alas kering. Rekodkan setiap bacaan untuk laporan pelanggan. Selepas 30 minit, jika terminal longgar disahkan, jadualkan lawatan kedua untuk kerja pembetulan - jangan cuba mengetatkan terminal pada litar hidup semata-mata kerana pelanggan hendak cepat.