תפקידו של בידוד מגנזיום אוקסיד בביצועי מחממי מחסניות

יש אבקה לבנה בתוך כל מחמם מחסניות, מוסתרת בתוך מעטפת המתכת. הפודרה הזו היא מה שגורם לכל העניין לעבוד. אבקה זו היא תחמוצת מגנזיום, הידועה גם בשם MgO. הוא עושה שני דברים מאוד חשובים בו זמנית: הוא מונע מחוט ההתנגדות לגעת בנדן והוא מעביר חום מהחוט לנדן. מחמם מחסניות יקצר מיד או לא יעביר חום טוב ללא MgO. לדעת איך החומר הזה עובד עוזר להסביר הרבה מהפערים בביצועים בין תנורי חימום זולים ויקרים.

עבודה זו נעשית עם תחמוצת מגנזיום מכיוון שיש לה סט ייחודי של איכויות. יש לו חוזק דיאלקטרי גבוה, מה שאומר שהוא יכול להתמודד עם הרבה חשמל מבלי להתקלקל. יש לו גם מוליכות תרמית גבוהה למדי עבור חומר קרמי, מה שאומר שחום עשוי לעבור בקלות מהחוט הפנימי לנדן. MgO גם נשאר יציב בטמפרטורות גבוהות מאוד, וזה הרבה יותר ממה שרוב תנורי החימום התעשייתיים יכולים להתמודד. תכונות אלו הן שהופכות אותו למבחן המדד עבור בידוד מחסניות מחסניות בעסק.


אבל MgO הוא לא חומר מושלם, ולאופן הכנתו יש השפעה גדולה על מידת העבודה שלו. תחת לחץ רב, אבקת MgO גולמית ארוזה בחוזקה סביב חוט ההתנגדות. יש שתי סיבות לדחיסה הזו. הוא נפטר מכיסי אוויר, אשר יתפקדו כמבודדים תרמיים ויוצרים מקומות חמים. זה גם מסדר את גבישי ה-MgO באופן שהופך אותם לטובים יותר בהולכת חום. אם תנור חימום לא ארוז מספיק חזק, יהיו חללים ריקים או אזורים בצפיפות- נמוכה שבהם החום לא זז גם כן. המקומות האלה הופכים לנקודות חמות, ונקודות חמות גורמות להכל להתקלקל מוקדם מדי.

בתנורי מחסניות ארוכים, תהליך הדחיסה חשוב למדי. מחמם 1200 מ"מ צריך שה-MgO יהיה ארוז בצורה שווה מאוד מקצה אחד למשנהו. כל שינוי בצפיפות הופך אותו לכזה שחוט ההתנגדות אינו יכול להיפטר מחום כראוי. הנקודה הזו תהיה חמה יותר משאר החוט, מה שיזרז את תהליך החמצון ולבסוף יגרום לשבירת החוט. כדי לקבל צפיפות אחידה לכל האורך, יצרנים- באיכות גבוהה משתמשים באריזת רטט או במכבשים הידראוליים בלחץ גבוה{{6}. תנורי חימום פחות יקרים עשויים להשתמש בדרכים פשוטות יותר הגורמות לשינויים בצפיפות.

MgO חלש גם כי הוא אוהב לספוג לחות. האבקה היא היגרוסקופית, מה שאומר שהיא קולטת בקלות מים מהאוויר. אם אתה מחזיק תנור חימום במקום לח, ה-MgO עלול לספוג מים. החוזק הדיאלקטרי של הבידוד יורד מאוד כאשר מים נכנסים פנימה. תנור שעשוי להתמודד עם 1000 וולט כשהוא יבש לא יכול היה לעבוד בכלל כשהוא רטוב. זו הסיבה שכדאי לשמור תנורי חימום חדשים במקום יבש ולפני השימוש בהם יש לתנן תנורי חימום ששכבו על מדף זמן רב.

מיזוג, אשר נקרא לעתים קרובות "אפייה החוצה", הוא הפחתת המתח על המחמם לזמן מה. החום המתון מסלק את הלחות ב-MgO מבלי להדליק את המחמם במלוא התפוקה. דרך נפוצה להתניה היא להשתמש ב-20% עד 30% מהמתח המדורג למשך 30 עד 60 דקות. עמידות הבידוד חוזרת לרמתה הגבוהה הרגילה כאשר המים מתאדים. אי ביצוע שלב זה הוא סיבה נפוצה לכשל מוקדם, במיוחד בתנורי חימום שאוחסנו במשך חודשים או במקומות עם הרבה לחות.

גם הציון של ה-MgO עצמו עשוי להשתנות. MgO בדרגה-גבוהה מיוצר עם תוספות מיוחדות המקלות על זרימתו כשהוא דחוס ומפחיתות את הסיכוי לספוג לחות. דרגות פגיעה עשויות לכלול חלקיקים בגדלים שונים או מזהמים, מה שעלול להפוך את האריזה לא אחידה ולפגוע בביצועים התרמיים. מפיקים טובים יגידו לך באיזו דרגת MgO הם משתמשים ויתנו לך מידע על האיכויות שלו. במקרה זה, ההבדל במחיר של תנורי חימום קשור ישירות למידת האמינות והארוך שהם מחזיקים מעמד.

חלק ממחממי המחסניות משתמשים בתרכובות MgO שעברו שינוי בעלות מוליכות תרמית או חוזק מכני טוב יותר עבור יישומים שצריכים טמפרטורות גבוהות מאוד או מחזור תרמית מהירה. חומרים מיוחדים אלה עולים יותר, אבל הם יכולים לגרום לתנורי חימום להחזיק הרבה יותר במצבים קשים. מצד שני, MgO רגיל עובד מצוין עבור יישומים עם טמפרטורות נמוכות וצפיפות וואט נמוכה.

כאשר מחמם מחסנית נשבר ומצב הכשל הוא קצר חשמלי לאדמה, ה-MgO הוא לרוב אשם. ספיגת לחות, זיהום מתהליך הייצור או שבר כתוצאה מלחץ מכני יכולים ליצור תעלה מוליכה מחוט ההתנגדות לנדן. הדרך המסורתית לבדוק בעיה זו היא באמצעות מבחן מג'ר, המודד עמידות בידוד. אולי תוכל לתקן תנור חימום בעל עמידות בידוד נמוכה על ידי מיזוגו, אבל בדרך כלל לא תוכל לתקן אחד שנפגע מהתחממות יתר או מהלם מכני.

לדעת מה MgO עושה עוזר להסביר מדוע תנורי חימום מסוימים מחזיקים מעמד במשך שנים בעוד שאחרים שנראים אותו הדבר מתקלקלים בחודשים. האבקה בפנים חשובה בדיוק כמו הנדן והחוט. המחמם יכול לעשות את עבודתו יום אחרי יום הודות לדחיסה נכונה, ניהול לחות ודירוג החומר. כאשר בוחרים מחמם מחסניות לעבודה חשובה, כדאי לשאול על תנאי העיבוד והאחסון של MgO. מאמץ קטן זה יכול לחסוך לך הרבה צרות מאוחר יותר. אפילו הנדן הגדול ביותר וחוט ההתנגדות הטוב ביותר לא יכולים לפצות על בידוד שנפגע לפני שהמחמם אי פעם קיבל כוח.