المنت سیلیکون کارباید، نوعی سرامیک است که نسبت به سایر انواع سرامیک قدرت رسانایی بالاتری دارد. برای تولید این محصول، ابتدا المنت را در قالب‌های مخصوص تحت فشار قرار می‌دهند. سپس المنت‌ها را از قالب خارج کرده و آن را حرارت می‌دهند تا مرحله پخت این محصولات به پایان برسد. قطر این محصولات معمولاً بین 5/1 تا ۸ سانتیمتر و طول آن‌ها بین ۳۰ سانتیمتر تا ۳ متر است. در دو سر این المنت برای ایجاد اتصال الکتریکی، فلزاتی با قدرت رسانایی مناسب قرار داده شده است تا روند برق‌رسانی به این محصولات برای تولید حرارت ساده‌تر گردد. این محصولات معمولاً به دو صورت میله‌ای یا لوله‌ای تولید می‌شوند.
ویژگی‌های الکتریکی المنت سیلیکون کارباید
با گذر زمان و افزایش حرارت، مقاومت الکتریکی این محصولات تغییر می‌کند. روند طبیعی این تغییرات به درجه‌بندی تجهیزات و تولیدکننده آن بستگی دارد. در اغلب این محصولات در شرایطی که دما پایین باشد، مقاومت افزایش می‌یابد. با افزایش درجه حرارت ابتدا مقاومت کاهش پیدا می‌کند، این شرایط تا دماهای ۵۳۷ و ۱۰۹۳ درجه سانتی‌گراد (با توجه به نوع المنت) ادامه دارد. بعد از فراتر رفتن دما از این محدوده، دوباره مقاومت الکتریکی افزایش می‌یابد. در ضمن هرگاه این محصولات را در درجه حرارت بالاتر از حد اعلام‌شده قرار گیرند با گذر زمان مقاومت آن‌ها افزایش پیدا می‌کند. مقدار افزایش مقاومت این محصولات با توجه به نوع محصول و کارخانه تولیدکنندۀ آن متفاوت است. افزایش مقاومت الکتریکی این محصولات در طول زمان، به فضای مورد استفاده از المنت سیلیکون کارباید نیز بستگی دارد.
تجهیزات کنترلی برای المنت سیلیکون کارباید
هدف استفاده از سیستم کنترلی برای المنت سیلیکون کارباید «دسترسی به مقاومت‌های گوناگون و مصرف بهینه انرژی الکتریکی» است. برای انجام این فعالیت‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:
1-استفاده از کنتاکتور و مبدل‌های چند ضربه‌ای
این روش راهکاری سنتی برای کنترل المنت سیلیکون کارباید است. هدف از معرفی این روش که چند سالی است منسوخ شده، صرفاً مقایسه آن با روش‌های مدرن مانند استفاده از تریستور یا SCR است. در این سیستم، قدرتی که به المنت‌ها می‌رسد، به‌صورت مستقیم با تیغه‌های کنتاکتور قطع و وصل می‌شود. تنظیمات مختلف این کنترلرها کاملاً به‌صورت دستی انجام می‌شود. در زمان استفاده از این تجهیزات نیاز به آمپرمتر و ولت‌متر است تا با استفاده از آن‌ها، پارامترهای مختلف المنت‌ها مورد بررسی قرار گیرند. استفاده از این محصولات برای شرایطی مناسب است که می‌خواهید میزان افزایش مقاومت را در اثر گذر زمان کاهش دهید؛ اما درصورتی‌که بخواهید تأثیرات افزایش دما را روی مقاومت الکتریکی این محصولات کنترل کنید، این کنترلرها کارایی نخواهند داشت.
2-کنترل ولتاژ با جریان محدودشده
این روش یکی از راهکارهای اتوماتیک برای کنترل مقاومت بار است. تریستور یا «¬SCR» های استفاده‌شده بر اساس زاویه فاز فعال می‌شوند؛ دو حلقه کنترلی داخلی دارند: «محدودکنندۀ جریان و کنترل ولتاژ». روش کنترل ولتاژ به شکلی طراحی شده که بتوان از طریق آن ولتاژی را که به المنت سیلیکون کارباید می‌رسد، کنترل کرد.
3-کنترل ولتاژ متناسب با محدوده جریان
در این روش، تریستورها یا «SCR» های مورد استفاده در سیستم کنترلی از طریق زاویه فاز تحریک و فعال می‌شوند. در این روش دو حلقه کنترلی وجود دارد: «کنترل جریان و کنترل ولتاژ». روند کنترل جریان تا حد زیادی به مقاومت المنت سیلیکون کارباید در هنگام کار بستگی دارد. همچنین برای کنترل ولتاژ بهتر است بدانید که این بخش سیستم کنترلی، با توجه به تغییرات وضعیت بار تغییر می‌کند و به این صورت سیستم اجازه پیدا می‌کند که متناسب با نیاز شما، به کار خود ادامه دهد.
4-کنترل واقعی قدرت نهایی با استفاده از محدودسازی مقدار جریان
در این روش دو حلقه کنترلی روند کارها را انجام می‌دهند: «کنترل جریان و کنترل قدرت». در ضمن «SCR» های مورد استفاده در این روش با استفاده از زاویه فاز فعال می‌شوند. حلقه کنترل قدرت به شکلی طراحی شده که بتواند حاصل‌ضرب ولتاژ و آمپر را کنترل کند و به این صورت توان نهایی که به المنت سیلیکون کارباید می‌رسد، کنترل می‌شود. البته محدوده جریان در این روش کاملاً مشخص است و نمی‌توان بیش از آن، جریان را افزایش داد.
روش طراحی المنت سیلیکون کارباید
یکی از مواردی که در زمان استفاده، بهره‌دهی المنت سیلیکون کارباید را افزایش می‌دهد، طراحی بهینه آن‌هاست. هر سیستمی با توجه به کاربرد و انتظارات ما نیاز به نوعی المنت دارد. از سوی دیگر شرایط کاری و منابع الکتریکی مورد استفاده، نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب نوع محصولات خواهند داشت؛ امروزه شرکت‌های مدرن تولیدکننده المنت‌ها معمولاً سیستم‌های کنترلی مناسبی را در اختیار مشتریان خود می‌گذارند که با استفاده از آن‌ها بتوانند تجربه بهتری در استفاده از این محصولات داشته باشند. نکته بسیار مهمی که در این بخش باید مدنظر قرار گیرد وضعیت المنت‌هایی است که به‌صورت سری یا موازی در مدار قرار می‌گیرند. صرفاً با استفاده از اتصالات مختلف برای این مقاومت‌ها، شما نمی‌توانید به قدرت گرمایشی بالاتری دست پیدا کنید. این کار نیازمند محاسبات دقیق و اصولی است.