Elektriskās strāvas džoula efektu izmanto, lai pārveidotu elektrisko enerģiju siltumā, lai sildītu objektus. To parasti iedala tiešā pretestības sildīšanā un netiešā pretestības sildīšanā. Pirmā barošanas spriegums tiek tieši pievadīts apsildāmajam objektam, un, plūstot strāvai, pats apsildāmais objekts (piemēram, elektriski apsildāms gludeklis) uzsilst. Objektam, ko var tieši sildīt ar pretestību, jābūt vadītājam, bet ar augstu pretestību. Tā kā siltums rodas no paša apsildāmā objekta, tas pieder iekšējai apkurei, un siltuma efektivitāte ir augsta. Netiešā pretestības sildīšana ir jāizgatavo no īpašiem sakausējumiem vai nemetāliskiem materiāliem, lai izgatavotu sildelementus, kas ģenerē siltumenerģiju un pārraida uz apsildāmo objektu caur starojumu, konvekciju un vadīšanu. Tā kā apsildāmais objekts un sildelements ir sadalīti divās daļās, apsildāmā objekta veids parasti nav ierobežots un viegli lietojams.
Netiešās pretestības sildīšanas sildelementā izmantotajiem materiāliem parasti ir nepieciešama liela pretestība, mazs pretestības temperatūras koeficients, neliela deformācija augstā temperatūrā un nav viegli trauslām. Parasti izmanto dzelzs-alumīnija sakausējumu, niķeļa-hroma sakausējumu un citus metāliskus materiālus un silīcija karbīdu, molibdēna disilicīdu un citus nemetāliskus materiālus. Metāla sildelementu maksimālā darba temperatūra var sasniegt 1000 ~ 1500 grādus atkarībā no materiāla veida; Nemetālisko sildelementu maksimālā darba temperatūra var sasniegt 1500–1700 grādus. Pēdējo ir viegli uzstādīt un to var aizstāt ar karstu krāsni, taču tai ir nepieciešama spiediena regulēšanas ierīce, strādājot, un tā kalpošanas laiks ir īsāks nekā sakausējuma sildelementiem, un to parasti izmanto augstas temperatūras krāsnīs, vietās, kur temperatūra pārsniedz maksimālo darba temperatūru, ko pieļauj metāla materiāla sildelementi un dažos īpašos gadījumos. Paša vadītāja termisko efektu silda inducētā strāva (virpuļstrāva), ko vadītājs rada mainīgā elektromagnētiskajā laukā. Saskaņā ar dažādām apkures procesa prasībām maiņstrāvas barošanas avota frekvence, ko izmanto indukcijas apkurē, ir jaudas frekvence (50–60 kHz), vidēja frekvence (60–10000 Hz) un augsta frekvence (augstāka par 10000 Hz). Strāvas frekvences barošanas bloks parasti tiek izmantots rūpniecībā maiņstrāvas barošanas avotā, lielākajā daļā pasaules valstu jaudas frekvence ir 50 Hz. Spriegumam, ko indukcijas ierīcei pieliek strāvas frekvences barošanas avots indukcijas sildīšanai, jābūt regulējamam. Atbilstoši apkures iekārtu jaudai un elektroapgādes tīkla jaudai, strāvas padevei caur transformatoru var izmantot barošanas avotu (6~10 kV); Sildīšanas ierīci var pievienot arī tieši 380 voltu zemsprieguma tīklam.
Vidējās frekvences barošanas bloks jau ilgu laiku izmanto vidējas frekvences ģeneratoru komplektus. Tas sastāv no vidējas frekvences ģeneratora un piedziņas asinhronā motora. Šīs ierīces izejas jauda parasti ir diapazonā no 50 līdz 1000 kilovatiem. Attīstoties jaudas elektronikas tehnoloģijām, ir izmantoti tiristoru invertora vidējās frekvences barošanas avoti. Šajā vidējas frekvences barošanas blokā tiek izmantoti tiristori, lai pārveidotu jaudas frekvences maiņstrāvu līdzstrāvā un pēc tam pārveidotu līdzstrāvu vajadzīgās frekvences maiņstrāvā. Sakarā ar šīs frekvences pārveidošanas iekārtas mazo izmēru, vieglo svaru, bez trokšņa, uzticamu darbību utt., Tas pakāpeniski ir nomainījis vidējās frekvences ģeneratoru komplektu.
Augstfrekvences barošanas blokā parasti tiek izmantots transformators, lai paaugstinātu trīsfāzu 380 voltu spriegumu līdz apmēram 20, 000 voltu augstam spriegumam, un pēc tam izmanto tiristoru vai augstsprieguma silīcija taisngrieža elementu, lai iztaisnotu strāvas frekvenci. maiņstrāvu līdzstrāvā, un pēc tam izmanto elektronisko oscilatoru, lai pārveidotu līdzstrāvu augstfrekvences augstsprieguma maiņstrāvā. Augstfrekvences barošanas iekārtu izejas jauda svārstās no desmitiem kilovatu līdz simtiem kilovatu.
Objektiem, kas tiek uzkarsēti induktīvi, jābūt vadītājiem. Kad augstfrekvences maiņstrāva iet caur vadītāju, vadītājs rada ādas efektu, tas ir, vadītāja virsmas strāvas blīvums ir liels, un strāvas blīvums vadītāja centrā ir mazs.
Indukcijas karsēšana var vienmērīgi sildīt objektu un virsmu kopumā; Var kausēt metālus; Augstfrekvences joslās patvaļīgai lokālai apkurei var izmantot arī sildīšanas spoles (pazīstama arī kā induktors) formas maiņu. Objektu sildīšana, izmantojot augstas temperatūras, ko rada elektriskā loka. Loka izlāde ir gāzes izlāde starp diviem elektrodiem. Loka spriegums nav augsts, bet strāva ir liela, un tās spēcīgo strāvu uztur liels skaits jonu, kas iztvaiko uz elektroda, tāpēc loku viegli ietekmē apkārtējais magnētiskais lauks. Kad starp elektrodiem veidojas loks, loka kolonnas temperatūra var sasniegt 3000–6000 K, kas ir piemērota metālu kausēšanai augstā temperatūrā.
Ir divu veidu loka sildīšana: tiešā un netiešā loka sildīšana. Tiešā loka uzkarsētā loka strāva iet tieši caur apsildāmo objektu, kam jābūt loka elektrodam vai videi. Netiešā loka uzkarsētā loka strāva neiet cauri uzkarsējamam objektam, bet galvenokārt tiek uzkarsēta ar loka izstarotā siltuma palīdzību. Loka sildīšanas īpašības ir šādas: augsta loka temperatūra, enerģijas koncentrācija un tērauda ražošanas loka krāsns baseina virsmas jauda var sasniegt 560–1200 kW/kvadrātmetru. Tomēr loka troksnis ir liels, un tā voltu ampēru raksturlielums ir negatīvas pretestības raksturlielums (krišanas raksturlielums). Lai saglabātu loka stabilitāti, kad loks tiek uzkarsēts, ķēdes sprieguma momentānā vērtība ir lielāka par sākuma sprieguma vērtību, kad loka strāva šķērso nulli, un, lai ierobežotu īssavienojuma strāvu, tiek uzstādīts rezistors strāvas padeves ķēdē virknē jāpievieno noteikta vērtība. Elektronus, kas pārvietojas lielā ātrumā elektriskā lauka iedarbībā, izmanto, lai bombardētu objekta virsmu un to sasildītu. Galvenā elektronu staru sildīšanas sastāvdaļa ir elektronu staru ģenerators, kas pazīstams arī kā elektronu lielgabals. Elektronu lielgabals galvenokārt sastāv no katoda, staru polielektroda, anoda, elektromagnētiskās lēcas un novirzes spoles. Anods ir iezemēts, katods ir savienots ar negatīvo augsto pozīciju, fokusēšanas staram parasti ir tāds pats potenciāls kā katodam, un starp katodu un anodu veidojas paātrināts elektriskais lauks. Katoda izstarotie elektroni tiek paātrināti līdz ļoti lielam ātrumam paātrinošā elektriskā lauka iedarbībā, fokusēti ar elektromagnētisko lēcu un pēc tam kontrolēti ar novirzes spoli, lai elektronu stars virzītos uz sakarsētu objektu noteiktā virzienā. .
Elektronu staru sildīšanas priekšrocības ir: (1) kontrolēt elektronu stara strāvas vērtību Ie, kas var viegli un ātri mainīt sildīšanas jaudu; (2) Elektromagnētisko lēcu var izmantot, lai brīvi mainītu apsildāmo daļu, vai arī elektronu stara bombardēšanas daļas laukumu var brīvi pielāgot; (3) Jaudas blīvumu var palielināt tā, lai viela bombardēšanas punktā iztvaikotu vienā mirklī. Izmantojot infrasarkanā starojuma objektus, objekts absorbē infrasarkanos starus, pārvērš starojuma enerģiju siltumenerģijā un uzsilda to.
Infrasarkanais ir elektromagnētiskais vilnis. Saules spektrā, aiz redzamās gaismas sarkanā gala, ir neredzams starojuma enerģijas veids. Elektromagnētiskajā spektrā infrasarkanā starojuma viļņu garuma diapazons ir no {{0}},75-1{{10}}00 mikroniem līdz frekvencei. diapazons ir no 3×1{{20}}~4×10 kHz. Rūpnieciskos lietojumos infrasarkanais spektrs bieži tiek sadalīts vairākās joslās: 0,75–3,0 mikroni tuvajam infrasarkanajam reģionam; 3,0–6,0 mikroni vidējam infrasarkanajam reģionam; 6,0 ~ 15,0 mikroni tālajam infrasarkanajam reģionam; 15,0–1000 mikroni īpaši tālā infrasarkanā starojuma reģionā. Dažādiem objektiem ir atšķirīga spēja absorbēt infrasarkanos starus, pat ja vienam un tam pašam objektam ir atšķirīga spēja absorbēt dažāda viļņa garuma infrasarkanos starus. Tāpēc, izmantojot infrasarkano sildīšanu, atbilstoši apsildāmā objekta veidam izvēlieties atbilstošu infrasarkanā starojuma avotu, lai starojuma enerģija tiktu koncentrēta apsildāmā objekta absorbcijas viļņa garuma diapazonā, lai iegūtu labu sildīšanas efektu.
Elektriskā infrasarkanā apkure patiesībā ir īpašs pretestības sildīšanas veids, tas ir, tādi materiāli kā volframs, dzelzs-niķelis vai niķeļa-hroma sakausējums tiek izmantoti kā radiatori, lai radītu starojuma avotus. Iedarbinot, siltuma starojums rodas tā pretestības radītā siltuma dēļ. Parasti izmantotie elektriskie infrasarkanā sildīšanas starojuma avoti ir lampas tipa (atstarojoša), caurules tipa (kvarca caurules tips) un plāksnes tipa (plakana tipa). Lampas tips ir infrasarkanā spuldze ar volframa kvēldiegu kā radiatoru, un volframa kvēldiegs ir noslēgts stikla apvalkā, kas pildīts ar inertu gāzi, tāpat kā parastās apgaismes spuldzes. Kad radiators ir iedarbināts, tas uzsilst (temperatūra ir zemāka nekā parastajai apgaismojuma spuldzei), tādējādi izstaro lielu daudzumu infrasarkano staru ar viļņa garumu aptuveni 1,2 mikroni. Ja stikla apvalka iekšējā siena ir pārklāta ar atstarojošu slāni, infrasarkanie stari var koncentrēties vienā virzienā, tāpēc lampas tipa infrasarkanā starojuma avotus sauc arī par atstarojošiem infrasarkanajiem stariem. Cauruļveida infrasarkanā starojuma avota caurule ir izgatavota no kvarca stikla, un tās vidū ir volframa stieple, tāpēc to sauc arī par kvarca cauruļveida infrasarkano starojumu. Lampas tipa un caurules tipa izstarotā infrasarkanā starojuma viļņa garums ir diapazonā no 0,7–3 mikroni, un darba temperatūra ir zema, ko parasti izmanto sildīšanai, cepšanai, žāvēšanai un infrasarkanajai fizioterapijai gaismā. un tekstilrūpniecībā. Plāksnes tipa infrasarkanā starojuma avota starojuma virsma ir plakne, kas sastāv no plakanas pretestības plāksnes, pretestības plāksnes priekšpuse ir pārklāta ar materiālu ar lielu atstarošanas koeficientu, bet otrā puse ir pārklāta ar materiālu ar neliels atstarošanas koeficients, tāpēc lielāko daļu siltumenerģijas izstaro priekšpuse. Plākšņu tipa darba temperatūra var sasniegt vairāk nekā 1000 grādus, ko var izmantot tērauda materiālu metināto šuvju un liela diametra cauruļu un konteineru atkausēšanai.
Tā kā infrasarkanajam staram ir spēcīga iespiešanās spēja, objekti to viegli absorbē, un, kad objekti ir absorbēti, tas nekavējoties tiek pārvērsts siltumenerģijā; Enerģijas zudumi pirms un pēc infrasarkanās apkures ir mazi, temperatūru ir viegli kontrolēt, un apkures kvalitāte ir augsta, tāpēc infrasarkanās apkures pielietojums strauji attīstās. Izolācijas materiālu sildīšanai izmanto augstfrekvences elektriskos laukus. Galvenais apkures objekts ir dielektrisks. Ievietojot dielektriķi mainīgā elektriskajā laukā, tas tiek atkārtoti polarizēts (parādība, ka dielektriķim elektriskā lauka ietekmē uz tā virsmas vai iekšpusē ir vienāds lādiņš ar pretēju polaritāti), tādējādi pārvēršot elektrisko enerģiju elektrisko lauku pārvērš siltumenerģijā.
Vidējai apkurei izmantotā elektriskā lauka frekvence ir augsta. Vidējo, īso viļņu un īpaši īso viļņu diapazonā frekvence ir no vairākiem simtiem kilohercu līdz 300 MHz, ko sauc par augstfrekvences vidējo sildīšanu, un, ja tā ir augstāka par 300 MHz un sasniedz mikroviļņu joslu, to sauc par mikroviļņu. vidēja apkure. Parasti augstfrekvences vidēja apkure tiek veikta elektriskajā laukā starp abām plāksnēm; Mikroviļņu vides sildīšana tiek veikta zem viļņvadu, rezonatoru vai mikroviļņu antenu starojuma lauka.
Kad dielektriķi karsē augstfrekvences elektriskajā laukā, tilpuma vienībā patērētā elektriskā jauda ir P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
Ja izteikts siltumā, tas ir:
H=1.33fEεrtgδ×10 (cal/s·cm)
kur f ir augstfrekvences elektriskā lauka frekvence, εr ir dielektriķa relatīvā caurlaidība, δ ir dielektriskā zuduma leņķis un E ir elektriskā lauka stiprums. No formulas var redzēt, ka elektriskā jauda, ko dielektriķis paņem no augstfrekvences elektriskā lauka, ir proporcionāla elektriskā lauka intensitātes E kvadrātam, elektriskā lauka frekvencei f un dielektriķa zuduma leņķim δ. . E un f nosaka pielietotais elektriskais lauks, savukārt εr ir atkarīgs no paša dielektriķa īpašībām. Tāpēc vidējas sildīšanas objekts galvenokārt ir viela ar lieliem dielektriskiem zudumiem.
Tā kā siltums tiek ģenerēts dielektrikā (uzkarsējamā objektā), sildīšanas ātrums ir ātrs, siltuma efektivitāte ir augsta un sildīšana ir vienmērīga salīdzinājumā ar citu ārējo apkuri.
Vides sildīšanu var izmantot rūpnieciski, lai sildītu termogēlus, lai izžāvētu graudus, papīru, koku un citus šķiedru materiālus; Iespējama arī plastmasas iepriekšēja uzsildīšana pirms formēšanas, kā arī gumijas vulkanizācija un koka, plastmasas uc līmēšana. Izvēloties atbilstošu elektriskā lauka frekvenci un ierīci, līmi var uzsildīt tikai saplākšņa karsēšanas laikā, neietekmējot pašu saplāksni. Viendabīgiem materiāliem ir iespējama integrēta apkure.
