Joule-effekten av elektrisk strøm brukes til å konvertere elektrisk energi til varme for å varme opp gjenstander. Det er vanligvis delt inn i direkte motstandsoppvarming og indirekte motstandsoppvarming. Strømforsyningsspenningen til førstnevnte tilføres direkte til den oppvarmede gjenstanden, og når strømmen flyter, varmes selve den oppvarmede gjenstanden (som et elektrisk oppvarmet strykejern) opp. En gjenstand som kan varmes opp direkte resistivt må være en leder, men med høy resistivitet. Siden varmen genereres fra selve den oppvarmede gjenstanden, tilhører den intern oppvarming, og den termiske effektiviteten er høy. Indirekte motstandsoppvarming må lages av spesielle legeringsmaterialer eller ikke-metalliske materialer for å lage varmeelementer, som genererer varmeenergi og overfører til det oppvarmede objektet gjennom stråling, konveksjon og ledning. Siden den oppvarmede gjenstanden og varmeelementet er delt i to deler, er typen oppvarmet gjenstand generelt ikke begrenset og enkel å betjene.
Materialene som brukes i varmeelementet til indirekte motstandsoppvarming krever generelt stor resistivitet, liten motstandstemperaturkoeffisient, liten deformasjon ved høy temperatur og ikke lett å sprø. Vanligvis brukt er jern-aluminiumlegering, nikkel-kromlegering og andre metallmaterialer og silisiumkarbid, molybdendisilicid og andre ikke-metalliske materialer. Den maksimale arbeidstemperaturen til metallvarmeelementer kan nå 1000 ~ 1500 grader i henhold til type materiale; Den maksimale arbeidstemperaturen til ikke-metalliske varmeelementer kan nå 1500 ~ 1700 grader. Sistnevnte er enkel å installere og kan erstattes av en varm ovn, men den trenger en trykkreguleringsanordning når du arbeider, og levetiden er kortere enn for legerte varmeelementer, og brukes vanligvis i høytemperaturovner, steder der temperaturen overstiger den maksimale driftstemperaturen som er tillatt av varmeelementer i metallmateriale og noen spesielle anledninger. Den termiske effekten til selve lederen varmes opp av den induserte strømmen (virvelstrømmen) generert av lederen i et vekslende elektromagnetisk felt. I henhold til ulike krav til oppvarmingsprosesser er frekvensen av AC-strømforsyningen som brukes i induksjonsoppvarming strømfrekvens (50~60 kHz), middels frekvens (60~10000 Hz) og høy frekvens (høyere enn 10000 Hz). Strøm frekvens strømforsyning brukes vanligvis i industrien AC strømforsyning, de fleste land i verden strøm frekvens er 50 Hz. Spenningen som påføres induksjonsenheten av strømfrekvensen for induksjonsoppvarming må være justerbar. I henhold til kraften til varmeutstyret og kapasiteten til strømforsyningsnettverket, kan strømforsyningen (6~10 kV) brukes til å levere strøm gjennom transformatoren; Varmeapparatet kan også kobles direkte til 380 volt lavspentnettet.
Mellomfrekvent strømforsyning har brukt mellomfrekvente generatorsett i lang tid. Den består av en mellomfrekvensgenerator og en drevet asynkronmotor. Utgangseffekten til denne enheten er vanligvis i området 50~1000 kilowatt. Med utviklingen av kraftelektronikk-teknologi har tyristor-vekselretter mellomfrekvente strømforsyninger blitt brukt. Denne mellomfrekvente strømforsyningen bruker tyristorer til å konvertere strømfrekvensvekselstrøm til likestrøm, og deretter konvertere likestrøm til vekselstrøm med ønsket frekvens. På grunn av den lille størrelsen, lette vekten, ingen støy, pålitelig drift osv. til dette frekvensomformingsutstyret, har det gradvis erstattet mellomfrekvensgeneratorsettet.
Høyfrekvent strømforsyning bruker vanligvis en transformator for å heve den trefasede 380 volt spenningen til en høy spenning på ca. 20,000 volt, og bruker deretter en tyristor eller høyspent silisium likeretterelement for å rette opp strømfrekvensen vekselstrøm til likestrøm, og bruker deretter en elektronisk oscillator til å konvertere likestrøm til høyfrekvent, høyspent vekselstrøm. Utgangseffekten til høyfrekvent strømforsyningsutstyr varierer fra titalls kilowatt til hundrevis av kilowatt.
Gjenstander som er induktivt oppvarmet skal være ledere. Når høyfrekvent vekselstrøm passerer gjennom lederen, produserer lederen en hudeffekt, det vil si at overflatestrømtettheten til lederen er stor, og strømtettheten til lederens sentrum er liten.
Induksjonsoppvarming kan varme objektet jevnt og overflaten som helhet; Kan smelte metaller; I høyfrekvensbånd kan endring av formen på varmespolen (også kjent som induktoren) også brukes til vilkårlig lokal oppvarming. Oppvarming av gjenstander ved hjelp av høye temperaturer som genereres av en elektrisk lysbue. Lysbue er en gassutladning mellom to elektroder. Spenningen til lysbuen er ikke høy, men strømmen er stor, og dens sterke strøm opprettholdes av et stort antall ioner som fordampes på elektroden, slik at buen lett påvirkes av det omkringliggende magnetfeltet. Når det dannes en lysbue mellom elektrodene, kan temperaturen på lysbuesøylen nå 3000~6000K, noe som er egnet for høytemperatursmelting av metaller.
Det finnes to typer lysbueoppvarming: direkte og indirekte lysbueoppvarming. Buestrømmen som varmes opp av den direkte lysbuen, går direkte gjennom den oppvarmede gjenstanden, som må være en elektrode eller medium av lysbuen. Lysbuestrømmen oppvarmet av indirekte lysbue går ikke gjennom det oppvarmede objektet, men varmes hovedsakelig opp av varmen som utstråles av lysbuen. Karakteristikkene til lysbueoppvarming er: høy lysbuetemperatur, energikonsentrasjon og overflateeffekten til stålbueovnsbassenget kan nå 560~1200 kW/kvadratmeter. Imidlertid er støyen fra buen stor, og dens volt-ampere-karakteristikk er negativ motstandskarakteristikk (fallkarakteristikk). For å opprettholde stabiliteten til lysbuen når lysbuen varmes opp, er den øyeblikkelige verdien av kretsspenningen større enn startspenningsverdien når lysbuestrømmen krysser null, og for å begrense kortslutningsstrømmen, må en motstand på en viss verdi må kobles i serie i strømforsyningskretsen. Elektroner som beveger seg med høy hastighet under påvirkning av et elektrisk felt brukes til å bombardere overflaten til en gjenstand og varme den opp. Hovedkomponenten for elektronstråleoppvarming er elektronstrålegeneratoren, også kjent som elektronkanonen. Elektronpistolen er hovedsakelig sammensatt av katode, strålepolyelektrode, anode, elektromagnetisk linse og avbøyningsspole. Anoden er jordet, katoden er koblet til den negative høye posisjonen, fokuseringsstrålen er vanligvis det samme potensialet som katoden, og det dannes et akselerert elektrisk felt mellom katoden og anoden. Elektronene som sendes ut av katoden akselereres til en veldig høy hastighet under påvirkning av det akselererende elektriske feltet, fokusert av den elektromagnetiske linsen, og deretter kontrollert av avbøyningsspolen, slik at elektronstrålen skyter mot det oppvarmede objektet i en bestemt retning .
Fordelene med elektronstråleoppvarming er: (1) kontroller strømverdien Ie til elektronstrålen, som enkelt og raskt kan endre varmeeffekten; (2) Den elektromagnetiske linsen kan brukes til å fritt endre den oppvarmede delen eller området til elektronstrålebombardementdelen kan justeres fritt; (3) Effekttettheten kan økes slik at stoffet ved bombardementpunktet fordamper på et øyeblikk. Ved å bruke infrarøde strålingsobjekter absorberer objektet infrarøde stråler, konverterer strålingsenergien til varmeenergi og varmer den opp.
Infrarød er en elektromagnetisk bølge. I solspekteret, bortenfor den røde enden av synlig lys, er en usynlig form for strålingsenergi. I det elektromagnetiske spekteret er bølgelengdeområdet for infrarødt mellom {{0}}.75~1{{10}}00 mikron, og frekvensen området er mellom 3×1{{20}}~4×10 kHz. I industrielle applikasjoner er det infrarøde spekteret ofte delt inn i flere bånd: 0,75~3,0 mikron for det nær-infrarøde området; 3,0~6,0 mikron for det midt-infrarøde området; 6,0~15,0 mikron for det fjerne infrarøde området; 15,0~1000 mikron for det ekstremt fjerne infrarøde området. Ulike gjenstander har ulik evne til å absorbere infrarøde stråler, selv om samme gjenstand har ulik evne til å absorbere infrarøde stråler med ulik bølgelengde. Derfor, bruk av infrarød oppvarming, i henhold til typen oppvarmet objekt, velg den passende infrarøde strålingskilden, slik at strålingsenergien konsentreres i absorpsjonsbølgelengdeområdet til det oppvarmede objektet for å oppnå en god varmeeffekt.
Elektrisk infrarød oppvarming er faktisk en spesiell form for motstandsoppvarming, det vil si at materialer som wolfram, jern-nikkel eller nikkel-kromlegering brukes som radiatorer for å lage strålingskilder. Når den aktiveres, genereres termisk stråling på grunn av varmen som genereres av motstanden. Vanlige elektriske infrarøde varmestrålekilder er lampetype (reflekterende), rørtype (kvartsrørtype) og platetype (flat type). Lampetypen er en infrarød pære, med wolframglødetråd som radiator, og wolframglødetråden er forseglet i et glasskall fylt med inertgass, akkurat som vanlige lyspærer. Når radiatoren aktiveres, varmes den opp (temperaturen er lavere enn for en vanlig lyspære), og sender dermed ut en stor mengde infrarøde stråler med en bølgelengde på ca. 1,2 mikron. Hvis den indre veggen av glassskallet er belagt med et reflekterende lag, kan infrarøde stråler konsentreres i én retning, så infrarøde strålingskilder av lampetypen kalles også reflekterende infrarøde emittere. Røret til den rørformede infrarøde strålingskilden er laget av kvartsglass, og en wolframtråd er i midten, så det kalles også en kvartsrørformet infrarød emitter. Bølgelengden til infrarød som sendes ut av lampetype og rørtype er i området 0.7~3 mikron, og arbeidstemperaturen er lav, som vanligvis brukes til oppvarming, baking, tørking og infrarød fysioterapi i lyset og tekstilindustrien. Strålingsoverflaten til den infrarøde strålingskilden av platetypen er et plan, sammensatt av en flat motstandsplate, forsiden av motstandsplaten er belagt med et materiale med stor refleksjonskoeffisient, og baksiden er belagt med et materiale med en liten refleksjonskoeffisient, slik at det meste av varmeenergien stråles ut av fronten. Arbeidstemperaturen til platetypen kan nå mer enn 1000 grader, som kan brukes til utglødning av sveiser av stålmaterialer og rør og beholdere med stor diameter.
Fordi infrarød har sterk penetrasjonsevne, er det lett å bli absorbert av objekter, og når det først er absorbert av objekter, blir det umiddelbart omdannet til varmeenergi; Energitapet før og etter infrarød oppvarming er lite, temperaturen er lett å kontrollere, og oppvarmingskvaliteten er høy, derfor utvikler bruken av infrarød oppvarming raskt. Høyfrekvente elektriske felt brukes til å varme opp isolasjonsmaterialer. Hovedoppvarmingsobjektet er dielektrikumet. Når dielektrikumet plasseres i et vekslende elektrisk felt, vil det gjentatte ganger polariseres (fenomenet at dielektriket har like mye ladning motsatt polaritet på overflaten eller innsiden under påvirkning av det elektriske feltet), og konverterer derved den elektriske energien i det elektriske feltet til varmeenergi.
Den elektriske feltfrekvensen som brukes til middels oppvarming er høy. I mellom-, kortbølge- og ultrakortbølgebåndene er frekvensen flere hundre kilohertz til 300 MHz, som kalles høyfrekvent medium oppvarming, og hvis den er høyere enn 300 MHz og når mikrobølgebåndet, kalles den mikrobølge. middels oppvarming. Vanligvis utføres høyfrekvent medium oppvarming i det elektriske feltet mellom de to platene; Mikrobølgemediumoppvarming utføres under strålingsfeltet til bølgeledere, resonatorer eller mikrobølgeantenner.
Når dielektrikumet varmes opp i et høyfrekvent elektrisk felt, er den elektriske effekten som trekkes i enhetsvolumet P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
Hvis det uttrykkes i varme, er det:
H=1.33fEεrtgδ×10 (kal/s·cm)
hvor f er frekvensen til det høyfrekvente elektriske feltet, εr er den relative permittiviteten til dielektrikumet, δ er den dielektriske tapsvinkelen, og E er den elektriske feltstyrken. Det kan sees fra formelen at den elektriske kraften som trekkes av dielektrikumet fra det høyfrekvente elektriske feltet er proporsjonal med kvadratet av den elektriske feltstyrken E, frekvensen f til det elektriske feltet og tapsvinkelen δ til dielektrikumet . E og f bestemmes av det påførte elektriske feltet, mens εr avhenger av egenskapene til selve dielektrikumet. Derfor er gjenstanden for middels oppvarming hovedsakelig stoffet med stort dielektrisk tap.
Siden varmen genereres inne i dielektrikumet (objektet som varmes opp), er oppvarmingshastigheten høy, den termiske effektiviteten er høy, og oppvarmingen er jevn sammenlignet med annen ekstern oppvarming.
Medieoppvarming kan brukes industrielt for å varme opp termogeler for å tørke korn, papir, tre og andre fibrøse materialer; Det er også mulig å forvarme plast før støping, samt gummivulkanisering og liming av tre, plast osv. Valg av passende elektrisk feltfrekvens og innretning kan kun varme opp limet ved oppvarming av kryssfiner, uten å påvirke selve kryssfineren. For homogene materialer er integrert oppvarming mulig.
