Nutzung des Joule-Effekts von Strom zur Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie zum Erhitzen von Objekten

Nutzung des Joule-Effekts von Strom zur Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie zum Erhitzen von Objekten

Es wird im Allgemeinen in direkte Widerstandsheizung und direkte Widerstandsheizung unterteilt. Die Versorgungsspannung des ersteren wird direkt an das erhitzte Objekt angelegt. Wenn der Stromfluss erlischt, erzeugt das erhitzte Objekt selbst (z. B. eine elektrische Heiz- und Bügelmaschine) Wärme. Objekte, die durch Widerstand direkt erhitzt werden können, müssen Leiter sein, müssen jedoch einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. Da die Wärme vom erhitzten Objekt selbst erzeugt wird und zur Innenerwärmung gehört, ist der thermische Wirkungsgrad sehr hoch. Für die direkte Widerstandsheizung sind Heizelemente aus speziellen Legierungen oder nichtmetallischen Materialien erforderlich, die Wärmeenergie erzeugen und diese durch Strahlung, Konvektion und Leitung an das erhitzte Objekt übertragen. Aufgrund der Tatsache, dass das erhitzte Objekt und das Heizelement in zwei Teile geteilt sind, ist die Art des erhitzten Objekts im Allgemeinen nicht eingeschränkt und die Bedienung ist übersichtlich.

Die für Heizelemente mit direkter Widerstandsheizung verwendeten Materialien erfordern im Allgemeinen einen hohen elektrischen Widerstand, einen niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten, minimale Verformung bei hohen Temperaturen und eine geringere Versprödungsanfälligkeit. Zu den häufig verwendeten Metallmaterialien gehören Eisen-Aluminium-Legierungen, Nickel-Chrom-Legierungen und nichtmetallische Materialien wie Siliziumkarbid und Molybdändisilizid. Die Betriebstemperatur von Metallheizelementen kann je nach Art des verwendeten Materials 1000-1500 Grad erreichen; Die Betriebstemperatur nichtmetallischer Heizelemente kann 1500-1700 Grad erreichen. Die letztgenannte Ausrüstung ist praktisch und kann durch einen Heißofen ersetzt werden, erfordert jedoch während des Betriebs eine Druckregulierungsausrüstung. Seine Lebensdauer ist kürzer als die von Legierungsheizelementen und es wird im Allgemeinen in Hochtemperaturöfen, lokalen Bereichen, in denen die Temperatur die zulässige Betriebstemperatur von Metallheizelementen überschreitet, und bei bestimmten besonderen Anlässen verwendet.

Induktionsheizung

Der thermische Effekt, der durch den induzierten Strom (Wirbelstrom) verursacht wird, der von einem Leiter in einem elektromagnetischen Wechselfeld erzeugt wird, führt dazu, dass der Leiter selbst Wärme erzeugt. Je nach Anforderungen des Heizprozesses umfasst die für die Induktionserwärmung ausgewählte Frequenz der Wechselstromversorgung die Netzfrequenz (50-60 Hz), die Mittelfrequenz (60-10000 Hz) und die Hochfrequenz (über 10.000 Hz). Bei der Netzfrequenz-Stromversorgung handelt es sich um eine Wechselstromversorgung, die üblicherweise in der Industrie verwendet wird. Die überwiegende Mehrheit der Netzfrequenzen auf der Welt beträgt 50 Hertz. Die Spannung, mit der das Netzteil zur Induktionserwärmung an die Induktionsanlage angelegt wird, muss einstellbar sein. Abhängig von der Leistung der Heizanlage und der Kapazität des Stromversorgungsnetzes kann zur Stromversorgung über einen Transformator ein Hochspannungsnetzteil (6-10 kV) verwendet werden; Heizgeräte können auch direkt an ein 380-V-Niederspannungsnetz angeschlossen werden.

In der Zwischenfrequenz-Stromversorgung wurden lange Zeit Zwischenfrequenz-Generatorsätze eingesetzt. Es besteht aus einem Zwischenfrequenzgenerator und einem Antriebs-Asynchronmotor. Die Ausgangsleistung dieses Gerätetyps liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 1000 Kilowatt. Mit der Entwicklung der Leistungselektroniktechnik wurde die Zwischenfrequenz-Stromversorgung von Thyristor-Frequenzumrichtern eingesetzt. Dieses Zwischenfrequenznetzteil verwendet Thyristoren, um zunächst Wechselstrom in Gleichstrom und dann Gleichstrom in Wechselstrom mit der gewünschten Frequenz umzuwandeln. Aufgrund seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts, seiner Geräuschlosigkeit und seines zuverlässigen Betriebs hat diese Art von Frequenzumwandlungsgeräten nach und nach Zwischenfrequenzgeneratorsätze ersetzt.

Bei Hochfrequenz-Stromversorgungen wird in der Regel zunächst die Drehspannung von 380 Volt über einen Transformator auf eine Hochspannung von etwa 20.000 Volt angehoben. Dann verwenden sie Thyristoren oder Hochspannungs-Gleichrichterkomponenten aus Silizium, um den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, und verwenden dann elektronische Vibrationsröhren, um den Gleichstrom in Hochfrequenz-Hochspannungs-Wechselstrom umzuwandeln. Die Ausgangsleistung von Hochfrequenz-Stromversorgungsgeräten reicht von mehreren zehn Kilowatt bis zu Hunderten von Kilowatt.

www.superbheater.com