Efek Joule arus listrik digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi panas untuk memanaskan benda. Biasanya dibagi menjadi pemanasan resistansi langsung dan pemanasan resistansi tidak langsung. Tegangan catu daya dari yang pertama langsung diterapkan ke benda yang dipanaskan, dan ketika arus mengalir, benda yang dipanaskan itu sendiri (seperti besi yang dipanaskan dengan listrik) menjadi panas. Benda yang dapat dipanaskan secara langsung secara resistif harus berupa konduktor, tetapi dengan resistivitas tinggi. Karena panas dihasilkan dari objek yang dipanaskan itu sendiri, itu termasuk pemanasan internal, dan efisiensi termalnya tinggi. Pemanasan resistansi tidak langsung perlu dibuat dari bahan paduan khusus atau bahan non-logam untuk membuat elemen pemanas, yang menghasilkan energi panas dan mengirimkan ke objek yang dipanaskan melalui radiasi, konveksi, dan konduksi. Karena benda yang dipanaskan dan elemen pemanas dibagi menjadi dua bagian, jenis benda yang dipanaskan umumnya tidak terbatas dan mudah dioperasikan.
Bahan yang digunakan dalam elemen pemanas dari pemanasan resistansi tidak langsung umumnya membutuhkan resistivitas besar, koefisien suhu resistansi kecil, deformasi kecil pada suhu tinggi dan tidak mudah rapuh. Yang umum digunakan adalah paduan besi-aluminium, paduan nikel-kromium dan bahan logam lainnya dan silikon karbida, molibdenum disilicide dan bahan non-logam lainnya. Suhu kerja maksimum elemen pemanas logam bisa mencapai 1000~1500 derajat sesuai dengan jenis bahannya; Suhu kerja maksimum elemen pemanas non-logam bisa mencapai 1500~1700 derajat. Yang terakhir mudah dipasang dan dapat diganti dengan tungku panas, tetapi membutuhkan alat pengatur tekanan saat bekerja, dan masa pakainya lebih pendek daripada elemen pemanas paduan, dan umumnya digunakan di tungku suhu tinggi, tempat di mana suhu melebihi suhu operasi maksimum yang diizinkan oleh elemen pemanas bahan logam dan beberapa acara khusus. Efek termal dari konduktor itu sendiri dipanaskan oleh arus induksi (arus eddy) yang dihasilkan oleh konduktor dalam medan elektromagnetik bolak-balik. Menurut persyaratan proses pemanasan yang berbeda, frekuensi catu daya AC yang digunakan dalam pemanasan induksi adalah frekuensi daya (50~60 kHz), frekuensi sedang (60~10000 Hz) dan frekuensi tinggi (lebih tinggi dari 10000 Hz). Catu daya frekuensi daya biasanya digunakan pada catu daya AC industri, sebagian besar negara di dunia frekuensi daya adalah 50 Hz. Tegangan yang diterapkan ke perangkat induksi oleh catu daya frekuensi daya untuk pemanasan induksi harus disesuaikan. Menurut kekuatan peralatan pemanas dan kapasitas jaringan catu daya, catu daya (6 ~ 10 kV) dapat digunakan untuk memasok daya melalui trafo; Perangkat pemanas juga dapat dihubungkan langsung ke jaringan tegangan rendah 380 volt.
Catu daya frekuensi menengah telah menggunakan genset frekuensi menengah untuk waktu yang lama. Ini terdiri dari generator frekuensi menengah dan motor penggerak asinkron. Daya keluaran unit ini umumnya berkisar antara 50~1000 kilowatt. Dengan perkembangan teknologi elektronika daya, catu daya frekuensi menengah inverter thyristor telah digunakan. Catu daya frekuensi menengah ini menggunakan thyristor untuk mengubah arus bolak-balik frekuensi daya menjadi arus searah, dan kemudian mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dari frekuensi yang diperlukan. Karena ukurannya yang kecil, ringan, tidak berisik, operasi yang andal, dll. dari peralatan konversi frekuensi ini, secara bertahap menggantikan genset frekuensi menengah.
Catu daya frekuensi tinggi biasanya menggunakan trafo untuk menaikkan tegangan tiga fasa 380 volt menjadi tegangan tinggi sekitar 20,000 volt, kemudian menggunakan thyristor atau elemen penyearah silikon tegangan tinggi untuk menyearahkan frekuensi daya arus bolak-balik menjadi arus searah, dan kemudian menggunakan osilator elektronik untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik berfrekuensi tinggi dan bertegangan tinggi. Daya keluaran peralatan catu daya frekuensi tinggi berkisar dari puluhan kilowatt hingga ratusan kilowatt.
Benda yang dipanaskan secara induktif harus menjadi konduktor. Ketika arus AC frekuensi tinggi melewati konduktor, konduktor menghasilkan efek kulit, yaitu kerapatan arus permukaan konduktor besar, dan kerapatan arus pusat konduktor kecil.
Pemanasan induksi dapat memanaskan benda secara merata dan permukaan secara keseluruhan; Dapat melelehkan logam; Pada pita frekuensi tinggi, mengubah bentuk koil pemanas (juga dikenal sebagai induktor) juga dapat digunakan untuk pemanasan lokal yang sewenang-wenang. Memanaskan benda menggunakan suhu tinggi yang dihasilkan oleh busur listrik. Arcing adalah pelepasan gas antara dua elektroda. Tegangan busur tidak tinggi tetapi arusnya besar, dan arusnya yang kuat dipertahankan oleh sejumlah besar ion yang diuapkan pada elektroda, sehingga busur mudah dipengaruhi oleh medan magnet di sekitarnya. Ketika busur terbentuk di antara elektroda, suhu kolom busur bisa mencapai 3000 ~ 6000K, yang cocok untuk peleburan logam suhu tinggi.
Ada dua jenis pemanasan busur: pemanasan busur langsung dan tidak langsung. Arus busur yang dipanaskan oleh busur langsung melewati langsung objek yang dipanaskan, yang harus berupa elektroda atau media busur. Arus busur yang dipanaskan oleh busur tidak langsung tidak melewati benda yang dipanaskan, tetapi terutama dipanaskan oleh panas yang dipancarkan oleh busur. Karakteristik pemanasan busur adalah: suhu busur tinggi, konsentrasi energi, dan kekuatan permukaan kolam tungku busur pembuatan baja dapat mencapai 560 ~ 1200 kW / meter persegi. Namun, kebisingan busurnya besar, dan karakteristik volt-ampere-nya adalah karakteristik resistansi negatif (karakteristik jatuh). Untuk menjaga stabilitas busur ketika busur dipanaskan, nilai sesaat dari tegangan rangkaian lebih besar dari nilai tegangan awal ketika arus busur melintasi nol, dan untuk membatasi arus hubung singkat, sebuah resistor dari nilai tertentu harus dihubungkan secara seri di rangkaian catu daya. Elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi di bawah aksi medan listrik digunakan untuk membombardir permukaan suatu benda dan memanaskannya. Komponen utama untuk pemanasan berkas elektron adalah generator berkas elektron, juga dikenal sebagai senjata elektron. Pistol elektron terutama terdiri dari katoda, balok polielektroda, anoda, lensa elektromagnetik, dan koil defleksi. Anoda dibumikan, katoda dihubungkan ke posisi tinggi negatif, sinar pemfokusan biasanya memiliki potensi yang sama dengan katoda, dan medan listrik yang dipercepat terbentuk antara katoda dan anoda. Elektron yang dipancarkan oleh katoda dipercepat ke kecepatan yang sangat tinggi di bawah aksi medan listrik yang dipercepat, difokuskan oleh lensa elektromagnetik, dan kemudian dikendalikan oleh koil defleksi, sehingga berkas elektron menembak ke arah objek yang dipanaskan ke arah tertentu. .
Keuntungan dari pemanasan berkas elektron adalah: (1) mengontrol nilai arus berkas elektron, yang dapat dengan mudah dan cepat mengubah daya pemanasan; (2) Lensa elektromagnetik dapat digunakan untuk mengubah bagian yang dipanaskan secara bebas atau area bagian pengeboman berkas elektron dapat disesuaikan secara bebas; (3) Kepadatan daya dapat ditingkatkan sehingga zat pada titik pengeboman menguap dalam sekejap. Menggunakan objek radiasi infra merah, objek menyerap sinar infra merah, mengubah energi radiasi menjadi energi panas dan memanaskannya.
Inframerah adalah gelombang elektromagnetik. Dalam spektrum matahari, di luar ujung merah cahaya tampak, ada bentuk energi radiasi yang tak terlihat. Dalam spektrum elektromagnetik, rentang panjang gelombang inframerah adalah antara {{0}}.75~1{{10}}00 mikron, dan frekuensi rentang antara 3×1{{20}}~4×10 kHz. Dalam aplikasi industri, spektrum inframerah sering dibagi menjadi beberapa pita: 0,75~3,0 mikron untuk wilayah inframerah-dekat; 3,0~6,0 mikron untuk wilayah pertengahan inframerah; 6.0~15.0 mikron untuk wilayah inframerah jauh; 15,0~1000 mikron untuk wilayah inframerah yang sangat jauh. Objek yang berbeda memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap sinar infra merah, meskipun objek yang sama memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap sinar infra merah dengan panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu, penerapan pemanasan infra merah, sesuai dengan jenis objek yang dipanaskan, pilih sumber radiasi infra merah yang sesuai, sehingga energi radiasi terkonsentrasi pada rentang panjang gelombang penyerapan objek yang dipanaskan untuk mendapatkan efek pemanasan yang baik.
Pemanasan infra merah listrik sebenarnya adalah bentuk khusus dari pemanasan resistansi, yaitu bahan seperti tungsten, paduan besi-nikel atau nikel-kromium digunakan sebagai radiator untuk membuat sumber radiasi. Saat diberi energi, radiasi termal dihasilkan karena panas yang dihasilkan oleh resistansinya. Sumber radiasi pemanas inframerah listrik yang umum digunakan adalah tipe lampu (reflektif), tipe tabung (tipe tabung kuarsa) dan tipe pelat (tipe datar). Jenis lampu adalah bohlam inframerah, dengan filamen tungsten sebagai radiatornya, dan filamen tungsten disegel dalam cangkang kaca yang diisi dengan gas lembam, seperti bola lampu biasa. Saat radiator diberi energi, radiator akan memanas (suhunya lebih rendah dari bola lampu biasa), sehingga memancarkan sinar infra merah dalam jumlah besar dengan panjang gelombang sekitar 1,2 mikron. Jika dinding bagian dalam cangkang kaca dilapisi dengan lapisan reflektif, sinar infra merah dapat terkonsentrasi dalam satu arah, sehingga sumber radiasi infra merah tipe lampu juga disebut pemancar infra merah reflektif. Tabung sumber radiasi infra merah tubular terbuat dari kaca kuarsa, dan kawat tungsten berada di tengahnya, sehingga disebut juga pemancar infra merah tubular kuarsa. Panjang gelombang inframerah yang dipancarkan oleh jenis lampu dan jenis tabung berada dalam kisaran 0.7~3 mikron, dan suhu kerjanya rendah, yang umumnya digunakan untuk memanaskan, memanggang, mengeringkan, dan fisioterapi inframerah dalam cahaya dan industri tekstil. Permukaan radiasi dari sumber radiasi infra merah tipe pelat adalah sebuah bidang, terdiri dari pelat resistansi datar, sisi depan pelat resistansi dilapisi dengan bahan dengan koefisien refleksi yang besar, dan sisi sebaliknya dilapisi dengan bahan dengan koefisien refleksi kecil, sehingga sebagian besar energi panas dipancarkan oleh depan. Suhu kerja tipe pelat bisa mencapai lebih dari 1000 derajat, yang dapat digunakan untuk anil lasan bahan baja dan pipa dan wadah berdiameter besar.
Karena infra merah memiliki kemampuan penetrasi yang kuat, mudah diserap oleh benda, dan begitu diserap oleh benda, segera diubah menjadi energi panas; Kehilangan energi sebelum dan sesudah pemanasan inframerah kecil, suhunya mudah dikendalikan, dan kualitas pemanasannya tinggi, oleh karena itu, penerapan pemanasan inframerah berkembang pesat. Medan listrik frekuensi tinggi digunakan untuk memanaskan bahan isolasi. Objek pemanas utama adalah dielektrik. Ketika dielektrik ditempatkan dalam medan listrik bolak-balik, itu akan berulang kali terpolarisasi (fenomena bahwa dielektrik memiliki jumlah muatan yang berlawanan dengan polaritas yang sama di permukaannya atau di dalam di bawah aksi medan listrik), sehingga mengubah energi listrik menjadi medan listrik menjadi energi panas.
Frekuensi medan listrik yang digunakan untuk pemanasan sedang tinggi. Dalam pita gelombang menengah, gelombang pendek dan ultra-pendek, frekuensinya beberapa ratus kilohertz hingga 300 MHz, yang disebut pemanasan medium frekuensi tinggi, dan jika lebih tinggi dari 300 MHz dan mencapai pita gelombang mikro, itu disebut gelombang mikro pemanasan sedang. Biasanya pemanasan menengah frekuensi tinggi dilakukan di medan listrik antara dua pelat; Pemanasan medium gelombang mikro dilakukan di bawah medan radiasi pandu gelombang, resonator, atau antena gelombang mikro.
Ketika dielektrik dipanaskan dalam medan listrik frekuensi tinggi, daya listrik yang ditarik dalam satuan volume adalah P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
Jika dinyatakan dalam panas, itu adalah:
H=1.33fEεrtgδ×10 (kal/dtk·cm)
di mana f adalah frekuensi medan listrik frekuensi tinggi, εr adalah permitivitas relatif dielektrik, δ adalah sudut rugi-rugi dielektrik, dan E adalah kekuatan medan listrik. Dapat dilihat dari rumus bahwa daya listrik yang ditarik oleh dielektrik dari medan listrik frekuensi tinggi sebanding dengan kuadrat kuat medan listrik E, frekuensi f medan listrik, dan sudut rugi δ dielektrik . E dan f ditentukan oleh medan listrik yang diterapkan, sedangkan εr tergantung pada sifat dielektrik itu sendiri. Oleh karena itu, objek pemanasan sedang terutama adalah zat dengan kerugian dielektrik yang besar.
Karena panas dihasilkan di dalam dielektrik (objek yang dipanaskan), kecepatan pemanasannya cepat, efisiensi termalnya tinggi, dan pemanasannya seragam dibandingkan dengan pemanasan eksternal lainnya.
Pemanasan media dapat digunakan secara industri untuk memanaskan termogel untuk mengeringkan biji-bijian, kertas, kayu, dan bahan berserat lainnya; Dimungkinkan juga untuk memanaskan plastik sebelum dicetak, serta vulkanisasi karet dan pengikatan kayu, plastik, dll. Memilih frekuensi medan listrik yang sesuai dan perangkat hanya dapat memanaskan perekat saat memanaskan kayu lapis, tanpa mempengaruhi kayu lapis itu sendiri. Untuk bahan homogen, pemanasan integral dimungkinkan.
