Perlawanan pemanasan
Efek Joule arus digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas menjadi benda panas. [1] Biasanya dibagi menjadi pemanasan resistansi langsung dan pemanasan resistansi tidak langsung. Tegangan catu daya bekas langsung diterapkan ke benda yang akan dipanaskan. Saat arus mengalir, benda itu sendiri dipanaskan. Mesin setrika dipanaskan.
Ini akan mengalami demam. Benda yang dapat dipanaskan secara langsung haruslah sebuah konduktor, tetapi ia harus memiliki resistivitas yang lebih tinggi. Karena panas dihasilkan oleh benda yang dipanaskan itu sendiri, itu termasuk dalam pemanas internal, dan efisiensi termalnya sangat tinggi. Pemanasan resistansi tidak langsung membutuhkan bahan paduan khusus atau bahan non-logam untuk membuat elemen pemanas. Elemen pemanas menghasilkan panas, yang disalurkan ke objek untuk dipanaskan melalui radiasi, konveksi, dan konduksi. Karena benda yang dipanaskan dan elemen pemanas dibagi menjadi dua bagian, jenis benda yang dipanaskan umumnya tidak dibatasi, dan operasinya sederhana.
Bahan yang digunakan untuk elemen pemanas pemanas resistansi tidak langsung umumnya memerlukan resistivitas tinggi, koefisien resistansi suhu rendah, deformasi kecil pada suhu tinggi, dan tidak mudah digetarkan. Yang umum digunakan adalah bahan logam seperti paduan besi-aluminium, paduan nikel-kromium dan bahan non logam seperti silikon karbida dan molibdenum disilisida. Suhu kerja maksimum elemen pemanas logam bisa mencapai 1000 ～ 1500 ℃ sesuai dengan jenis materialnya; suhu kerja tertinggi dari komponen pemanas non-logam bisa mencapai 1500 ～ 1700 ℃. Yang terakhir ini mudah dipasang dan dapat diganti dengan tungku pemanas, tetapi membutuhkan perangkat pengatur tegangan saat bekerja, dan umurnya lebih pendek daripada elemen pemanas paduan. Ini umumnya digunakan di tungku suhu tinggi, tempat di mana suhu melebihi suhu kerja maksimum yang diijinkan dari elemen pemanas logam dan beberapa acara khusus.
Pemanasan induksi
Konduktor itu sendiri dipanaskan oleh efek termal yang dibentuk oleh arus induksi (arus eddy) yang dihasilkan oleh konduktor pada medan elektromagnetik bolak-balik. Menurut persyaratan proses pemanasan yang berbeda, frekuensi catu daya AC yang digunakan dalam pemanasan induksi mencakup frekuensi daya (50-60 Hz), frekuensi menengah (60-10000 Hz), dan frekuensi tinggi (lebih tinggi dari 10.000 Hz). Catu daya frekuensi daya biasanya merupakan catu daya AC yang digunakan dalam industri. Frekuensi daya di sebagian besar negara di dunia adalah 50 Hz. Tegangan yang diterapkan ke perangkat induksi oleh catu daya frekuensi industri untuk pemanasan induksi harus dapat disesuaikan. Menurut kekuatan peralatan pemanas dan kapasitas jaringan catu daya, catu daya tegangan tinggi (6-10 kV) dapat digunakan untuk memasok daya melalui transformator; peralatan pemanas juga dapat langsung dihubungkan ke jaringan listrik 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 asinkron penggerak. Daya keluaran unit ini umumnya berkisar antara 50 hingga 1000 kilowatt. Dengan perkembangan teknologi elektronika daya, suplai daya frekuensi menengah inverter thyristor sekarang digunakan. Catu daya frekuensi menengah ini menggunakan thyristor untuk terlebih dahulu mengubah frekuensi daya arus bolak-balik menjadi arus searah, kemudian mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik dari frekuensi yang diperlukan. Karena ukurannya yang kecil, ringan, tidak bersuara, dan pengoperasian yang andal dari jenis peralatan frekuensi variabel ini, secara bertahap telah menggantikan genset frekuensi menengah.
Catu daya frekuensi tinggi biasanya menggunakan trafo untuk meningkatkan tegangan tiga fasa 380 volt menjadi tegangan tinggi sekitar 20.000 volt, kemudian menggunakan thyristor atau penyearah silikon tegangan tinggi untuk memperbaiki frekuensi daya AC ke DC, kemudian menggunakan osilator elektronik Arus searah diubah menjadi frekuensi tinggi, arus bolak-balik tegangan tinggi. Daya keluaran peralatan catu daya frekuensi tinggi berkisar dari puluhan kilowatt hingga ratusan kilowatt.
Objek yang dipanaskan dengan induksi haruslah konduktor. Ketika arus bolak-balik frekuensi tinggi melewati konduktor, konduktor menghasilkan efek kulit, yaitu kerapatan arus pada permukaan konduktor besar, dan kerapatan arus di tengah konduktor kecil.
Pemanasan induksi secara seragam dapat memanaskan objek secara keseluruhan dan pemanasan permukaan; itu bisa mencium logam; pada frekuensi tinggi, ini dapat mengubah bentuk koil pemanas (juga dikenal sebagai induktor), dan juga dapat melakukan pemanasan lokal sewenang-wenang.
Pemanasan busur
Gunakan suhu tinggi yang dihasilkan oleh busur untuk memanaskan objek. Busur adalah fenomena keluarnya gas di antara dua elektroda. Tegangan busur tidak tinggi tetapi arusnya besar. Arus kuatnya dipertahankan oleh sejumlah besar ion yang menguap 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 bersuhu tinggi.
Ada dua jenis pemanasan busur, pemanasan busur langsung dan tidak langsung. Arus busur pemanas busur langsung melewati langsung benda yang akan dipanaskan, dan benda yang akan dipanaskan harus berupa elektroda atau media busur. Arus busur pemanasan busur tidak langsung tidak melewati objek yang akan dipanaskan, dan terutama dipanaskan oleh panas yang diradiasikan oleh busur. Karakteristik pemanasan busur adalah: suhu busur tinggi, energi terkonsentrasi, dan kekuatan permukaan kolam cair dari tungku busur listrik pembuatan baja dapat mencapai 560-1200 kilowatt per meter persegi. Namun, kebisingan busur besar, dan karakteristik volt-ampere-nya adalah karakteristik resistansi negatif (karakteristik penurunan). Untuk menjaga kestabilan busur selama pemanasan busur, nilai sesaat tegangan rangkaian lebih besar dari nilai tegangan busur ketika arus busur seketika melintasi nol, dan untuk membatasi arus hubung singkat, resistor nilai tertentu harus dihubungkan secara seri di sirkuit daya.
Pemanasan berkas elektron
Permukaan benda dibombardir oleh elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi di bawah aksi medan listrik untuk memanaskannya. Komponen utama untuk pemanasan berkas elektron adalah generator berkas elektron, juga dikenal sebagai senapan elektron. Pistol elektron terutama terdiri dari katoda, elektroda pemfokusan, anoda, lensa elektromagnetik, dan koil defleksi. Anoda dibumikan, dan katoda dihubungkan ke posisi tinggi negatif. Sinar terfokus biasanya memiliki potensial yang sama dengan katoda, dan medan listrik percepatan terbentuk antara katoda dan anoda. Elektron yang dipancarkan oleh katoda dipercepat dengan kecepatan tinggi di bawah aksi medan listrik yang dipercepat, difokuskan oleh lensa elektromagnetik, dan kemudian dikendalikan oleh kumparan defleksi, sehingga berkas elektron diarahkan ke objek yang akan dipanaskan dalam a arah tertentu.
Keuntungan pemanasan berkas elektron adalah: ①Kontrol nilai arus berkas elektron, yang dapat dengan mudah dan cepat mengubah daya pemanas; ②Lensa elektromagnetik dapat digunakan untuk mengubah bagian yang dipanaskan secara bebas atau secara bebas menyesuaikan area bagian penembakan berkas elektron; ③Dapat meningkatkan densitas daya sehingga material di titik yang dibombardir akan menguap secara instan.
Pemanasan inframerah
Gunakan radiasi infra merah untuk memancarkan objek. Setelah benda menyerap infra merah, ia mengubah energi radiasi menjadi panas dan dipanaskan.
Inframerah adalah gelombang elektromagnetik. Dalam spektrum matahari, di luar ujung merah cahaya tampak, itu adalah energi pancaran tak terlihat. Dalam spektrum elektromagnetik, rentang panjang gelombang inframerah antara 0,75 dan 1000 mikron, dan rentang frekuensi antara 3 × 10 dan 4 × 10 Hz. Dalam aplikasi industri, spektrum inframerah sering dibagi menjadi beberapa pita: 0,75 ~ 3,0 mikron adalah daerah inframerah dekat; 3,0 ~ 6,0 mikron adalah wilayah inframerah-tengah; 6,0 ~ 15,0 mikron adalah wilayah inframerah jauh; 15.0 ~ 1000 mikron adalah Area inframerah jauh yang ekstrim. Objek yang berbeda memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap cahaya inframerah. Bahkan benda yang sama memiliki kemampuan yang berbeda untuk menyerap cahaya infra merah dengan panjang gelombang yang berbeda. Oleh karena itu dalam penerapan pemanas infra merah, sumber radiasi infra merah yang sesuai harus dipilih sesuai dengan jenis benda yang akan dipanaskan, sehingga energi radiasi terkonsentrasi dalam rentang panjang gelombang serapan benda yang akan dipanaskan, agar diperoleh. efek pemanasan yang baik.
Pemanasan infra merah listrik sebenarnya adalah bentuk khusus dari pemanasan resistansi, yang menggunakan bahan-bahan seperti paduan tungsten, besi-nikel atau nikel-kromium sebagai radiator untuk membuat sumber radiasi. Setelah diberi energi, ia menghasilkan radiasi panas karena panas yang dihasilkan oleh ketahanannya. Sumber radiasi pemanas infra merah listrik yang umum digunakan adalah jenis lampu (jenis reflektif), jenis tabung (tabung kuarsa) dan jenis pelat (jenis datar). Jenis lampunya adalah bohlam infra merah, yang menggunakan kawat tungsten sebagai radiatornya, yang disegel dalam cangkang kaca yang diisi gas inert, persis seperti bohlam penerangan umum. Radiator menghasilkan panas setelah diberi energi (suhunya lebih rendah dari pada lampu penerangan umum), yang 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 pada satu arah, sehingga sumber radiasi infra merah jenis lampu disebut juga radiator infra merah reflektif. Tabung sumber radiasi infra merah jenis tabung terbuat dari kaca kuarsa dengan kawat tungsten di tengahnya, sehingga disebut juga radiator inframerah jenis tabung kuarsa. Panjang gelombang sinar infra merah yang dipancarkan oleh jenis lampu dan jenis tabung berada pada kisaran 0,7 sampai 3 mikron, dan temperatur kerjanya relatif rendah. Ini umumnya digunakan untuk memanaskan, memanggang, mengeringkan dalam industri ringan dan tekstil dan fisioterapi inframerah dalam perawatan medis. Permukaan radiasi sumber radiasi infra merah tipe pelat adalah permukaan datar yang tersusun dari pelat resistif datar. Bagian depan pelat resistif dilapisi dengan bahan dengan koefisien pantulan besar, dan bagian sebaliknya dilapisi dengan bahan dengan koefisien pantulan rendah, sehingga sebagian besar energi panas terpancar dari depan. Suhu kerja jenis pelat bisa mencapai di atas 1000, dan dapat digunakan untuk anil pengelasan bahan baja dan pipa serta wadah berdiameter besar.
Karena infra merah memiliki kemampuan tembus yang kuat, ia mudah diserap oleh benda, dan begitu diserap oleh benda, ia segera diubah menjadi energi panas; kehilangan energi sebelum dan sesudah pemanasan infra merah kecil, suhunya mudah dikendalikan, dan kualitas pemanasannya tinggi. Oleh karena itu, penerapan pemanas infra merah berkembang pesat.
Pemanasan sedang
Gunakan medan listrik frekuensi tinggi untuk memanaskan bahan isolasi. Objek pemanas utama adalah dielektrik. Ketika dielektrik ditempatkan di medan listrik bolak-balik, ia akan berulang kali terpolarisasi (di bawah aksi medan listrik, jumlah muatan polaritas yang berlawanan yang sama muncul di permukaan atau di dalam dielektrik), sehingga mengubah energi listrik di medan listrik menjadi panas.
Frekuensi medan listrik yang digunakan untuk pemanasan sedang sangat tinggi. Pada gelombang menengah, gelombang pendek dan gelombang ultra pendek, frekuensinya adalah ratusan kilohertz hingga 300 MHz, yang disebut pemanasan dielektrik frekuensi tinggi. Jika lebih tinggi dari 300 MHz dan mencapai pita gelombang mikro, ini disebut pemanasan dielektrik gelombang mikro. Biasanya pemanasan dielektrik frekuensi tinggi dilakukan di medan listrik antara dua pelat; sedangkan pemanasan dielektrik gelombang mikro dilakukan di bawah bidang radiasi pandu gelombang, rongga resonansi 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 diekspresikan dalam panas, itu adalah:
H=1.33fEεrtgδ × 10 (kal / detik · cm)
Di mana f adalah frekuensi medan listrik frekuensi tinggi, εr adalah permitivitas relatif dielektrik, δ adalah sudut rugi dielektrik, dan E adalah kuat medan listrik. Hal ini 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, dan εr bergantung pada sifat dielektrik itu sendiri. Oleh karena itu, objek pemanasan sedang terutama material dengan kehilangan sedang yang besar.
Pemanasan sedang karena panas dihasilkan di dalam dielektrik (objek yang akan dipanaskan), dibandingkan dengan pemanasan eksternal lainnya, kecepatan pemanasannya cepat, efisiensi termalnya tinggi, dan pemanasannya seragam.
Pemanasan media dapat memanaskan gel termal dalam industri, biji-bijian kering, kertas, kayu, dan bahan berserat lainnya; juga dapat memanaskan dulu plastik sebelum dicetak, dan mengikat vulkanisasi karet dan kayu, plastik, dll. Memilih frekuensi dan perangkat medan listrik yang sesuai hanya dapat memanaskan lem perekat saat memanaskan kayu lapis tanpa mempengaruhi kayu lapis itu sendiri. Untuk material homogen, pemanasan bisa dilakukan secara keseluruhan.