Elektrivoolu džauli efekti kasutatakse elektrienergia muundamiseks soojuseks ja esemete soojendamiseks. Tavaliselt jaguneb see otseseks takistuskütteks ja kaudseks takistuskütteks. Esimese toitepinge suunatakse otse kuumutatavale objektile ja voolu voolamisel kuumeneb kuumutatud objekt ise (näiteks elektriliselt kuumutatud triikraud). Objekt, mida saab otse takistuslikult kuumutada, peab olema juht, kuid suure takistusega. Kuna soojus tekib köetavast objektist endast, kuulub see siseküttesse ja soojuslik kasutegur on kõrge. Kaudne takistusküte tuleb valmistada spetsiaalsetest legeeritud materjalidest või mittemetallilistest materjalidest, et valmistada kütteelemente, mis toodavad soojusenergiat ja edastavad kuumutatavale objektile kiirguse, konvektsiooni ja juhtivuse kaudu. Kuna köetav objekt ja kütteelement on jagatud kaheks osaks, ei ole köetava objekti tüüp üldiselt piiratud ja seda on lihtne kasutada.
Kaudse takistuskuumutuse küttekehas kasutatavad materjalid nõuavad üldiselt suurt takistust, väikest takistuse temperatuurikoefitsienti, väikest deformatsiooni kõrgel temperatuuril ja neid ei ole kerge mureneda. Tavaliselt kasutatakse raua-alumiiniumisulamit, nikli-kroomi sulamit ja muid metallmaterjale ning ränikarbiidi, molübdeendisilitsiid ja muid mittemetallilisi materjale. Metallist kütteelementide maksimaalne töötemperatuur võib ulatuda 1000–1500 kraadini vastavalt materjali tüübile; Mittemetalliliste kütteelementide maksimaalne töötemperatuur võib ulatuda 1500–1700 kraadini. Viimast on lihtne paigaldada ja seda saab asendada kuuma ahjuga, kuid see vajab töötamisel rõhuregulaatorit ja selle eluiga on lühem kui sulamist kütteelementidel ning seda kasutatakse üldiselt kõrge temperatuuriga ahjudes, kohtades, kus temperatuur ületab maksimaalset töötemperatuuri, mida lubavad metallmaterjalist kütteelemendid ja mõned erijuhtumid. Juhi enda soojusefekti soojendab indutseeritud vool (pöörisvool), mille juht tekitab vahelduvas elektromagnetväljas. Vastavalt erinevatele kütteprotsessi nõuetele on induktsioonkuumutamisel kasutatava vahelduvvoolu toiteallika sagedus võimsussagedus (50–60 kHz), keskmine sagedus (60–10000 Hz) ja kõrge sagedus (üle 10000 Hz). Toitesagedusega toiteallikat kasutatakse tavaliselt tööstuses vahelduvvoolu toiteallikas, enamikus maailma riikides on toitesagedus 50 Hz. Induktsioonkuumutuse toiteallika toiteallika poolt induktsioonseadmele rakendatav pinge peab olema reguleeritav. Vastavalt kütteseadmete võimsusele ja toitevõrgu võimsusele saab toiteallikat (6~10 kV) kasutada toiteallikaks läbi trafo; Kütteseadet saab ühendada ka otse 380 V madalpingevõrku.
Keskmise sagedusega toiteallikas on pikka aega kasutanud keskmise sagedusega generaatorikomplekte. See koosneb keskmise sagedusega generaatorist ja ajami asünkroonmootorist. Selle seadme väljundvõimsus on üldiselt vahemikus 50–1000 kilovatti. Jõuelektroonika tehnoloogia arenedes on hakatud kasutama türistori inverteri kesksageduslikke toiteallikaid. See keskmise sagedusega toiteallikas kasutab türistoreid, et teisendada sagedusega vahelduvvool alalisvooluks ja seejärel muuta alalisvool vajaliku sagedusega vahelduvvooluks. Tänu selle sagedusmuunduri väikesele suurusele, kergele kaalule, müra puudumisele, töökindlale töökindlusele jne on see järk-järgult asendanud keskmise sagedusega generaatorikomplekti.
Kõrgsageduslik toiteallikas kasutab tavaliselt trafot, et tõsta kolmefaasiline 380-voldine pinge umbes 20, 000 volti kõrge pingeni, ja seejärel kasutatakse toitesageduse alaldamiseks türistori või kõrgepinge räni alaldi elementi. vahelduvvoolu alalisvooluks ja seejärel kasutab elektroonilist ostsillaatorit alalisvoolu muundamiseks kõrgsageduslikuks kõrgepinge vahelduvvooluks. Kõrgsageduslike toiteseadmete väljundvõimsus ulatub kümnetest kilovattidest sadade kilovattideni.
Induktiivselt kuumutatavad objektid peavad olema juhid. Kui juhti läbib kõrgsageduslik vahelduvvool, tekitab juht nahaefekti, see tähendab, et juhi pinnavoolutihedus on suur ja juhi keskpunkti voolutihedus on väike.
Induktsioonkuumutamine võib kuumutada objekti ühtlaselt ja pinda tervikuna; Võib sulatada metalle; Kõrgsagedusribades saab suvaliseks lokaalseks kuumutamiseks kasutada ka küttepooli (tuntud ka kui induktiivpooli) kuju muutmist. Objektide kuumutamine elektrikaare tekitatud kõrgete temperatuuride abil. Kaare tekitamine on gaasilahendus kahe elektroodi vahel. Kaare pinge ei ole kõrge, kuid vool on suur ja selle tugevat voolu hoiab üleval suur hulk elektroodil aurustunud ioone, nii et kaare on kergesti mõjutatav ümbritsev magnetväli. Kui elektroodide vahele tekib kaar, võib kaarekolonni temperatuur ulatuda 3000–6000 K-ni, mis sobib metallide sulatamiseks kõrgel temperatuuril.
Kaarkütet on kahte tüüpi: otsene ja kaudne kaareküte. Otsekaarega kuumutatav kaarevool läbib otse kuumutatud objekti, mis peab olema kaare elektrood või keskkond. Kaudkaarega kuumutatav kaarevool ei läbi kuumutatavat objekti, vaid seda soojendab peamiselt kaare poolt kiirgav soojus. Kaare kuumutamise omadused on järgmised: kõrge kaare temperatuur, energia kontsentratsioon ja terase valmistamise kaareahju basseini pinnavõimsus võib ulatuda 560–1200 kW / ruutmeetri kohta. Kaare müra on aga suur ja selle volt-amprikarakteristik on negatiivne takistuskarakteristik (langemiskarakteristik). Kaare stabiilsuse säilitamiseks kaare kuumutamisel on vooluahela pinge hetkväärtus suurem kui käivituspinge väärtus, kui kaare vool ületab nulli ning lühisvoolu piiramiseks paigaldatakse takisti teatud väärtus tuleb toiteahelas järjestikku ühendada. Elektrivälja toimel suurel kiirusel liikuvaid elektrone kasutatakse objekti pinna pommitamiseks ja selle soojendamiseks. Elektronkiirte kuumutamise põhikomponent on elektronkiire generaator, tuntud ka kui elektronpüstol. Elektronpüstol koosneb peamiselt katoodist, kiirte polüelektroodist, anoodist, elektromagnetläätsest ja läbipaindepoolist. Anood on maandatud, katood on ühendatud negatiivse kõrge positsiooniga, teravustamiskiir on tavaliselt sama potentsiaaliga kui katoodil ning katoodi ja anoodi vahele tekib kiirendatud elektriväli. Katoodi poolt kiiratavad elektronid kiirendatakse kiirendava elektrivälja toimel väga suure kiiruseni, fokusseeritakse elektromagnetläätse abil ja seejärel juhitakse läbipaindepooliga, nii et elektronkiir laseb kuumutatud objekti poole kindlas suunas. .
Elektronkiire kuumutamise eelisteks on: (1) juhtida elektronkiire vooluväärtust Ie, millega saab lihtsalt ja kiiresti muuta küttevõimsust; (2) Elektromagnetläätse saab kasutada kuumutatud osa vabaks muutmiseks või elektronkiire pommitamise osa pindala saab vabalt reguleerida; (3) Võimsustihedust saab suurendada nii, et aine pommitamispunktis aurustub hetkega. Infrapunakiirgusega objekte kasutades neelab objekt infrapunakiiri, muundab kiirgusenergia soojusenergiaks ja soojendab seda.
Infrapuna on elektromagnetlaine. Päikesespektris, nähtava valguse punasest otsast kaugemal, on kiirgusenergia nähtamatu vorm. Elektromagnetilises spektris on infrapuna lainepikkuse vahemik {{0}},75-1{{10}}00 mikronit ja sagedus vahemik on vahemikus 3×1{{20}}~4×10 kHz. Tööstuslikes rakendustes jagatakse infrapunaspekter sageli mitmeks ribaks: 0,75–3,0 mikronit lähiinfrapunapiirkonna jaoks; 3,0-6,0 mikronit keskmise infrapunapiirkonna jaoks; 6,0-15,0 mikronit kauge infrapuna piirkonna jaoks; 15,0–1000 mikronit eriti kaugel infrapunapiirkonna jaoks. Erinevatel objektidel on erinev võime neelata infrapunakiiri, isegi kui samal objektil on erinev võime neelata erineva lainepikkusega infrapunakiiri. Seetõttu valige infrapunakütte rakendamisel vastavalt kuumutatava objekti tüübile sobiv infrapunakiirguse allikas, nii et kiirgusenergia kontsentreeritakse kuumutatava objekti neeldumislainepikkuse vahemikku, et saada hea kuumutusefekt.
Elektriline infrapunaküte on tegelikult takistussoojenduse erivorm, st kiirgusallikate valmistamiseks kasutatakse radiaatoritena selliseid materjale nagu volfram, raud-nikkel või nikli-kroomi sulam. Pinge sisselülitamisel tekib soojuskiirgus selle takistuse tekitatud soojuse tõttu. Tavaliselt kasutatavad elektrilised infrapunakütte kiirgusallikad on lambitüüpi (peegeldav), torutüüpi (kvartstoru tüüpi) ja plaattüüpi (lametüüpi). Lambi tüüp on infrapunapirn, mille radiaatoriks on volframhõõgniit, ja volframniit on suletud klaaskest, mis on täidetud inertgaasiga, nagu tavalised lambipirnid. Kui radiaator on pinge all, siis see soojeneb (temperatuur on madalam kui tavalisel lambipirnil), eraldades seega suurel hulgal infrapunakiiri lainepikkusega umbes 1,2 mikronit. Kui klaaskesta sisesein on kaetud peegeldava kihiga, saab infrapunakiired kontsentreerida ühes suunas, mistõttu lambitüüpi infrapunakiirguse allikaid nimetatakse ka peegeldavateks infrapunakiirguriteks. Torukujulise infrapunakiirguse allika toru on valmistatud kvartsklaasist ja keskel on volframtraat, nii et seda nimetatakse ka kvartsist torukujuliseks infrapunakiirguse kiirguriks. Lambitüübi ja torutüübi poolt kiiratava infrapuna lainepikkus jääb vahemikku 0,7–3 mikronit ja töötemperatuur on madal, mida tavaliselt kasutatakse valguses kuumutamiseks, küpsetamiseks, kuivatamiseks ja infrapuna füsioteraapiaks. ja tekstiilitööstus. Plaat-tüüpi infrapunakiirgusallika kiirguspind on tasapinnaline, mis koosneb tasasest takistusplaadist, takistusplaadi esikülg on kaetud suure peegeldusteguriga materjaliga ja tagakülg on kaetud materjaliga väike peegelduskoefitsient, nii et suurem osa soojusenergiast kiirgab välja esiosa. Plaaditüübi töötemperatuur võib ulatuda üle 1000 kraadi, mida saab kasutada terasmaterjalide keevisõmbluste ja suure läbimõõduga torude ja mahutite lõõmutamiseks.
Kuna infrapunal on tugev läbitungimisvõime, on seda lihtne objektidesse neelata ja kui objektid neelavad, muundatakse see kohe soojusenergiaks; Energiakadu enne ja pärast infrapunakütet on väike, temperatuuri on lihtne kontrollida ja kütte kvaliteet on kõrge, seetõttu areneb infrapunakütte rakendamine kiiresti. Isolatsioonimaterjalide soojendamiseks kasutatakse kõrgsageduslikke elektrivälju. Peamine kütteobjekt on dielektrik. Kui dielektrik asetatakse vahelduvasse elektrivälja, polariseerub see korduvalt (nähtus, et dielektrikul on elektrivälja toimel selle pinnal või sees võrdne kogus vastupidise polaarsusega laengut), muutes seeläbi elektrienergia elektriväli soojusenergiaks.
Keskmise kütte jaoks kasutatav elektrivälja sagedus on kõrge. Kesk-, lühilaine- ja ülilühilaineribades on sagedus mitusada kilohertsi kuni 300 MHz, mida nimetatakse kõrgsageduslikuks keskkütteks ja kui see on kõrgem kui 300 MHz ja jõuab mikrolainesagedusalasse, nimetatakse seda mikrolaineks. keskmine küte. Tavaliselt toimub kõrgsageduslik keskküte kahe plaadi vahelises elektriväljas; Mikrolainekeskkonna kuumutamine toimub lainejuhtide, resonaatorite või mikrolaineantennide kiirgusvälja all.
Dielektriku kuumutamisel kõrgsageduslikus elektriväljas on ruumalaühikus tarbitav elektrienergia P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
Kuumuses väljendatuna on see:
H=1.33fEεrtgδ × 10 (cal/s·cm)
kus f on kõrgsagedusliku elektrivälja sagedus, εr on dielektriku suhteline läbitavus, δ on dielektrilise kao nurk ja E on elektrivälja tugevus. Valemist on näha, et dielektriku poolt kõrgsageduslikust elektriväljast ammutatud elektrienergia on võrdeline elektrivälja tugevuse E ruuduga, elektrivälja sagedusega f ja dielektriku kadunurgaga δ . E ja f on määratud rakendatud elektriväljaga, samas kui εr sõltub dielektriku enda omadustest. Seetõttu on keskmise kuumutamise objektiks peamiselt suure dielektrilise kaoga aine.
Kuna soojus tekib dielektriku (kuumutava objekti) sees, on kuumutuskiirus kiire, soojuslik kasutegur kõrge ja küte ühtlane võrreldes muu välisküttega.
Meediumi kuumutamist saab tööstuslikult kasutada termogeelide soojendamiseks teravilja, paberi, puidu ja muude kiudmaterjalide kuivatamiseks; Samuti on võimalik plastide eelsoojendamine enne vormimist, samuti kummi vulkaniseerimine ja puidu, plastide jms liimimine. Sobiva elektrivälja sageduse ja seadme valimine võib liimi soojendada ainult vineeri kuumutamisel, ilma et see mõjutaks vineeri ennast. Homogeensete materjalide puhul on võimalik integreeritud kuumutamine.
