Ефектът на Джаул на електрическия ток се използва за преобразуване на електрическата енергия в топлина за нагряване на обекти. Обикновено се разделя на директно съпротивително нагряване и непряко съпротивително нагряване. Захранващото напрежение на първия се прилага директно към нагрятия обект и когато тече ток, самият нагрят обект (като електрическа нагрята ютия) се нагрява. Обект, който може да се нагрява директно резистивно, трябва да бъде проводник, но с високо съпротивление. Тъй като топлината се генерира от самия нагрят обект, тя принадлежи към вътрешно отопление и топлинната ефективност е висока. Непрякото съпротивително нагряване трябва да бъде направено от специални сплави или неметални материали, за да се направят нагревателни елементи, които генерират топлинна енергия и се предават на нагретия обект чрез излъчване, конвекция и проводимост. Тъй като нагряваният обект и нагревателният елемент са разделени на две части, типът на нагрявания обект обикновено не е ограничен и лесен за работа.
Материалите, използвани в нагревателния елемент за индиректно съпротивително нагряване, обикновено изискват голямо съпротивление, малък температурен коефициент на съпротивление, малка деформация при висока температура и не са лесни за крехкост. Обикновено се използват желязо-алуминиева сплав, никел-хромова сплав и други метални материали и силициев карбид, молибденов дисилицид и други неметални материали. Максималната работна температура на металните нагревателни елементи може да достигне 1000 ~ 1500 градуса според вида на материала; Максималната работна температура на неметалните нагревателни елементи може да достигне 1500 ~ 1700 градуса. Последният е лесен за инсталиране и може да бъде заменен с гореща пещ, но се нуждае от устройство за регулиране на налягането, когато работи, а животът му е по-кратък от този на нагревателните елементи от сплав и обикновено се използва във високотемпературни пещи, места, където температура надвишава максималната работна температура, разрешена от нагревателни елементи от метален материал и някои специални случаи. Топлинният ефект на самия проводник се нагрява от индуцирания ток (вихров ток), генериран от проводника в променливо електромагнитно поле. Според различните изисквания на процеса на нагряване, честотата на захранването с променлив ток, използвано при индукционно нагряване, е честота на захранване (50~60 kHz), средна честота (60~10000 Hz) и висока честота (по-висока от 10000 Hz). Захранването с честота на захранване обикновено се използва в промишленото захранване с променлив ток, повечето страни в света честота на захранване е 50 Hz. Напрежението, приложено към индукционното устройство от честотното захранване за индукционно нагряване, трябва да може да се регулира. Според мощността на отоплителното оборудване и капацитета на захранващата мрежа, захранването (6 ~ 10 kV) може да се използва за захранване през трансформатора; Отоплителният уред може да се свърже директно към 380 волтовата нисковолтова мрежа.
Средночестотното захранване използва средночестотни генераторни комплекти от дълго време. Състои се от средночестотен генератор и задвижващ асинхронен двигател. Изходната мощност на това устройство обикновено е в диапазона от 50~1000 киловата. С развитието на технологията на силовата електроника се използват тиристорни инверторни средночестотни захранвания. Това захранване със средна честота използва тиристори за преобразуване на променлив ток на мощността в постоянен ток и след това преобразуване на постоянен ток в променлив ток с необходимата честота. Поради малкия размер, лекото тегло, липсата на шум, надеждната работа и т.н. на това оборудване за преобразуване на честота, то постепенно замени средночестотния генераторен комплект.
Високочестотното захранване обикновено използва трансформатор за повишаване на трифазното напрежение от 380 волта до високо напрежение от около 20,000 волта и след това използва тиристор или високоволтов силициев токоизправител, за да коригира честотата на захранването променлив ток в постоянен ток и след това използва електронен осцилатор за преобразуване на постоянен ток във високочестотен променлив ток с високо напрежение. Изходната мощност на оборудването за захранване с висока честота варира от десетки киловати до стотици киловати.
Обектите, които се нагряват индуктивно, трябва да бъдат проводници. Когато високочестотен променлив ток преминава през проводника, проводникът създава скин ефект, тоест повърхностната плътност на тока на проводника е голяма, а плътността на тока в центъра на проводника е малка.
Индукционното нагряване може да нагрее обекта равномерно и повърхността като цяло; Може да топи метали; Във високочестотните ленти промяната на формата на нагревателната намотка (известна също като индуктор) може също да се използва за произволно локално нагряване. Нагряване на предмети с помощта на високи температури, генерирани от електрическа дъга. Дъгата е газов разряд между два електрода. Напрежението на дъгата не е високо, но токът е голям и неговият силен ток се поддържа от голям брой йони, изпарени върху електрода, така че дъгата лесно се влияе от околното магнитно поле. Когато се образува дъга между електродите, температурата на стълба на дъгата може да достигне 3000 ~ 6000K, което е подходящо за високотемпературно топене на метали.
Има два вида дъгово нагряване: директно и индиректно дъгово нагряване. Токът на дъгата, нагрят от директната дъга, преминава директно през нагрятия обект, който трябва да бъде електрод или среда на дъгата. Токът на дъгата, нагрят от индиректна дъга, не преминава през нагрятия обект, а се нагрява главно от топлината, излъчвана от дъгата. Характеристиките на дъговото нагряване са: висока температура на дъгата, концентрация на енергия и повърхностната мощност на дъговата пещ за производство на стомана може да достигне 560~1200 kW/квадратен метър. Шумът на дъгата обаче е голям и нейната волт-амперна характеристика е характеристика на отрицателното съпротивление (падаща характеристика). За да се поддържа стабилността на дъгата, когато дъгата се нагрява, моментната стойност на напрежението на веригата е по-голяма от стойността на началното напрежение, когато токът на дъгата премине нулата, и за да се ограничи токът на късо съединение, резистор на определена стойност трябва да бъде свързана последователно в захранващата верига. Електроните, движещи се с висока скорост под действието на електрическо поле, се използват за бомбардиране на повърхността на обект и нагряването му. Основният компонент за нагряване с електронен лъч е генераторът на електронен лъч, известен още като електронен пистолет. Електронният пистолет се състои главно от катод, лъчев полиелектрод, анод, електромагнитна леща и отклоняваща намотка. Анодът е заземен, катодът е свързан към отрицателната висока позиция, фокусиращият лъч обикновено е със същия потенциал като катода и между катода и анода се образува ускорено електрическо поле. Електроните, излъчени от катода, се ускоряват до много висока скорост под действието на ускоряващото електрическо поле, фокусирано от електромагнитната леща и след това контролирано от отклоняващата намотка, така че електронният лъч се изстрелва към нагретия обект в определена посока .
Предимствата на нагряването с електронен лъч са: (1) контролиране на текущата стойност Ie на електронния лъч, което може лесно и бързо да промени мощността на нагряване; (2) Електромагнитната леща може да се използва за свободна промяна на нагрятата част или зоната на частта за бомбардиране с електронен лъч може свободно да се регулира; (3) Плътността на мощността може да се увеличи, така че веществото в точката на бомбардиране да се изпари за миг. Използвайки обекти с инфрачервено излъчване, обектът абсорбира инфрачервените лъчи, преобразува лъчистата енергия в топлинна енергия и я нагрява.
Инфрачервеното е електромагнитна вълна. В слънчевия спектър, отвъд червения край на видимата светлина, има невидима форма на лъчиста енергия. В електромагнитния спектър обхватът на дължината на вълната на инфрачервения лъч е между {{0}}.75~1{{10}}00 микрона и честотата диапазонът е между 3×1{{20}}~4×10 kHz. В промишлени приложения инфрачервеният спектър често се разделя на няколко ленти: 0,75~3,0 микрона за близката инфрачервена област; 3,0~6,0 микрона за средната инфрачервена област; 6.0~15.0 микрона за далечната инфрачервена област; 15,0~1000 микрона за изключително далечната инфрачервена област. Различните обекти имат различна способност да абсорбират инфрачервени лъчи, дори ако един и същ обект има различна способност да абсорбира инфрачервени лъчи с различни дължини на вълната. Следователно, прилагането на инфрачервено отопление, според вида на нагрятия обект, изберете подходящия източник на инфрачервено лъчение, така че радиационната енергия да се концентрира в диапазона на дължината на вълната на абсорбция на нагрятия обект, за да се получи добър ефект на нагряване.
Електрическото инфрачервено отопление всъщност е специална форма на съпротивително отопление, тоест материали като волфрам, желязо-никелова или никел-хромова сплав се използват като радиатори за създаване на източници на радиация. Когато е под напрежение, топлинното излъчване се генерира поради топлината, генерирана от неговото съпротивление. Често използваните електрически източници на инфрачервено отоплително лъчение са тип лампа (отразяващ), тип тръба (тип кварцова тръба) и тип пластина (тип плосък). Типът лампа е инфрачервена крушка с волфрамова жичка като радиатор, а волфрамова жичка е запечатана в стъклена обвивка, пълна с инертен газ, точно както обикновените осветителни крушки. Когато радиаторът е под напрежение, той се нагрява (температурата е по-ниска от тази на обикновена крушка), като по този начин излъчва голямо количество инфрачервени лъчи с дължина на вълната около 1,2 микрона. Ако вътрешната стена на стъклената обвивка е покрита с отразяващ слой, инфрачервените лъчи могат да бъдат концентрирани в една посока, така че ламповите източници на инфрачервено лъчение се наричат още отразяващи инфрачервени излъчватели. Тръбата на тръбния източник на инфрачервено лъчение е направена от кварцово стъкло, а в средата е волфрамова жица, така че се нарича още кварцов тръбен инфрачервен излъчвател. Дължината на вълната на инфрачервения лъч, излъчван от тип лампа и тип тръба, е в диапазона 0.7~3 микрона, а работната температура е ниска, което обикновено се използва за нагряване, печене, сушене и инфрачервена физиотерапия на светлина и текстилната промишленост. Радиационната повърхност на пластинчатия източник на инфрачервено лъчение е равнина, съставена от плоска съпротивителна плоча, предната страна на съпротивителната плоча е покрита с материал с голям коефициент на отражение, а обратната страна е покрита с материал с малък коефициент на отражение, така че по-голямата част от топлинната енергия се излъчва от предната страна. Работната температура на плочата може да достигне повече от 1000 градуса, което може да се използва за отгряване на заварки на стоманени материали и тръби и контейнери с голям диаметър.
Тъй като инфрачервеното има силна способност за проникване, лесно се абсорбира от обекти и след като бъде абсорбирано от обекти, незабавно се преобразува в топлинна енергия; Загубата на енергия преди и след инфрачервеното отопление е малка, температурата се контролира лесно и качеството на отопление е високо, следователно приложението на инфрачервеното отопление се развива бързо. Високочестотните електрически полета се използват за нагряване на изолационни материали. Основният нагряващ обект е диелектрикът. Когато диелектрикът се постави в променливо електрическо поле, той ще бъде многократно поляризиран (явлението, че диелектрикът има еднакво количество заряд с противоположна полярност на своята повърхност или вътре под действието на електрическото поле), като по този начин преобразува електрическата енергия в електрическото поле в топлинна енергия.
Честотата на електрическото поле, използвана за средно нагряване, е висока. В средните, късите вълни и ултракъсите вълни честотата е няколкостотин килохерца до 300 MHz, което се нарича високочестотно средно нагряване, а ако е по-високо от 300 MHz и достига микровълновата лента, се нарича микровълнова средно нагряване. Обикновено високочестотното средно нагряване се извършва в електрическото поле между двете плочи; Нагряването на микровълнова среда се извършва под радиационното поле на вълноводи, резонатори или микровълнови антени.
Когато диелектрикът се нагрява във високочестотно електрическо поле, електрическата мощност, изтеглена в единичния обем, е P=0.566fEεrtgδ×10 (W/cm)
Ако се изрази в топлина, това е:
H=1.33fEεrtgδ×10 (cal/s·cm)
където f е честотата на високочестотното електрическо поле, εr е относителната диелектрична проницаемост на диелектрика, δ е ъгълът на диелектричните загуби и E е напрегнатостта на електрическото поле. От формулата може да се види, че електрическата мощност, изтеглена от диелектрика от високочестотното електрическо поле, е пропорционална на квадрата на силата на електрическото поле E, честотата f на електрическото поле и ъгъла на загуба δ на диелектрика . E и f се определят от приложеното електрическо поле, докато εr зависи от свойствата на самия диелектрик. Следователно обектът на средно нагряване е основно вещество с големи диелектрични загуби.
Тъй като топлината се генерира вътре в диелектрика (обекта, който се нагрява), скоростта на нагряване е бърза, топлинната ефективност е висока и нагряването е равномерно в сравнение с друго външно отопление.
Нагряването на медиите може да се използва промишлено за нагряване на термогелове за сушене на зърно, хартия, дърво и други влакнести материали; Възможно е също предварително загряване на пластмаси преди формоване, както и вулканизиране на каучук и залепване на дърво, пластмаса и др. Изборът на подходяща честота на електрическото поле и устройство може да загрее само лепилото при нагряване на шперплата, без да засяга самия шперплат. За хомогенни материали е възможно интегрално отопление.
