回路内の発熱体が熱くなるのは、主にジュール熱の原理によるものです。
これは、電気エネルギーが熱エネルギーに変換されることを含みます。
このプロセスは、電気ヒーターが機能するための基本です。
発熱とエレメント内のホットスポットの形成には、いくつかの要因が関係しています。
なぜ回路の発熱体は熱くなるのか？5つの主な要因
1.ジュール熱の原理
電気ヒーターは電気エネルギーを熱エネルギーに変換します。
この変換が行われるのは、発熱体の材料が電気の流れに抵抗し、その過程で熱が発生するためです。
原子レベルでは、電圧差によって電界が発生し、発熱体を通して電子が加速されます。
これらの電子は材料中の原子と衝突し、運動エネルギー（熱の形）をこれらの原子に伝達する。
これらの衝突の累積効果により、熱が発生する。
2.ホットスポットの形成
局所的な酸化が進むと、素線の断面積が減少し、その部分の抵抗が増加し、局所的に熱が発生します。
これは素子の破壊につながる可能性がある。
サポートによる遮蔽は、放射による局所的な熱損失を減少させ、遮蔽部分の温度上昇を引き起こす可能性がある。
最小限の支持体を使用することで、この問題を最小限に抑えることができる。
高温になると、発熱体の表面に継続的で粘着性のある酸化スケールが形成されます。
加熱と冷却を頻繁に繰り返すと、このスケールが割れたり剥がれたりして、新しい金属が酸化にさらされ、ホットスポットが発生する可能性があります。
鉄を含む合金を加熱すると、高温で大きな脆い粒が形成され、素子が脆くなり、破裂しやすくなります。
3.操作上および材料上の要因
材料の電気抵抗係数は、熱を発生させる能力を決定する。
電気抵抗が高い材料ほど、一定量の電流が流れたときに多くの熱を発生する。
サーモスタットなどの自動制御システムは、温度を望ましい範囲内に維持するのに役立ちます。
これらのシステムは、エレメントに流れる電流を調整したり、必要に応じてオーブンを停止させたりすることができます。
過負荷、過度の温度、その他の運転上のリスクは、過負荷リレーやヒューズなどの保護手段によって軽減されます。
これらにより、加熱エレメントの完全性と操作の安全性が確保される。
4.誘導加熱
誘導加熱は、銅コイルに交流電流を流し、磁界を誘導してコイル内の材料を発熱させます。
この方法は効率的で、発熱体と被加熱材を直接接触させる必要がない。
5.材料の特性と効率
発熱体の熱出力は、その電気負荷と固有の抵抗特性によって決まります。
理想的な条件下では、発熱体は電流の流れに抵抗して熱を発生し、熱処理チャンバー内に放射されます。
燃焼方式と比較して、電気発熱体は供給された電力のほぼ100%が熱に変換されるため、効率が向上します。
要約すると、回路内の発熱体は、電気エネルギーが電気の流れに対する材料の抵抗によって熱エネルギーに変換されるジュール加熱の原理によって高温になります。
局所的な酸化、遮蔽、熱応力、材料特性などのさまざまな要因が、発熱とこれらの素子内のホットスポットの形成に寄与します。
発熱体の効率的で安全な運転を確保するには、適切な設計、運転制御、保護対策が不可欠です。
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