Zdroje elektrického tepla

Prezentace na téma: "Zdroje elektrického tepla"— Transkript prezentace:

1 Zdroje elektrického tepla
Elektrické teplo - zdroje Zdroje elektrického tepla Ing. Jaroslav Bernkopf Teplo

2 Elektrické teplo - zdroje
Zdroje tepla Zdroje elektrického tepla rezistor infrazářič elektrický oblouk elektrická jiskra dielektrické ztráty hysterezní ztráty vířivé proudy Peltierův jev Teplo

3 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Indukční ohřev se používá u indukčních plotýnek v kuchyních v indukčních pecích pro tavení kovů pro povrchový ohřev oceli při povrchovém kalení Teplo

4 Elektrické teplo - zdroje
Odporový ohřev Odporový ohřev se používá ve vařičích v kuchyních v kuchyňských troubách v rychlovarných konvicích v ohřívačích vody - bojlerech v pecích pro tavení skla v pecích pro vypalování keramiky v žárovkách Teplo

5 Elektrické teplo - zdroje
Odporový ohřev Odporová kelímková pec pro tavení barevných kovů Teplo

6 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Indukční plotýnka Cívka pod hrncem je napájená vysokofrekvenčním proudem. Střídavé magnetické pole cívky indukuje ve dně hrnce vířivé proudy, které dno ohřívají. Ohřev je účinný, protože se zbytečně neohřívá plotna. Teplo vzniká jen tam, kde je hrnec. Proto je možno použít i malý hrnec na velké plotně. Teplo

7 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Dno hrnce musí být feromagnetické. Proč nemůže být hliníkové, měděné, ani nerezové? Hliník a měď jsou příliš dobré vodiče. Vyvolanými vířivými proudy se proto moc neohřejí. Nerez má větší odpor, přesto nefunguje. Proč? Teplo

8 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Vysokofrekvenční proud teče jen po povrchu vodiče. Říká se tomu skin-effect. Čím větší kmitočet, tím tenčí vrstva vede proud. Tím větší odpor kladený proudu. Tím větší zahřívání. Čím větší permeabilita (tj. magnetičnost), tím tenčí vrstva. Feromagnetický materiál (železo) má velkou permeabilitu. Proto má velký odpor pro vysokofrekvenční proud. Proto se vysokofrekvenčním proudem hodně zahřívá. Proto se hodí pro indukční vaření. Hysterezní ztráty ohřívají také, ale nevýznamně. Teplo

9 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Teplo

10 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Material effect on skin depth In a good conductor, skin depth varies as the inverse square root of the conductivity. This means that better conductors have a reduced skin depth. The overall resistance of the better conductor remains lower even with the reduced skin depth. However the better conductor will show a higher ratio between its AC and DC resistance, when compared with a conductor of higher resistivity. For example, at 60 Hz, a 2000 MCM (1000 square millimetre) copper conductor has 23% more resistance than it does at DC. The same size conductor in aluminum has only 10% more resistance with 60 Hz AC than it does with DC.[4] Skin depth also varies as the inverse square root of the permeability of the conductor. In the case of iron, its conductivity is about 1/7 that of copper. However being ferromagnetic its permeability is about 10,000 times greater. This reduces the skin depth for iron to about 1/38 that of copper, about 220 micrometres at 60 Hz. Iron wire is thus useless for A.C. power lines. The skin effect also reduces the effective thickness of laminations in power transformers, increasing their losses. Iron rods work well for direct-current (DC) welding but it is impossible to use them at frequencies much higher than 60 Hz. At a few kilohertz, the welding rod will glow red hot as current flows through the greatly increased A.C. resistance resulting from the skin effect, with relatively little power remaining for the arc itself. Only non-magnetic rods can be used for high-frequency welding. Teplo

11 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev V elektromagnetické indukci platí, že každá vyvolaná změna působí proti tomu, co ji vyvolalo. Proud, vyvolaný ve vodiči změnou vnějšího magnetického pole, vytváří kolem sebe svoje magnetické pole, které působí proti tomu vnějšímu. Obě magnetická pole se od tak sebe odstrkují. Vířivé proudy v materiálu takto bojují všechny proti všem, vzájemně se odstrkují, až se vzájemně vystrkají až na povrch vodiče. Čím jsou změny rychlejší, tím jsou účinky elektromagnetické indukce silnější. Proto u stejnosměrného proudu žádný skin-effect nenastává a proud teče celým průřezem vodiče. Teplo

12 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Experiments in Induction Cooking Teplo

13 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Indukční pec nízkofrekvenční Pec je transformátor, do jehož primárního vinutí (2) se přivádí střídavý proud o kmitočtu 50Hz. Střídavé magnetické pole se šíří železným jádrem (3). Tavený kov (1) tvoří jeden sekundární závit, spojený nakrátko. V tomto závitu se indukuje velký proud, kterým se tavený kov ohřívá. Teplo

14 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Indukční pec vysokofrekvenční Vysokofrekvenční generátor (1) napájí vinutí cívky (2) střídavým proudem. Magnetické pole cívky indukuje do taveného kovu (4) vířivé proudy, kterými se kov ohřívá. Tato pec nemá magnetický obvod (železné jádro). Teplo

15 Elektrické teplo - zdroje
Indukční ohřev Povrchové kalení Do cívky chlazené vodou se pouští vysokofrekvenční proud. Ten vyvolává v ocelovém výrobku vířivé proudy. Těmito proudy se výrobek zahřívá. Vysokofrekvenční proudy tečou jen na povrchu, hlavně u feromagnetických materiálů. Proto se materiál ohřívá jen na povrchu. Proto se zakalí jen na povrchu. Vnitřek materiálu zůstává houževnatý, není křehký. Teplo

16 Elektrické teplo - zdroje
Infračervený ohřev Infračervené záření proniká do hloubky materiálů a ohřívá je zevnitř. Vzduchem prochází a neohřívá ho. Pocit tepla u člověka záleží na teplotě okolního vzduchu, ale více na teplotě předmětů, které člověka obklopují. Protože infračervené zdroje ohřívají přímo člověka a předměty kolem něho, jsou účinnější a pro člověka příjemnější než klasické zdroje, které se snaží ohřívat vzduch. Teplo

17 Elektrické teplo - zdroje
Infračervený ohřev Klasický systém vytápění ohřívá vzduch, způsobuje jeho proudění, vytváří nepříjemný průvan, víří prach. Teplo

18 Elektrické teplo - zdroje
Infračervený ohřev Infračervený systém vytápění neohřívá vzduch, ale přímo člověka a předměty kolem něho. Nezpůsobuje proudění vzduchu, nevytváří průvan, nevíří prach. Teplo

19 Elektrické teplo - zdroje
Infračervený ohřev Infračervené zářiče Teplo

20 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Elektrický oblouk je elektrický proud tekoucí ionizovaným plynem za vysoké teploty. Využívá se v lampách v pecích ke svařování Je nežádoucí mezi kontakty spínačů Teplo

21 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Oblouková pec s obloukem vstupujícím do taveniny uhlíkové elektrody Elektrický oblouk „hoří“ mezi elektrodami a taveninou. elektrický oblouk tavenina Teplo

22 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Oblouková pec s nepřímým ohřevem taveniny uhlíkové elektrody Elektrický oblouk „hoří“ mezi elektrodami nad taveninou. elektrický oblouk tavenina Teplo

23 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Oblouková pec se zakrytým obloukem uhlíková elektroda Elektrický oblouk „hoří“ mezi elektrodou a taveninou přímo v tavenině. elektrický oblouk tavenina Teplo

24 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Small Arc Furnace Teplo

25 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev Looking into an electric arc furnace with the power on Teplo

26 Elektrické teplo - zdroje
Obloukový ohřev A Concast AC Electric Arc Furnace at vin Moos Stahl Teplo