Se fèy chofaj lajman ki itilize nan yon varyete ekipman chofaj, nwayo a ki depann sou eleman chofaj la, kidonk ki sa ki eleman chofaj la? Ki pwopriyete eleman chofaj yo? Atik sa a pral mennen ou konprann.
1. Ki sa ki se yon eleman chofaj?
Yon eleman chofaj se yon materyèl oswa aparèy ki konvèti enèji elektrik dirèkteman nan chalè oswa enèji tèmik atravè yon prensip ki rele chofaj joule. Chofaj Joule se yon fenomèn kote yon kondiktè jenere chalè akòz koule nan kouran elektrik. Lè yon kouran elektrik ap koule nan materyèl la, elektwon oswa lòt transpòtè chaj fè kolizyon ak iyon oswa atòm kondiktè a, sa ki kreye friksyon nan echèl atomik la. Lè sa a, friksyon sa a manifeste tèt li kòm chalè. Yo itilize premye lwa Joule a (lwa Joule-Lenz) pou dekri chalè yon kouran elektrik ki pwodui nan yon kondiktè. Sa a eksprime kòm,
P=IV oswa P=I²R
Dapre ekwasyon sa yo, chalè a pwodwi depann sou aktyèl, vòltaj, oswa rezistans nan materyèl la kondiktè. Nan desen an nan eleman chofaj tout antye, rezistans se yon faktè enpòtan.
Prensip la nan chofaj orijinal la
Chofaj Joule evidan nan tout materyèl konduktif ki varye entansite, eksepte pou yon materyèl espesyal ki rele yon superconductor. An jeneral, pou materyèl konduktif, mwens chalè pwodwi paske transpòtè chaj yo koule fasil; Pou materyèl ki gen gwo rezistans, yo pral pwodwi plis chalè. Supreconductors, nan lòt men an, pèmèt aktyèl koule san yo pa jenere okenn chalè. An jeneral, chalè ki soti nan yon kondiktè klase kòm pèt enèji. Enèji elektrik yo itilize pou kondwi ekipman pouvwa a jenere chalè ki pa nesesè nan fòm pèt transmisyon epi finalman pa pwodui okenn travay itil.
Nan yon sans, efikasite nan eleman chofaj elektrik la se prèske 100 pousan, paske tout enèji apwovizyone yo konvèti nan fòm entansyon li yo. Eleman chofaj la pa sèlman kondui chalè, men tou, transfere enèji atravè limyè ak radyasyon. Sepandan, sa a sèlman aplike nan kèk rezistans ideyal. Kapasite nannan materyèl la ak inductance konvèti enèji elektrik nan jaden elektrik ak mayetik, respektivman, sa ki lakòz pèt ti tay. Lè ou konsidere tout sistèm aparèy chofaj la, pèt la soti nan chalè a gaye nan likid pwosesis la oswa aparèy chofaj la tèt li nan anviwònman an ekstèn. Se poutèt sa, sistèm lan dwe izole pou itilize tout chalè ki pwodui.
Dezyèmman, pwopriyete yo eleman chofaj
Lè aktyèl la pase, prèske tout kondiktè ka jenere chalè. Sepandan, se pa tout kondiktè yo apwopriye pou eleman chofaj. Konbinezon an dwa nan pwopriyete elektrik, mekanik ak chimik obligatwa. Sa ki anba la yo se kèk nan karakteristik yo ki enpòtan pou konsepsyon eleman chofaj.
Rezistivite: Pou jenere chalè, eleman chofaj la dwe gen ase rezistans. Sepandan, rezistans a pa ka ase wo pou vin yon izolan. Rezistans egal a rezistivite miltipliye pa longè kondiktè divize pa koup transvèsal kondiktè. Pou yon koup transvèsal bay, yo nan lòd yo jwenn yon kondiktè ki pi kout, yo itilize yon materyèl ki gen gwo rezistans.
Rezistans oksidasyon: Chalè anjeneral akselere oksidasyon metal yo ak seramik. Oksidasyon konsome eleman chofaj la, diminye kapasite li oswa domaje estrikti li yo. Sa limite lavi eleman chofaj la. Pou eleman chofaj metal, alyaj yo fòme ak oksid, ki ede reziste oksidasyon pa fòme yon kouch pasivasyon. Pou eleman chofaj seramik, pwoteksyon echèl anti-oksidasyon nan SiO2 oswa Al2O3 se pi komen an. Kalite eleman chofaj ki pa apwopriye pou itilize nan anviwònman oksidan, tankou grafit, yo pi souvan itilize nan founo vakyòm, oswa founo ki gen gaz atmosfè ki pa oksidan tankou H2, N2, Ar, oswa He, kote pa gen lè. nan chanm chofaj la.
Tanperati koyefisyan rezistans: Remake byen ke rezistans nan materyèl la chanje ak tanperati. Nan pifò kondiktè, rezistans a ogmante kòm tanperati a ogmante. Fenomèn sa a afekte kèk materyèl plis pwononse pase lòt. Se koyefisyan rezistans nan tanperati ki wo sitou itilize nan aplikasyon tèmik. Pou lafyèv, anjeneral li pi preferab yo sèvi ak yon valè ki pi ba. Malgre ke chanjman nan rezistans yo ka prevwa avèk presizyon nan kèk ka, yon ogmantasyon byen file nan rezistans oblije bay plis pouvwa. Pou adapte sistèm nan ak chanje rezistivite, sistèm kontwòl oswa fidbak yo anplwaye.
Pwopriyete mekanik: eleman chofaj rijid defòme lè yo itilize nan tanperati ki wo. Kòm materyèl la apwoche etap k ap fonn oswa rkristalizasyon li yo, materyèl la vin gen plis chans febli ak defòme konpare ak eta li nan tanperati chanm. Yon eleman chofaj bon kenbe fòm li menm nan tanperati ki wo. Nan lòt men an, duktilite se tou yon pwopriyete ideyal mekanik, espesyalman pou eleman chofaj metal. Duktilite pèmèt yon materyèl yo dwe trase nan yon fil ak fòm san yo pa afekte fòs rupture li yo.
Pwen k ap fonn: Anplis de tanperati a siyifikativman ogmante nan oksidasyon, pwen an k ap fonn nan yon materyèl tou limite tanperati opere li yo. Seramik jeneralman gen yon pwen k ap fonn ki pi wo pase aparèy chofaj metal.