Princip ohřevu elektrických přikrývek

Princip ohřevu elektrických přikrývek

1. Tepelný účinek elektrického proudu

Když elektrický proud prochází kovovými vodiči, vodiče generují teplo kvůli elektrickému odporu, což způsobuje zvýšení teploty vodiče. Tento jev se nazývá tepelný účinek elektrického proudu. Elektrická přikrývka je topné zařízení, které využívá elektrické topné dráty k výrobě tepla prostřednictvím elektřiny, což je specifická aplikace tepelného efektu.

2. Odpor vodičů

Když elektrony proudí podél vodiče, neustále narážejí a třou se o atomy a vytvářejí určitý druh odporu. Tento odpor se nazývá elektrický odpor. V různých vodičích není odpor elektrického proudu úplně stejný. I u stejného materiálu se odpor vůči elektrickému proudu vztahuje také k teplotě vodiče, délce a ploše průřezu. Pokud je plocha průřezu stejná, pak čím delší vodič, tím větší odpor. Pokud je délka stejná, čím menší je plocha průřezu, tím větší je odpor. To je to, co se běžně říká: elektrický odpor je úměrný délce -proudového vodiče a nepřímo úměrný jeho průřezu-. Obvykle se vyjadřuje následujícím vzorcem:

Kde
R - odpor vodiče, jednotka: ohm;
L - délka vodiče, jednotka: metr;
ρ - měrný odpor (viz Tabulka 1 pro měrný odpor běžně používaných materiálů);
S - průřez vodiče-, jednotka: metr čtvereční.

Tabulka 1

Materiály používané pro topné dráty elektrických přikrývek jsou obecně nikl-chromové dráty nebo konstantanové dráty a malý počet také používá dráty ze slitiny manganinu.

3. Elektrický topný výkon

Elektrický topný výkon se týká množství tepla uvolněného rezistorem za jednotku času. Když je množství tepla uvolněného za jednotku času velké, říkáme, že má vysoký topný výkon. Když je topný výkon malý, množství uvolněného tepla je také malé. Elektrická přikrývka je ve skutečnosti malý-výkonný, nízko{4}}teplotní generátor. Její výkon lze určit podle plochy povrchu elektrické přikrývky. Vzhledem k tomu, že elektrická přikrývka využívá vnitřní odpor nikl-chromových drátů k výrobě tepla pro zahřívání, její metoda výpočtu výkonu se může řídit metodou čistě odporových obvodů. Obvykle lze výkon takového obvodu vypočítat pomocí následujících vzorců:

Kde
P - výkon elektrické přikrývky, jednotka: watt;
U - napájecí napětí elektrické přikrývky, jednotka: volt;
I - elektrický proud procházející vodičem elektrické přikrývky, jednotka: ampér.

Pokud je například elektrická přikrývka připojena ke zdroji 220 V a proud, který jí prochází, je 0,45 A, je její výkon 100 wattů.

4. Přeměna energie

Elektrické přikrývky přeměňují elektrickou energii na tepelnou energii. Jouleův zákon je pevný proporcionální vztah mezi elektrickou energií a tepelnou energií, který poskytuje základ pro kvantitativní analýzu mezi nimi. Teplo Q uvolněné při průchodu elektrického proudu vodičem je úměrné druhé mocnině proudu I, odporu R vodiče a době t, po kterou proud prochází. to je:

Kde
koeficient 0.24 -;
Q - uvolněné teplo, jednotka: kalorie;
t - čas, jednotka: sekunda.

Význam tohoto vzorce je, že když proud prochází vodičem s odporem R, může během doby t produkovat teplo I²Rt. Například 100wattová elektrická přikrývka může uvolnit 86 400 kalorií tepla za jednu hodinu, což se počítá podle tohoto vzorce.

Vzhledem k tomu, že topný drát generuje teplo rovnoměrně, musí být pouze rovnoměrně uspořádán uvnitř látky nebo přikrývek podobné velikosti jako postel. Teplo generované topným drátem zahřeje povrchovou tkaninu a dodá povrchu určitou teplotu pro lidské zahřívání. To znamená, že topný drát přeměňuje elektrickou energii na tepelnou energii, vytváří povrchovou teplotu vedením tepla a mezi povrchovou teplotou a topným drátem je teplotní rozdíl. Protože hlavní směr přenosu tepla je zdola nahoru, je rozumné používat elektrické přikrývky jako podložní přikrývky nebo podložky na matrace.