Elektrinių antklodžių šildymo principas

Elektrinių antklodžių šildymo principas

1. Šiluminis elektros srovės poveikis

Kai elektros srovei teka metaliniai laidininkai, dėl elektros varžos laidininkai generuoja šilumą, todėl laidininko temperatūra pakyla. Šis reiškinys vadinamas terminiu elektros srovės efektu. Elektrinė antklodė yra šildymo prietaisas, kuriame elektros šildymo laidai naudojami šilumai generuoti per elektros energiją, o tai yra specifinis šiluminio efekto panaudojimas.

2. Laidininkų varža

Kai elektronai teka laidininku, jie nuolat susiduria ir trinasi į atomus, sukurdami tam tikrą pasipriešinimą. Ši varža vadinama elektrine varža. Skirtinguose laidininkuose elektros srovės patiriama varža nėra visiškai vienoda. Netgi tos pačios medžiagos atsparumas elektros srovei taip pat priklauso nuo laidininko temperatūros, ilgio ir skerspjūvio ploto. Jei skerspjūvio plotas yra vienodas, tada kuo ilgesnis laidininkas, tuo didesnė varža. Jei ilgis vienodas, kuo mažesnis skerspjūvio plotas-, tuo didesnis pasipriešinimas. Paprastai sakoma: elektrinė varža yra proporcinga srovės-laidininko ilgiui ir atvirkščiai proporcinga jo skerspjūvio plotui. Paprastai jis išreiškiamas tokia formule:

Kur
R - laidininko varža, vienetas: omas;
L - laidininko ilgis, vienetas: metras;
ρ - savitoji varža (dažniausiai naudojamų medžiagų varžą žr. 1 lentelėje);
S - laidininko skerspjūvio plotas-, vienetas: kvadratinis metras.

1 lentelė

Elektrinių antklodžių šildymo laidams gaminti dažniausiai naudojamos nikelio-chromo arba konstantinės vielos, o nedaugeliui taip pat naudojami manganino lydinio laidai.

3. Elektrinis šildymo galia

Elektrinio šildymo galia reiškia šilumos kiekį, kurį išskiria rezistorius per laiko vienetą. Kai per laiko vienetą išsiskiria didelis šilumos kiekis, sakome, kad ji turi didelę šildymo galią. Kai šildymo galia yra maža, išsiskiria ir šilumos kiekis. Elektrinė antklodė iš tikrųjų yra mažos-galios, žemos temperatūros{4}}šilumos generatorius. Jo galią galima nustatyti pagal elektrinės antklodės paviršiaus plotą. Kadangi elektrinė antklodė naudoja vidinę nikelio-chromo laidų varžą, kad sukurtų šilumą šildymui, jo galios skaičiavimo metodas gali būti taikomas grynųjų varžinių grandinių metodu. Paprastai tokios grandinės galią galima apskaičiuoti pagal šias formules:

Kur
P - elektrinės antklodės galia, matavimo vienetas: vatai;
U - elektros antklodė maitinimo įtampa, vienetas: voltas;
I - elektros srovė, einanti per antklodinį elektros laidininką, matavimo vienetas: amperas.

Pavyzdžiui, jei elektrinė antklodė yra prijungta prie 220 voltų maitinimo šaltinio ir per ją einanti srovė yra 0,45 A, tai jos galia yra 100 vatų.

4. Energijos konversija

Elektrinės antklodės elektros energiją paverčia šilumos energija. Džaulio dėsnis yra fiksuotas proporcingas elektros energijos ir šilumos energijos santykis, suteikiantis pagrindą jų kiekybinei analizei. Šiluma Q, išsiskirianti elektros srovei tekant laidininku, yra proporcinga srovės I kvadratui, laidininko varžai R ir laikui t, per kurį praeina srovė. Tai yra:

Kur
0.24 - koeficientas;
Q - išleista šiluma, vienetas: kalorija;
t - laikas, vienetas: sekundė.

Šios formulės reikšmė yra ta, kad kai srovė praeina per laidininką, kurio varža R, per laiką t ji gali pagaminti I²Rt šilumą. Pavyzdžiui, 100 vatų elektrinė antklodė per valandą gali išleisti 86400 kalorijų šilumos, o tai apskaičiuojama pagal šią formulę.

Kadangi šildymo laidas šilumą generuoja tolygiai, jį tereikia tolygiai išdėstyti panašaus dydžio į lovą audinio arba antklodžių viduje. Šildymo vielos skleidžiama šiluma sušildys paviršiaus audinį, suteikdama paviršiui tam tikrą temperatūrą, skirtą žmogaus šildymui. Tai reiškia, kad šildymo laidas elektros energiją paverčia šilumos energija, per šilumos laidumą suformuoja paviršiaus temperatūrą, o tarp paviršiaus temperatūros ir šildymo laido yra temperatūrų skirtumas. Kadangi pagrindinė šilumos perdavimo kryptis yra iš apačios į viršų, elektrines antklodes tikslinga naudoti kaip lovos antklodes ar čiužinių antklodes.