Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

Elektrický ohřev - odporový, dielektrický, obloukový, elektronový a laserový (5)

číslo 3/2005

Elektrický ohřev
odporový, dielektrický, obloukový, elektronový a laserový (5)

prof. Václav Černý

Mezi proudem obvodu I a napětím U platí vztah: I = gU = (g + jw e0 er)U          (28)

Z fázorového diagramu lze odvodit ztrátový činitel:

Vztah. 29.

Hodnoty er a tg d nejsou konstantní, ale mění se s frekvencí a závisejí na teplotě, vlhkosti apod.

Příkon, který se mění v teplo, je dán vztahem: P = U I cos j     (W; V, A, –)          (30)

Pro malé úhly tg d přibližně platí: cos j = sin d = tg d     (–)

Efektivní hodnota svorkového napětí U kondenzátoru při průchodu sinusového proudu o efektivní hodnotě I je:

Vztah. 31.

Efektivní hodnota proudu I, který prochází kondenzátorem o kapacitě C po připojení na svorkové sinusové napětí U, je: I = w C U     (A; s–1, F, V)          (32)

Příkon kondenzátoru lze pak vyjádřit vztahem: P = w CU2 tg d     (W; s–1, F, V, –)          (33)

Dosazením do tohoto výrazu se získá praktický vztah: P = 2pfe0er S d–1 U2 tg d     (W; Hz, F·m–1, –, m2, m, V, –)          (34)

E (kV·m–1)

tg d

1 MHz

10 MHz

100 MHz

0,001

7 000

2 200

700

0,01

2 200

700

220

0,1

700

220

70

1

220

70

20

Tab. 3. Potřebné intenzity elektrického pole pro různé hodnoty ztrátového činitele a různé frekvence

Z uvedeného vztahu je zřejmé, že čím je větší frekvence f (Hz), tím menší je potřebná intenzita elektrického pole E (V·m–1), tj. napěťový gradient Ud–1.

V tab. 3 jsou pro různé hodnoty ztrátového činitele tg d a různé frekvence f uvedeny potřebné intenzity elektrického pole E a v tab. 4 jsou uvedeny relativní permitivity er a činitele ztrát tg d pro různé materiály.

Tab. 4. Relativní permitivity a činitele ztrát některých materiálů

Materiál

er (–)

tg d (–)

acetylcelulóza

3,5 až 7,0

0,03 až 0,1

dřevo suché

2,5 až 3,6

0,025 až 0,13

dřevo vlhké

3,5 až 26,0

0,01 až 1,0

hedvábí suché

4,0 až 7,0

0,033 až 0,06

hedvábí vlhké

6,0 až 10,0

0,1 až 0,4

kaučuk přírodní

2,1 až 2,3

0,004 až 0,005

Obr. 1.

Obr. 10. Ocelářská oblouková pec s přímým působením oblouku [1]

3.3 Aplikace dielektrického ohřevu

Dielektrický ohřev se často používá v dřevozpracujícím průmyslu. Při výrobě překližek z vrstev natřených umělou pryskyřicí se obvykle využívá frekvence asi 1 MHz. Sušičky dřevěných dílů mají hliníkové dopravní pásy, na kterých se materiál pomalu posunuje pod stojící elektrodou, která je připojena na zdroj vysokofrekvenčního napětí s frekvencí okolo 10 MHz. Ve sklářském průmyslu se dielektricky slepují vrstvená skla. Suší se i jemná keramika a různé formy. Aplikací dielektrického ohřevu se zkrátí polymerizace plastů z několika hodin na několik minut. Podobně se doba sušení látek z umělého hedvábí zkrátí z deseti dnů na několik desítek minut. V potravinářském průmyslu se dielektricky suší a konzervuje mouka i jiné potraviny.

V posledních několika letech se i u nás velmi rozšířily mikrovlnné trouby, které podstatně zrychlují přípravu pokrmů. Používají se k rozmrazování potravin, pro přípravu zeleniny, ryb, drůbeže, hotových jídel i dietní stravy.

Obr. 2.

Obr. 11. Oblouková pec s nepřímým působením oblouku [1]

Samostatnou kapitolou je využití dielektrického ohřevu v lékařství. Diatermie umožňuje cílené hloubkové prohřívání tkání a přináší pacientům často významnou úlevu.

4. Obloukový ohřev

Elektrický oblouk vzniká ionizací elementárních částic plynu, přičemž se vyvíjejí elektrony a kladné a záporné ionty. Elektrické pece, které využívají k ohřevu elektrický oblouk, lze rozdělit na pece s přímým ohřevem (obr. 10) a pece s nepřímým ohřevem (obr. 11). U pecí s přímým ohřevem se elektrický oblouk tvoří mezi elektrodami a taveninou. U pecí s nepřímým ohřevem se tavenina ohřívá sálavým teplem oblouku, který vzniká mezi dvěma elektrodami umístěnými nad taveninou.

(pokračování)