Beim Stromdurchgang können fast alle Leiter Wärme erzeugen. Allerdings sind nicht alle Leiter für Heizelemente geeignet. Gefordert ist die richtige Kombination aus elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften. Im Folgenden sind einige der Merkmale aufgeführt, die für die Konstruktion von Heizelementen wichtig sind.
Widerstand: Um Wärme zu erzeugen, muss das Heizelement einen ausreichenden Widerstand haben. Der Widerstand kann jedoch nicht hoch genug sein, um ein Isolator zu werden. Der Widerstand ist gleich dem spezifischen Widerstand multipliziert mit der Leiterlänge dividiert durch den Leiterquerschnitt. Für einen gegebenen Querschnitt wird, um einen kürzeren Leiter zu erhalten, ein Material mit hohem spezifischem Widerstand verwendet.
Heizelement Widerstand, Länge, Querschnittsfunktion der Beziehung
Oxidationsbeständigkeit: Hitze beschleunigt normalerweise die Oxidation von Metallen und Keramiken. Oxidation verbraucht das Heizelement, reduziert seine Kapazität oder beschädigt seine Struktur. Dies begrenzt die Lebensdauer des Heizelements. Für metallische Heizelemente werden Legierungen mit Oxiden gebildet, die helfen, einer Oxidation zu widerstehen, indem sie eine Passivierungsschicht bilden. Bei keramischen Heizelementen ist die schützende Antioxidationsschicht aus SiO2 oder Al2O3 am gebräuchlichsten. Arten von Heizelementen, die nicht für den Einsatz in oxidierenden Umgebungen geeignet sind, wie Graphit, werden am häufigsten in Vakuumöfen oder Öfen verwendet, die nicht oxidierende Atmosphärengase wie H2, N2, Ar oder He enthalten, wo keine Luft vorhanden ist in der Heizkammer.
Temperaturkoeffizient des Widerstands: Beachten Sie, dass sich der spezifische Widerstand des Materials mit der Temperatur ändert. Bei den meisten Leitern steigt der Widerstand mit steigender Temperatur. Dieses Phänomen betrifft einige Materialien stärker als andere. Der hohe Temperaturkoeffizient des Widerstands wird hauptsächlich in thermischen Anwendungen genutzt. Für Fieber ist es normalerweise vorzuziehen, einen niedrigeren Wert zu verwenden. Obwohl Widerstandsänderungen in einigen Fällen genau vorhergesagt werden können, ist ein starker Anstieg des Widerstands erforderlich, um mehr Leistung bereitzustellen. Um das System an einen sich ändernden spezifischen Widerstand anzupassen, werden Steuer- oder Rückkopplungssysteme verwendet.
