الهندسةالهندسة الكهربائية

التسخين الكهربائي

نبذه مختصرة:

التدفئة مطلوبة للأغراض الصناعية والمنزلية، وفي الصناعات، كذلك التدفئة (الحرارة) مطلوبة لصهر المعادن، صب الزجاج، طلاء النحاس وصقله، صناعة العازل واللحام.

مزايا التسخين الكهربائي:

  • التسخين الكهربائي خالي من الأوساخ، ومن ثم يتطلب الأمر أقل جهد ممكن للتنظيف.

  • التسخين الكهربائي خالي من غازات المداخن وبالتالي لا حاجة لنظام العادم لتوليد الحرارة.

  • يمكن التحكم في درجة الحرارة بسهولة بالغة.

  • يعتبر نظام التسخين الكهربائي اقتصادياً مقارنة بأنظمة التسخين التقليدية الأخرى المتوفرة في الصناعة، كل من تكلفة التركيب وتكاليف التشغيل تكون منخفضة جداً.

  • يمكن بسهولة توفير الحماية التلقائية ضد أي خلل في نظام التدفئة في حال التدفئة الكهربائية.

  • كفاءة النظام عالية جداً مقارنة بأنظمة التسخين المكافئة الأخرى.

  • نظام التسخين الكهربائي خالي من الضوضاء.

  • بدء تشغيل النظام أسرع من أنظمة التسخين الأخرى.

أنواع التسخين الكهربائي:

نظام التسخين الترددي:

في هذه الطريقة، يتم استخدام الطاقة الكهربائية بشكل مباشر لتسخين أي مادة، ينقسم تسخين تردد الطاقة مرة أخرى إلى فئتين وهما:

  • التسخين بالمقاومة المباشرة:

في التسخين بالمقاومة المباشرة، يتدفق التيار مباشرة عبر المادة المراد تسخينها، المادة التي يتم تسخينها في نظام التسخين الكهربائي تسمى الشحنة؛ وذلك نظراً لأن الشحنة نفسها توفر مساراً لتمرير التيار ويتم إنتاج الحرارة في الشحنة نفسها، ولذلك فإن كفاءة النظام تكون عالية جداً، الأمثلة الشائعة للتسخين بالمقاومة المباشرة هي اللحام بالمقاومة ومرجل الإلكترود.

  • التسخين بالمقاومة غير المباشرة:

في هذه الطريقة، يمر التيار الكهربائي عبر عنصر مقاوم، حيث يتم إنتاج الحرارة بسبب فقدان الأوم، ثم تنتقل هذه الحرارة إلى المادة المراد تسخينها، الأمثلة الشائعة للتسخين الكهربائي بالمقاومة غير المباشرة هي سخانات المياه الغاطسة وأفران تسخين الطهي الكهربائية وأنظمة المعالجة الحرارية للمعادن وما إلى ذلك.

نظام تسخين القوس:

يمكن الحصول على درجات حرارة عالية جداً من القوس، ويمكن أن يتشكل القوس إما بين قطبين كهربائيين بفرق جهد كافٍ أو بين قطب كهربائي واحد والشحنة نفسها، وكذلك في الحالة الثانية، الشحنة نفسها تتصرف مثل القطب الآخر، ويقسم نظام تسخين القوس الى قسمين وهما:

  • تسخين القوس غير المباشر:


    في الفرن الكهربائي، حيث يتم إنتاج القوس بين قطبين كهربائيين ويتم نقل الحرارة المتولدة في القوس إلى الشحنة المعروفة باسم فرن القوس غير المباشر.

  • التسخين المباشر بالقوس الكهربائي:


    في الفرن الكهربائي، حيث يتم إنتاج القوس بين القطب الكهربائي وتسمى الشحنة نفسها فرن القوس المباشر.

نظام تسخين عالي التردد:

يمكن تصنيف هذا النوع من التسخين الكهربائي على أنه:

يقسم التسخين الحثي الى قسمين رئيسيين وهما:

  • التسخين بالحث المباشر:

في التسخين بالحث المباشر، يتم تحفيز التيار في الشحنة نفسها بسبب تغيير التيار القريب، وبسبب المقاومة الكامنة في الشحنة، هناك حرارة منتجة في الشحنة نفسها، يُعد فرن الحث وسخان التيار الدوامي مثالين معروفين للتسخين الكهربائي بالحث المباشر.

  • التسخين بالحث غير المباشر:

في هذه الطريقة، يتم تسخين عناصر تسخين الفرن بواسطة التيار المستحث فيها عن طريق الحث المتبادل لملف المصدر، ثم يتم نقل هذه الحرارة إلى الشحنة عن طريق الإشعاع والحمل الحراري، كما وتستخدم أفران الحث غير المباشر بشكل أساسي لصهر المعادن.

التسخين العازل:

من الصعب جداً تسخين مواد التثبيت بشكل موحد مثل الخشب والسيراميك والبلاستيك وما إلى ذلك، هنا يتم استخدام التسخين بالسعة العازلة عالية التردد، المادة العازلة الموصولة بين قطبين كهربائيين تتصرف كمكثف، كما ويمكن للتيار عالي التردد أن يمر عبر المكثف، وبالتالي يؤدي التيار عبر المكثف إلى تسخين منتظم في المادة العازلة، التردد المطبق في التسخين بالعزل الكهربائي مرتفع جداً في النطاق من 10 إلى 50 كيلو هرتز، لكن كفاءة هذا النظام منخفضة حوالي 50٪.

التسخين بالأشعة تحت الحمراء:

هذه هي الطريقة الأكثر فاعلية للتسخين الكهربائي، ويعتبر أيضاً أبسط أشكال التدفئة الكهربائية، هنا يتم تركيز الإشعاع الكهرومغناطيسي الخارج من المصباح الكهربائي المتوهج على السطح المراد تسخينه، يتم استخدامه في الغالب لتجفيف السطح المطلي لكائن ما.

المصدر
O. I. Okoro and E. Chikuni, “Power sector reforms in Nigeria: opportunities and challenges,” Journal of Energy in Southern Africa, vol. 18, no. 3, pp. 52–57, 2007A. P. Kenneth and A. T. John, “The benefit of distribution generation to the Nigerian electric utility system,” Journal of Basic and Applied Scientific Research, vol. 3, no. 2, pp. 381–385, 2013T. Smed, G. Andersson, G. B. Sheble, and L. L. Grigsby, “A new approach to AC/DC power flow,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 6, no. 3, pp. 1238–1244, 1991N. Rugthaicharoencheep and S. Sirisumrannukul, “Feeder reconfiguration for lossreduction in distribution system with distributed generators by Tabu Search,” GMSARN International Journal, vol. 3, pp. 47–54, 2009

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى