你想知道的加热元件知识

电热元件的类型

加热元件通过焦耳加热过程将电能转化为热能 。当通过电气元件的电流遇到电阻时，会发生焦耳热，从而导致电气元件发热。这个过程与通过它的电流方向无关。

加热元件知识 常识中不同类型的加热元件可以根据用于制造它们的材料进行分类，每种材料都赋予它们各自的特性。

1、基本加热元件类型：

1）、金属加热元件

2）、陶瓷和半导体加热元件

3）、厚膜加热元件

4）、聚合物 PTC 加热元件

2、复合加热元件

3、组合加热元件系统

金属加热元件

电阻丝加热元件

金属电阻加热元件通常是线圈、带状（直的或波纹状的）或金属丝带，它们会像灯丝一样散发热量。它们用于常见的加热设备，如地板加热、屋顶加热、烤面包机、吹风机、工业炉、通路加热、烘干机等。

最常用的材料类别包括：

镍铬合金：大多数电阻丝加热元件使用镍铬合金 80/20（80% 镍，20% 铬），呈线状、带状或条状。 NiCr 80/20 是一种理想的材料，因为它具有较高的电阻，并且在第一次加热时会形成一层氧化铬粘附层。该层下方的材料不会氧化，从而防止电线断裂或烧坏。

FeCrAl 合金：FeCrAl 合金或铁铬铝合金是铁磁合金，其电阻特性与镍铬合金相似，因此适用于电加热应用。尽管没有镍使它们比镍铬合金便宜，但也使它们更容易腐蚀。这些FeCrAl系列电热元件拥有最广泛的市场。
CuNi合金：CuNi合金或铜镍合金是由低电阻率和电阻的温度系数低为特征。它们具有良好的抗氧化和化学腐蚀能力，可用于低温加热。

蚀刻箔：蚀刻箔加热元件由与电阻丝元件相同的合金制成，但使用减色光蚀刻工艺生产。这个过程从连续的金属箔片开始，到加热元件的复杂电阻图案结束。这些加热元件通常用于医疗诊断和航空航天等精密加热应用。

陶瓷和半导体加热元件

二硅化钼加热元件：二硅化钼 (MoSi2) 是一种金属间化合物，是钼的硅化物，是一种耐火陶瓷，主要用于加热元件。它的密度适中，熔点为 2030 °C，具有导电性。在高温下，它会形成一层二氧化硅钝化层，保护其免受进一步氧化。这些类型的加热元件的应用包括热处理炉、玻璃制造、陶瓷烧结和半导体炉。

碳化硅加热元件：与金属加热器相比，碳化硅加热元件提供更高的工作温度。碳化硅加热元件今天用于金属热处理、玻璃和有色金属的熔化、陶瓷生产、浮法玻璃生产、电子元件制造、指示灯、燃气加热器点火器等。

PTC 陶瓷加热元件：PTC陶瓷材料因其正热电阻系数而得名。加热材料（通常是钛酸钡和钛酸铅复合材料）的正温度系数意味着它们的电阻在加热时会增加。虽然大多数陶瓷具有负温度系数，但这些材料具有高度非线性的热响应。高于与成分相关的阈值温度时，它们的电阻在加热时迅速增加。这种行为导致材料充当自己的恒温器，因为电流在冷却时通过，而在热时不通过。

石英卤素元件：石英卤素加热器也用于提供辐射加热和冷却。这些发射器在几秒钟内加热和冷却，使其特别适用于需要短周期时间的系统。热量输出也非常高，使得这些加热器可用于高热量需求或快速移动的过程，如纸张、工艺等。

厚膜加热元件

厚膜加热元件是可以印刷在薄基板上的电阻加热元件。厚膜加热元件/ 厚膜电热板 比传统的金属护套电阻元件具有优势。厚膜加热元件的特点是外形尺寸小、温度均匀性提高、热响应速度快、热质量低、能耗低、功率密度高和电压兼容性范围广。通常，厚膜加热元件以不同的加热器图案印刷在平面基板和管上。厚膜加热器 图案可根据印刷电阻浆的薄层电阻高度定制。

这些加热器可以使用金属或合金厚膜浆料印刷在各种基材上，包括金属、陶瓷、玻璃、聚合物。用于印刷厚膜加热器的最常见基材是铝、不锈钢和白云母或金云母片。这些加热器的操作特性和用途根据选择的基板材料而有很大差异。这主要是由于加热器基板的热特性。

厚膜加热器有几种常规应用。对于大多数应用，热性能和温度分布是两个关键的设计参数。为了避免任何热点并保持均匀的温度分布，可以通过改变电阻电路的功率密度来优化电路设计。优化的加热器设计有助于控制加热器输出和调节温度。它们可用于华夫饼熨斗、热敏打印头、热水器、炉顶电加热、布蒸笼、茶壶、加湿器、锅炉、加热床、热封装置、熨斗、直发器、3D打印机、干衣机、胶枪、实验室设备、除雾装置、汽车后视镜、除冰装置、加热盘、热交换器等。

根据温度升高对元件电阻的影响，厚膜加热器可以在很大程度上分为两个子类别 – 负温度系数 (NTC) 或正温度系数 (PTC)。

• NTC或负温度系数型加热器的特征在于在电阻加热器温度升高降低，在对于给定的输入电压更高的温度下给予更高的功率输出。NTC 型加热器通常需要恒温器或热电偶 来控制加热器温度失控。NTC 加热器用于需要将加热器温度快速升高到预定设定点的情况。
• 所述PTC或正温度系数加热器型表现与电阻增加相反的方式，并在升高的温度下在加热器功率减小。PTC 加热器的这一特性使其能够在其输出功率在固定温度下饱和时进行自我调节。

聚合物 PTC 加热元件

电阻加热器可以由导电 PTC 橡胶材料制成，其电阻率随着温度的升高呈指数增加。这种电阻加热器产生高功率，它们是冷的并迅速加热到恒定温度。由于加热时电阻率呈指数增加，PTC 橡胶电阻加热器永远不能将自身加热到高于此温度。高于此温度，橡胶起电绝缘体的作用。该温度可以在橡胶生产过程中选择，典型温度在 0°C 到 80°C 之间。

聚合物 PTC 加热元件是逐点自调节加热器和自限制加热器。自调节意味着加热器的每个点独立保持恒温，无需调节电子设备。自限性意味着加热器在任何一点都不能超过一定的温度，并且不需要过热保护。

复合加热元件

管状护套加热元件：管状或护套加热元件通常由位于铜或不锈钢合金（如NiCrFe 合金）的金属管内 的镍铬电阻加热合金丝的细线圈组成) 并由氧化镁粉末绝缘。为了防止湿气进入吸湿绝缘体，元件的末端配备有绝缘材料珠，例如陶瓷或硅橡胶或两者的组合。将管子拉过模具以压缩粉末并最大限度地传热。这些加热元件可以是直棒的形状，如在烤面包机中，或弯曲成跨越要加热的区域的形状，如在电烤箱、电炉和自动咖啡机中。

丝网印刷加热元件：这些加热元件是丝网印刷的金属陶瓷轨道，沉积在陶瓷绝缘金属（通常是钢）板上。自 1990 年代中期以来，丝网印刷加热元件已广泛应用于电热水壶和其他家用电器中。

辐射加热元件：辐射加热元件或加热灯是一种大功率 白炽灯， 通常以低于最大功率运行，主要辐射红外线而不是可见光。这些通常出现在 远红外加热片 辐射空间加热器和食物加热器中，采用长管形式或反射灯形式。反射灯样式通常染成红色，以尽量减少产生的可见光；

管状形式有不同的格式：

• 镀金- 内部沉积了一层金二向色膜，可减少可见光并允许大部分短波和中波红外线通过。主要用于生活取暖。
• 红宝石涂层- 与镀金灯的功能相同，但成本只是其中的一小部分。可见眩光远高于金色变体。
• 透明- 无涂层，主要用于生产过程。

可拆卸陶瓷芯加热元件：可拆卸陶瓷芯加热元件使用盘绕的电阻加热合金线 穿过一个或多个圆柱形陶瓷段，以形成与加热器输出相关的所需长度，带或不带中心杆。插入一端密封的金属护套或管中，这种类型的加热元件允许更换或维修，而不会破坏所涉及的过程，通常是在压力下进行流体加热。

组合加热元件系统

高温炉的加热元件通常由特殊材料制成，包括铂、二硅化钨、二硅化钼、用于真空炉的钼和碳化硅。碳化硅点火器通常用于燃气烤箱。

加热元件知识 中激光加热器也被用于高温加热的应用。