విద్యుద్వాహక తాపన

విద్యుద్వాహక తాపన అంటే ఏమిటి

విద్యుద్వాహక తాపన అనేది ఒక ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ క్షేత్రంలో విద్యుద్వాహకాలను మరియు సెమీకండక్టర్ల వేడిని సూచిస్తుంది, దీని ప్రభావంతో వేడిచేసిన పదార్థం ధ్రువణమవుతుంది. ధ్రువణత అనేది అనుబంధ ఛార్జీల స్థానభ్రంశం యొక్క ప్రక్రియ, ఇది ప్రతి మాక్రోస్కోపిక్ వాల్యూమ్ మూలకం వద్ద ఎలక్ట్రిక్ మూమెంట్ యొక్క రూపానికి దారితీస్తుంది.

పోలరైజేషన్ సాగే మరియు సడలింపుగా విభజించబడింది: సాగే (జడత్వం లేకుండా) విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క శక్తిని నిర్ణయిస్తుంది మరియు సడలింపు (జడత్వం) వేడిచేసిన పదార్థంలో విడుదలైన వేడిని నిర్ణయిస్తుంది. బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా సడలింపు ధ్రువణతలో, అణువులు, అణువులు, చార్జ్డ్ కాంప్లెక్స్‌ల అంతర్గత బంధాల ("ఘర్షణ") శక్తులను అధిగమించడానికి పని జరుగుతుంది. ఈ పనిలో సగం వేడిగా మార్చబడుతుంది.

విద్యుద్వాహకంలో విడుదలయ్యే శక్తి సాధారణంగా వాల్యూమ్ యొక్క యూనిట్గా సూచించబడుతుంది మరియు సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది

ఇక్కడ γ అనేది పదార్థం యొక్క సంక్లిష్ట సంయోగ వాహకత, EM అనేది పదార్థంలోని విద్యుత్ క్షేత్ర బలం.

సంక్లిష్ట ప్రసరణ

ఇక్కడ, εr అనేది మొత్తం సంక్లిష్ట విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం.

ε' యొక్క నిజమైన భాగం, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అని పిలుస్తారు, ఇది పదార్థంలో నిల్వ చేయగల శక్తి మొత్తాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ε « యొక్క ఊహాత్మక భాగం, నష్ట కారకం అని పిలుస్తారు, ఇది పదార్థంలో వెదజల్లబడిన శక్తి (వేడి) యొక్క కొలత.

పోలరైజేషన్ మరియు లీకేజ్ కరెంట్స్ రెండింటి కారణంగా పదార్థంలో వెదజల్లుతున్న శక్తిని నష్ట కారకం పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.

ఆచరణలో, లెక్కలు లాస్ యాంగిల్ టాంజెంట్ అని పిలువబడే విలువను ఉపయోగిస్తాయి:

నష్టం కోణం యొక్క టాంజెంట్ విద్యుదయస్కాంత డోలనాల యొక్క నిల్వ చేయబడిన శక్తికి వేడి చేయడానికి ఖర్చు చేసిన శక్తి యొక్క నిష్పత్తిని నిర్ణయిస్తుంది.

పైన పేర్కొన్న వాటిని పరిశీలిస్తే, వాల్యూమెట్రిక్ నిర్దిష్ట క్రియాశీల శక్తి, W / m3:

లేదా

అందువలన, నిర్దిష్ట వాల్యూమ్ శక్తి వేడిచేసిన పదార్థంలో విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క చతురస్రానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు నష్ట కారకం.

వేడిచేసిన పదార్థంలోని విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలం అనువర్తిత వోల్టేజ్, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ε ', క్షేత్రాన్ని ఏర్పరిచే ఎలక్ట్రోడ్‌ల స్థానం మరియు ఆకృతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆచరణలో అత్యంత సాధారణ సందర్భాలలో కొన్ని, ఎలక్ట్రోడ్ల స్థానం, విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలం మూర్తి 1 లో చూపిన సూత్రాల ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

అన్నం. 1. ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ యొక్క బలం యొక్క గణనకు: a — స్థూపాకార కెపాసిటర్, b — ఫ్లాట్ సింగిల్-లేయర్ కెపాసిటర్, c, d — ఫ్లాట్ మల్టీలేయర్ కెపాసిటర్, పదార్థాల పొరల అమరికతో వరుసగా, అడ్డంగా మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం వెంట .

ఎమ్ యొక్క పరిమితి గరిష్ట విలువ వేడిచేసిన పదార్థం యొక్క విద్యుత్ బలం ద్వారా పరిమితం చేయబడిందని గమనించాలి. వోల్టేజ్ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్లో సగం కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.ధాన్యం మరియు కూరగాయల పంటల విత్తనాల సామర్థ్యం (5 ... 10) 103 V / m, కలప కోసం - (5 ... 40) 103 V / m, పాలీ వినైల్ క్లోరైడ్ - (1 ... 10 ) 105 V / m పరిధిలో తీసుకోబడింది.

నష్టం గుణకం ε « పదార్థం యొక్క రసాయన కూర్పు మరియు నిర్మాణం, దాని ఉష్ణోగ్రత మరియు తేమ, పదార్థంలోని విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు బలంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

పదార్థాల విద్యుద్వాహక తాపన లక్షణాలు

విద్యుద్వాహక తాపన వివిధ పరిశ్రమలు మరియు వ్యవసాయంలో ఉపయోగించబడుతుంది.

విద్యుద్వాహక తాపన యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి.

1. వేడిచేసిన పదార్ధంలోనే వేడి విడుదల అవుతుంది, ఇది వేడిని పదుల మరియు వందల రెట్లు వేగవంతం చేయడం సాధ్యపడుతుంది (సంవహన తాపనతో పోలిస్తే) తక్కువ ఉష్ణ వాహకత (కలప, ధాన్యం, ప్లాస్టిక్‌లు మొదలైనవి) కలిగిన పదార్థాలకు ఇది ప్రత్యేకంగా గమనించవచ్చు. )

2. విద్యుద్వాహక తాపన ఎంపిక: నిర్దిష్ట వాల్యూమెట్రిక్ శక్తి మరియు, తదనుగుణంగా, ఒక అసమాన పదార్థం యొక్క ప్రతి భాగం యొక్క ఉష్ణోగ్రత భిన్నంగా ఉంటుంది. ఈ ఫంక్షన్ వ్యవసాయంలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు ధాన్యాన్ని క్రిమిసంహారక చేయడం మరియు పట్టు పురుగులను పిక్లింగ్ చేయడం,

3. విద్యుద్వాహక ఎండబెట్టడం సమయంలో, పదార్థం లోపల వేడి విడుదల చేయబడుతుంది మరియు అందువల్ల మధ్యలో ఉష్ణోగ్రత అంచు కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. పదార్థం లోపల తేమ తడి నుండి పొడిగా మరియు వేడి నుండి చల్లగా మారుతుంది. కాబట్టి, ఉష్ణప్రసరణ ఎండబెట్టడం సమయంలో, పదార్థం లోపల ఉష్ణోగ్రత అంచు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత ప్రవణత కారణంగా తేమ ప్రవాహం ఉపరితలంపైకి వెళ్లకుండా నిరోధిస్తుంది. ఇది ఉష్ణప్రసరణ ఎండబెట్టడం యొక్క ప్రభావాన్ని బాగా తగ్గిస్తుంది. విద్యుద్వాహక ఎండబెట్టడంలో, ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం మరియు తేమ కంటెంట్ కారణంగా తేమ ప్రవహిస్తుంది.విద్యుద్వాహక ఎండబెట్టడం యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఇది.

4. అధిక పౌనఃపున్యంతో విద్యుత్ క్షేత్రంలో వేడి చేయడం మరియు ఎండబెట్టడం చేసినప్పుడు, నష్టం గుణకం తగ్గుతుంది మరియు తదనుగుణంగా, ఉష్ణ ప్రవాహం యొక్క శక్తి. శక్తిని అవసరమైన స్థాయిలో ఉంచడానికి, మీరు కెపాసిటర్‌కు సరఫరా చేయబడిన ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా వోల్టేజ్‌ని మార్చాలి.

విద్యుద్వాహక తాపన సంస్థాపనలు

పరిశ్రమ ఒకటి లేదా అనేక రకాల ఉత్పత్తుల యొక్క వేడి చికిత్స కోసం ఉద్దేశించిన ప్రత్యేక హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అలాగే సాధారణ ఉపయోగం కోసం సంస్థాపనలు. ఈ తేడాలు ఉన్నప్పటికీ, అన్ని అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లు ఒకే నిర్మాణ రేఖాచిత్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి (Fig. 2).

అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరం యొక్క వర్కింగ్ కెపాసిటర్‌లో పదార్థం వేడి చేయబడుతుంది 1. పవర్ రెగ్యులేషన్ మరియు జెనరేటర్ రెగ్యులేషన్ కోసం రూపొందించబడిన ఇంటర్మీడియట్ ఆసిలేటింగ్ సర్క్యూట్లు 2 బ్లాక్ ద్వారా హై-ఫ్రీక్వెన్సీ వోల్టేజ్ వర్కింగ్ కెపాసిటర్‌కు సరఫరా చేయబడుతుంది 3. దీపం జనరేటర్‌ను మారుస్తుంది. అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ ఆల్టర్నేటింగ్ వోల్టేజ్‌లో సెమీకండక్టర్ రెక్టిఫైయర్ 4 నుండి పొందిన డైరెక్ట్ వోల్టేజ్. అదే సమయంలో, రెక్టిఫైయర్ నుండి అందుకున్న మొత్తం శక్తిలో కనీసం 20 ... 40% దీపం జెనరేటర్లో ఖర్చు చేయబడుతుంది.

దీపం యొక్క యానోడ్ వద్ద ఎక్కువ శక్తి పోతుంది, ఇది నీటి ద్వారా చల్లబరచాలి. దీపం యొక్క యానోడ్ భూమికి సంబంధించి సరఫరా చేయబడుతుంది 5 ... 15 kV, కాబట్టి శీతలీకరణ నీటి యొక్క వివిక్త సరఫరా వ్యవస్థ చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. ట్రాన్స్ఫార్మర్ 5 నెట్‌వర్క్ వోల్టేజ్‌ను 6 ... 10 కెవికి పెంచడానికి మరియు జనరేటర్ మరియు ఎలక్ట్రికల్ నెట్‌వర్క్ మధ్య వాహక కనెక్షన్‌ను డిస్‌కనెక్ట్ చేయడానికి రూపొందించబడింది. ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడానికి, వరుసగా సాంకేతిక కార్యకలాపాలను నిర్వహించడానికి మరియు అత్యవసర మోడ్‌ల నుండి రక్షించడానికి బ్లాక్ 6 ఉపయోగించబడుతుంది.

విద్యుద్వాహక తాపన సంస్థాపనలు జనరేటర్ యొక్క శక్తి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీలో ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి, ప్రాసెస్ చేయబడిన పదార్థాన్ని తరలించడానికి మరియు పట్టుకోవడానికి, అలాగే దానిపై యాంత్రిక ప్రభావం కోసం రూపొందించిన సహాయక పరికరాల నిర్మాణంలో.

అన్నం. 2. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క బ్లాక్ రేఖాచిత్రం: 1 — లోడ్ కెపాసిటర్‌తో హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరం, 2 — పవర్ రెగ్యులేటర్‌తో ఇంటర్మీడియట్ ఆసిలేటింగ్ సర్క్యూట్‌ల బ్లాక్, ట్రిమ్మింగ్ కెపాసిటెన్స్‌లు మరియు ఇండక్టెన్స్‌లు, 3 — యానోడ్‌లు మరియు నెట్‌వర్క్‌ల విభజనతో దీపం జనరేటర్ సర్క్యూట్లు, 4 - సెమీకండక్టర్ రెక్టిఫైయర్: 5 - స్టెప్-అప్ ట్రాన్స్ఫార్మర్, సి - అసాధారణ ఆపరేటింగ్ మోడ్‌ల నుండి ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను రక్షించే బ్లాక్.

పరిశ్రమ వివిధ ప్రయోజనాల కోసం అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్‌లను పెద్ద సంఖ్యలో ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉత్పత్తుల వేడి చికిత్స కోసం, సీరియల్ హై-ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేటర్లు ఉపయోగించబడతాయి, దీని కోసం ప్రత్యేక పరికరాలు తయారు చేయబడతాయి.

విద్యుద్వాహకముతో తాపనము కొరకు జెనరేటర్ను ఎంచుకోవడం దాని శక్తి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించడానికి వస్తుంది.

పని కెపాసిటర్ మరియు ఇంటర్మీడియట్ ఆసిలేటింగ్ సర్క్యూట్ల బ్లాక్‌లోని నష్టాల విలువ ద్వారా అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ జనరేటర్ యొక్క డోలనం శక్తి Pg పదార్థం యొక్క ఉష్ణ చికిత్సకు అవసరమైన ఉష్ణ ప్రవాహం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి:

ఇక్కడ ηk అనేది పని చేసే కెపాసిటర్ యొక్క సామర్ధ్యం, ఉష్ణ బదిలీ ఉపరితల వైశాల్యం, ఉష్ణ బదిలీ గుణకం మరియు పదార్థం మరియు మాధ్యమం మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ηk = 0.8 ... 0.9, ηe అనేది విద్యుత్ సామర్థ్యం డోలనం సర్క్యూట్ ηe = 0.65 ... 0 , 7, ηl - సామర్థ్యం, ​​అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ కనెక్ట్ వైర్లు ηl = 0.9 ... 0.95 లో నష్టాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది.

గ్రిడ్ నుండి జనరేటర్ వినియోగించే శక్తి:

ఇక్కడ ηg అనేది జనరేటర్ సామర్థ్యం ηg = 0.65 … 0.85.

అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ ఇన్‌స్టాలేషన్ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యం దాని అన్ని యూనిట్ల సామర్థ్యం యొక్క ఉత్పత్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు 0.3 ... ... 0.5 కి సమానంగా ఉంటుంది.

ఇటువంటి తక్కువ సామర్థ్యం వ్యవసాయ ఉత్పత్తిలో విద్యుద్వాహక తాపన యొక్క విస్తృత వినియోగాన్ని నిరోధించే ఒక ముఖ్యమైన అంశం.

జనరేటర్ ద్వారా వెదజల్లబడే వేడిని ఉపయోగించడం ద్వారా అధిక పౌనఃపున్య సంస్థాపనల శక్తి పనితీరును మెరుగుపరచవచ్చు.

విద్యుద్వాహకాలను మరియు సెమీకండక్టర్లను వేడి చేసేటప్పుడు ప్రస్తుత ఫ్రీక్వెన్సీ అవసరమైన ఉష్ణ ప్రవాహం F ఆధారంగా ఎంపిక చేయబడుతుంది. వ్యవసాయ ఉత్పత్తుల యొక్క ఉష్ణ చికిత్సలో, నిర్దిష్ట వాల్యూమ్ ప్రవాహం తాపన మరియు ఎండబెట్టడం యొక్క అనుమతించదగిన రేటు ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. మేము కలిగి ఉన్న పని కెపాసిటర్లో శక్తుల సంతులనం నుండి

ఇక్కడ V అనేది వేడిచేసిన పదార్థం యొక్క వాల్యూమ్, m3.

సాంకేతిక ప్రక్రియ ఇచ్చిన వేగంతో జరిగే కనీస పౌనఃపున్యం:

ఇక్కడ Emax అనేది మెటీరియల్‌లో గరిష్టంగా అనుమతించదగిన విద్యుత్ క్షేత్ర బలం, V / m.

ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, Em తగ్గుతుంది మరియు అందువల్ల సాంకేతిక ప్రక్రియ యొక్క విశ్వసనీయత పెరుగుతుంది. అయితే, ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచడానికి కొన్ని పరిమితులు ఉన్నాయి. నష్టం నిష్పత్తి బాగా పడిపోతే ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచడం అసాధ్యమైనది. అలాగే, ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, లోడ్ మరియు జనరేటర్ యొక్క పారామితులతో సరిపోలడం చాలా కష్టమవుతుంది. ఈ ఒప్పందం అందించబడిన గరిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ, Hz:

ఇక్కడ L మరియు C అనేది పని చేసే కెపాసిటర్‌తో లోడ్ సర్క్యూట్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ మరియు కెపాసిటెన్స్ యొక్క కనీస సమానమైన విలువలు.

పని కెపాసిటర్ యొక్క పెద్ద లీనియర్ కొలతలతో, ఫ్రీక్వెన్సీ పెరుగుదల ఎలక్ట్రోడ్పై వోల్టేజ్ యొక్క అసమాన పంపిణీకి దారి తీస్తుంది మరియు అందువలన, అసమాన తాపనానికి దారితీస్తుంది. ఈ పరిస్థితికి గరిష్టంగా అనుమతించదగిన ఫ్రీక్వెన్సీ, Hz

ఇక్కడ l అనేది పని చేసే కెపాసిటర్ యొక్క అతిపెద్ద ప్లేట్ పరిమాణం, m.