电热元件的种类与特点
热电材料分类
热电材料分类热电材料是一种能够实现热能和电能相互转换的材料，广泛应用于能源转换、温度控制、热电制冷等领域。
根据不同的分类方式，热电材料可以分为以下几类：一、按材料体系分类1.金属热电材料：这类材料以金属为主，具有较高的热电势和较低的热导率。
常见的金属热电材料包括铜、镍、铬、铁、钴等。
2.半导体热电材料：这类材料以半导体为主，其热电势和热导率都较高。
常见的半导体热电材料包括硅、锗、砷化镓、碳化硅等。
3.陶瓷热电材料：这类材料以陶瓷为主，其热电势较低但热导率较高。
常见的陶瓷热电材料包括钛酸钡、锆钛酸铅等。
4.复合热电材料：这类材料由金属、半导体和陶瓷等多种材料组成，具有优异的热电性能。
常见的复合热电材料包括氧化锌掺杂铅铋合金、碳化硅基复合材料等。
二、按应用领域分类1.能源转换领域：这类材料主要用于将热能转换为电能，常用于热电发电和太阳能发电等领域。
常见的能源转换用热电材料包括铋掺杂的铅基合金、硅锗合金等。
2.温度控制领域：这类材料主要用于精确控制物体的温度，常用于电子器件的温度控制和微型制冷等领域。
常见的温度控制用热电材料包括钛酸钡、锆钛酸铅等。
3.热电制冷领域：这类材料主要用于制冷和温度控制，常用于微型制冷器、温差发电和红外探测器等领域。
常见的热电制冷用热电材料包括铅铋合金、铜基合金等。
4.其他领域：除了以上三个领域，热电材料还可以应用于其他领域，如热电偶、温度传感器等。
三、按制备方法分类1.机械合金法：通过机械合金化的方法制备出具有优异热电性能的合金材料。
该方法具有制备工艺简单、成本低等优点，但易引入杂质元素影响材料的性能。
2.真空熔炼法：通过在真空环境中将原料加热至熔点以上并缓慢冷却的方法制备出纯净的热电材料。
该方法可有效去除杂质元素的影响，提高材料的性能，但制备工艺复杂、成本较高。
3.化学气相沉积法：通过化学反应的方式在基底上生长出具有优异性能的热电材料。
该方法可实现大面积制备，同时可精确控制材料的成分和结构，但工艺复杂且成本较高。
电热材料及热电材料
简述电热材料及热电材料电热材料一、总述◆电热材料：利用电流热效应的材料。
一般应用于电热器。
◆性能要求：高电阻率和低的电阻温度系数，在高温时有良好的抗氧化性，并有长期的稳定性，有足够高的高温强度，易于拉丝。
◆分类：金属型和非金属型。
常用的为Ni-Cr系和Fe-Cr-Al系合金◆用途：主要用作电热器。
二、电热材料分类及其特点2.1金属电热材料●贵金属及其合金：铂、铝铂、铜铂、铂铱合金等，铱易挥发和氧化，能显著地提高铂的耐腐蚀性，具有高硬度、高熔点、高耐蚀能力和低的接触电阻。
●重金属及其合金：钨等，可用于工业炉中。
●镍基合金：铬镍合金、铬镍铁合金等。
这类合金的特点是以氧化铬构成表面保护膜，耐蚀性强，高温强度高，成型加工和焊接性能好。
缺点是价格高。
高电阻电热合金、高温合金、精密合金、耐热合金、特种合金、不锈钢等都是常见和常用的镍铬合金。
●铁基合金：铁铬铝合金、铁铝合金等。
具有高的电阻率和硬度，密度较小（6。
5~7。
2g/mm3)，抗振动和抗冲击性能良好。
在450℃和700℃左右分别有脆化区，在高温下长期使用，晶粒容易粗化，因而高温抗蠕变性能和室温韧性较低，但电阻率高，抗氧化性良好，且价格便宜，因而应用广泛。
2.2非金属电热材料●碳化硅：具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能是已知陶瓷材料中最佳的，其高温强度可一直维持到1600℃。
缺点是断裂韧性较低，即脆性较大。
●碳化硅粉易升华分解，一般碳化硅陶瓷都是用粉末冶金法制备。
●二硅化钼：具有金属与陶瓷的双重特性，是一种性能优异的高温材料。
极好的高温抗氧化性，抗氧化温度高达1600℃以上。
主要应用作发热元件、集成电路、高温抗氧化涂层及高温结构材料。
●石墨：耐高温性好，导电性比一般非金属矿高一百倍。
导热性超过钢、铁、铅等金属材料。
常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
电热电动器具
电热炊具
工艺复杂、机械性较差
电烤炉及取暖器
集中了其他红外元件的优点，有一 定的弯曲强度
广泛
第二节 电热器件
三、PTC电热器件
阻值随温度变化的新型发热元件。
电阻率 与温度 T 之间的函数关系如图所示。
居里点（温度）Tp ：当温度达到一定值，电阻率继续变大。
第三节 温度控制器件 一、双金属温控器 二、磁性温控器 三、热电偶温控器 四、电子温控器 五、超温保险器件
罩盖式 封闭式
热传导
辐射、传导、对流 热效率高、寿命长、安全性 能好
第二节 电热器件
二、红外线电热器件
红外线器件加热的特点：升温迅速，穿透力强，受热均匀，节约能源，无污染。
名 称 管状红外 线辐射器 件 板状红外 线辐射元 件 烧结式红 外线辐射 元件 粘接式红 外线辐射 元件 构 成 石英管内装置螺旋合金丝或 普通金属管加上红外线辐射 涂层 罩盖式电热元件的金属罩上 涂红外线辐射物质 陶瓷中放进电热丝，高温烧 结后表面涂上红外线辐射涂 料 将耐热粘接剂涂在电热元件 表面，将红外线辐射元件粘 在电热元件上 特 点 石英管：辐射效率高、耐急热急冷 性好。金属管状红外线加热器可制 成不同形状，机械强度高，安装方 便，但红外涂层易脱落 红外辐射面积大 应 用 空间取暖器或电 烤箱等
如图所示为 NTC 热敏电阻的结构及电路符号。
第三节 温度控制器件
四、电子温控器
如图为 NTC 热敏电阻的电阻—温 度特性。 温度变化，热敏电阻阻值变化，引 起电路中电压或电流变化，经电路放大， 驱动执行器件，控制温度。
第三节 温度控制器件
五、超温保险器件
超温保护熔断器：超温，切断电源。
如图为重力式超温保护熔断器。
碳化硅加热元件
碳化硅加热元件碳化硅加热元件是一种常见的加热器件，广泛应用于工业生产中的高温加热场合。
它具有高温稳定性好、导热性能优异、耐腐蚀性强等特点，因此在许多领域都有着重要的应用。
碳化硅是一种化合物，化学式为SiC。
它具有高熔点、高硬度、高导热性和化学稳定性等特点，使得碳化硅成为一种理想的加热材料。
碳化硅加热元件是通过将碳化硅材料制成加热棒或加热片，然后加以电流加热的方式实现加热的。
碳化硅加热元件具有许多优点。
首先，碳化硅具有较高的导热性，热量能够迅速传导到整个加热元件的表面，使得加热均匀。
其次，碳化硅材料具有很高的熔点，能够在高温环境下稳定工作，不易受到热膨胀和热应力的影响。
此外，碳化硅加热元件还具有优异的耐腐蚀性，能够在酸碱等恶劣环境中长期稳定工作。
碳化硅加热元件的应用非常广泛。
在工业生产中，碳化硅加热元件常用于高温炉、熔炼炉、真空炉等设备中，用于加热金属、陶瓷、玻璃等材料，实现熔炼、烧结、退火等工艺过程。
在实验室中，碳化硅加热元件常用于高温实验设备中，如高温烘箱、高温电炉等，用于研究材料的高温性能。
此外，碳化硅加热元件还广泛应用于电炉、加热器、热处理设备等领域。
碳化硅加热元件的制造过程相对复杂。
首先，需要选择高纯度的碳化硅材料，并进行粉碎、筛选等处理。
然后，将碳化硅粉末与粘结剂混合，制成所需的形状，如加热棒、加热片等。
接下来，将制成的碳化硅加热元件进行烧结，使其达到一定的致密度和机械强度。
最后，对烧结后的碳化硅加热元件进行研磨、抛光等处理，以提高其表面质量和使用寿命。
碳化硅加热元件在使用过程中需要注意一些问题。
首先，由于碳化硅材料具有较高的导热性，因此在加热过程中应注意避免元件表面过热，以免烧坏加热元件。
其次，由于碳化硅材料的导热性较好，加热速度较快，因此在使用时应注意控制加热速度，避免温度变化过快。
此外，碳化硅加热元件在高温环境下工作，需要注意防护措施，以免烫伤或引发安全事故。
碳化硅加热元件是一种性能优异的加热器件，具有高温稳定性好、导热性能优异、耐腐蚀性强等特点。
家用电器基础知识与维修技术公开课
基础知识
1
第一节 电热器具的类型与基本结构
2
第二节 电阻式电热元件
3
第三节 红外线电热元件
4
第四节 PTC电热元件
5
第五节 温控器件
6
第六节 温度保险器件
7
第七节 电热器具维修基本知识
第一节 电热器具的类型与基本结构
一、电热器具的类型 按照电热转换方式区分：电热器具有电阻式、
红外式、感应式及微波式。
实验证明，物体最容易吸收红外线，因此，利 用远红外线加热或干燥物品是日益被广泛采用的新 技术。
红外线电热元件是利用辐射方式给物体加热的， 用于取暖器具和烘箱。优点：升温迅速、穿透力强、 加热均匀、节能。
电热器具中采用红外线电热元件的类型： 一、管状红外线辐射元件 （一）金属管远红外线辐射元件
结构：它由普通金属管电热元件加涂远红外线辐射 层制成。
二、PTC电热元件实例 PTC恒温型电熨斗结构图1—1—10
该电熨斗由10片PTC元件并联组成，（其排 列见图C）。图b为图a中小圆圈部分的放大。图a 为剖面示意图。由于采用PTC电热元件，该电熨斗 突出的优点是：利用PTC元件特性，使电热元件本 身具有自动调温控制功能：由于PTC元件的阻值仅
与温度有关，故受电源电压波动的影响小：使用安 全可靠，工作寿命长。
一、双金属式温控器件 （一）双金属式温控器件的工作原理
将两种热膨胀系数不同的金属材料粘合在一起， 当电热器温度升高到某值时，由于两种金属片的热 膨胀系数不同，它们之间会产生内应力，从而使得 双金属片发生弯曲变形。利用这种变形来控制电源 的通断，即可达到控制电热器具温度的目的。
在双金属片上装有电气开关触点，当双金属片 因受热而变形时，触点断开或闭合，导致电路断开 或闭合。这样，温度的变化即被转换成电路控制信 号，从而控制加热温度。
电热材料
波长在 4~5.6微米的射线称为远红外线，实际应 用的波 长范围是 2.5微米之间的波长。将电热合金丝穿入陶瓷或 石 英玻璃等材料制成的管中可以制成远红外加热元件，也可以 直接在金属管状电热元件或加热板（盘）表面涂覆和烧结一 层具 有远红外辐射功能的陶瓷涂料。远红外线辐射的效果取 决于材 料的性质。远红外线的加热效果又与被加热物体对其 选择性吸 收的能力有直接的关系。远红外线加热在家用电器 产品上多用 于取暖器具和厨房器具。前者的典型应用实例是 石英管暖风机， 后者的典型应用实例是电烤箱。还有一种特 种应用实例是医疗 保健性质家用电器如热敷器等。 远红外线加热的优点有：热效率较高；可进行遮断、反 射和 聚集；易于控制；对人体取暖、保健和食物加工有一种 特殊效果。 缺点是要靠电热合金等材料加热，石英管加热器 有相当部 分转化为可见光。
非金属电热材料主要有碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼等。 具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、电热转换效率高等优点，正在逐步 取代金属电热材料。 其中，MoSi2 以其较高的熔点、极好的高温抗氧化性、优异的 导电导热性和适中的密度而成为近年来研究的热点，被认为是目前 最有前途的高温结构材料. 非金属电热材料的主要缺点是价格昂贵， 使用条件苛刻，其中，难熔金属电热材料必须在真空或保护气氛中 使用。铁铬铝合金与镍铬合金相比，使用温度较高，电阻率较大， 电阻温度系数也小些，且价格便宜，但高温强度较低，电阻温度系 数也小些，且价格便宜，但高温强度低，使用过后冷态脆性较大。 镍铬合金价格较高，一般情况下多使用铁铬铝合金。金属类电热材 料通常被加工成线材螺旋形或波形结构，通电时容易产生感抗效应 造成能量损耗。
电热材料是用于制造各种电阻加热设备中的发热元件。普通的 电热材料可分为金属电热材料和非金电热材料两类。金属类电热材 料主要包括贵金属（Pt）、高温熔点金属（W、Mo、Ta、Nb）及 其合金、镍基合金和铁铝系合金（见表1）。其中，应用最广泛的 金属电热材料主要是镍铬合金和铁铝系合金。非金属电热材料主要 有碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼等。其中，MoSi2 以其较 高的熔点、极好的高温抗氧化性、优异的导电导热性和适中的密度 而成为近年来研究的热点，被认为是目前最有前途的高温结构材料。 非金属高温电热材料主要包括碳化硅、氧化锆、铬酸镧、二硅 化钼等，具有熔点高，抗氧化性好等特点，得到了广泛的研究和应 用。表2是不同非金属电热元件在大气环境下对应的安全使用温度。
电阻丝发热原理
电阻丝发热原理电阻丝发热的原理是电流的热效应。
电流的热效应：当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。
实践证明，电流通过导体所产生的热量和电流的平方，导体本身的电阻值以及电流通过的时间成正比。
这是英国科学家焦耳和俄国科学家楞次得出的结论，被人称作焦耳定律、楞次定律。
电阻丝是最为常见的一种发热元件，其作用是在通电后发热，将电能转化为热能。
电阻丝的应用范围很广，多种常用电热设备都会采用电阻丝作为发热元件，因此电阻丝在医疗、化工、电子、电器、冶金机械、陶瓷玻璃加工等行业都有应用。
1、电阻丝的工作原理电阻丝的工作原理与其他金属发热元件相同，都是金属通电后的电热现象。
电热就是指电流在通过导体后，电流会产生一定的热量并被导体传递出来。
电热丝本身就是金属导体，在通电后即会散发出热量、提供热能。
2、电阻丝的种类划分电阻丝的种类是根据电热丝的化学元素含量及组织结构不同来划分的。
电阻丝的种类有铁铬铝合金电阻丝和镍铬合金电阻丝。
这两种电阻丝作为电热元件，在功能特性方面各有不同。
3、铁铬铝合金电阻丝的优缺点铁铬铝合金电阻丝的优点是运行温度高，实验得出铁铬铝合金电热丝的最高运行温度可到1400℃。
铁铬铝合金电热丝的使用寿命长、电阻率高、表面复合高，并有较好的抗氧化性。
铁铬铝合金电阻丝的缺点是在高温环境下的强度较低，随着温度的升高铁铬铝合金电热丝的可塑性会增强，也就是说铁铬铝合金电热丝在高温中容易发生变形，且变形后不易修复。
4、镍铬合金电阻丝的优缺点镍铬合金电阻丝的优点是在高温环境中的强度高，长期高温运行不易变形，不易改变结构，且镍铬合金电阻丝的常温塑性好，变形后的修复较为简单。
此外，镍铬合金电热丝的辐射率高、不带磁性、耐腐蚀能力好、使用寿命长。
镍铬合金电热丝的缺点是运行温度不能达到上一种电热丝的水平。
镍铬合金电热丝的制造需要使用镍，这种金属的价格高于铁、铬、铝的价格，因此镍铬合金电热丝的制造成本较高，不利于成本控制。
物理电热知识点总结
物理电热知识点总结在日常生活中，电热是一种常见的供暖方式。
它利用电能转化为热能，为室内提供舒适的温暖。
在工业生产中，电热也被广泛应用于加热设备和工艺过程中。
本文将对电热的相关知识进行总结，包括电热的基本原理、电热设备的分类和应用、电热材料、电热控制以及电热设备的维护和安全等内容。
一、电热的基本原理电热的基本原理是利用电能产生热能。
当电流通过导电材料时，由于导体本身的电阻会产生热量。
这种热量可以被用来加热介质，比如水、空气和固体材料等。
电热的基本原理可以用欧姆定律来描述：I=U/R，其中I是电流，U是电压，R是电阻。
根据欧姆定律，当电阻一定时，电流和电压成正比，电流越大热量就越大。
二、电热设备的分类和应用根据电热设备的工作原理和结构特点，可以将其分为电加热器、电热水器、电热毯、电热毛巾架、电热地板、电热管等。
这些设备在不同场合和用途下得到广泛的应用。
比如电加热器通常用于加热液体和气体，电热水器用于家庭热水供应，电热毯和电热地板用于室内保暖等。
三、电热材料电热材料是指能够产生热量的材料，通常具有较高的电阻率和较低的导热率。
常见的电热材料包括镍铬合金、铜镍合金、不锈钢等。
这些材料具有良好的电热性能和耐高温性能，适合用于电热设备的加热元件。
四、电热控制电热控制是指对电热设备工作状态的控制和调节。
常见的电热控制方式包括恒温控制、定时控制、温度传感控制等。
目前，电热设备通常采用微电脑控制技术，能够实现智能化控制和远程监控。
五、电热设备的维护和安全电热设备在使用过程中需要定期进行维护保养，以确保其安全可靠的运行。
具体包括定期检查设备的电源线和插头是否完好，是否存在漏电隐患，清洁设备表面和散热器，检查设备的工作状态和温度是否正常等。
另外，使用电热设备时要注意安全用电，避免发生漏电和触电事故。
综上所述，电热是一种重要的供暖方式，具有广泛的应用前景。
了解电热的基本原理和相关知识，有助于更好地选择和使用电热设备，提高能源利用效率，保障生活和生产安全。
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电热元件的种类与特点
电热元件是实现电能向热能转化的一类元件，各种的电热设备都要使用电热元件来发热。
电热元件从问世的那一天起，就在人们的生产生活中担任着重要的角色。
今天，我们来看看电热元件的种类与优缺点。
1、电热丝
电热丝是最早出现的一种电热元件，它是以电热为基本工作原理来实现能量转化的。
电热丝虽然为传统电热元件，但至今尚未被替代，现在电热丝依然在各个领域，特别是工业生产及实验室被广泛使用。
电热丝在近年来多采用铁铬铝合金和镍铬合金，铁铬铝合金的最高温度已经达到了1400℃。
电热丝的基础上，近些年发展出了电热棒、电热盘、电热片等电热元件，但它们的本质依然是电热丝，其原理也脱离不了电热。
电热丝的优点是加热温度和耐热温度高，技术成熟、易于制造且方便配套应用于各种电热设备。
电热丝的缺点是它的能量转换率较低，发热过程中伴随着发光过程，因此电能转换率只能达到60%到70%。
2、PTC电热元件
PTC的全称是Positive Temperature Coefficient，也就是热敏电阻，它是将导电材料经过复合烧结而成的一种电热元件。
PTC电热元件是继电热丝之后出现的一种电热元件，受限于居里温度的限制，只能在350℃以下的加热中使用，应用于各种小功率低温电热设备。
PTC电热元件的优点是加热时无明火，加热效率可达70%。
PTC电热元件的缺点是抗震性能差、不能随意切割使用，特别是PTC电热元件受居里温度的限制，不能用于350℃以上的加热，因此PTC电热元件在实际生产生活中的应用只能局限在低温加热领域。
3、导电涂料
导电涂料也被称为黑膜，产生于20世纪50年代末，在被喷涂于绝缘材料表面后可以作为电热元件使用。
导电涂料本身的用途很多，而作为电热元件的应用较少，它的优点是面状加热、散热面积大、抗震性能好，但缺点是发热层易脱落，且只能适用于200℃以下加热。
4、电热膜
电热膜是近年来新兴的一种电热元件，它是吸取了PTC和导电涂料两种电热元件的特点制造而成的。
电热膜目前主要应用在室内取暖和环境温度保持等方面，如建筑物取暖、育雏室保温等。
电热膜的优点是无明火加热、面状加热、热阻少、导热快、使用寿命长，且易于切割和分离，特别是电热膜的电能转换效率高达90%、热能损失小。
电热膜的缺点是升温速度慢、加热温度尚不能达到较高数值，停电后热量消散速度快。
责任编辑：电热丝电热管。