電介質高頻加熱方法的物理基礎（電介質乾燥）
在工業技術過程中，通常需要加熱屬於電介質和半導體組的材料。此類材料的典型代表是各類橡膠、木材、織物、塑料、紙張等。
對於此類材料的電加熱，使用的裝置利用電介質和半導體在暴露於交變電場時的吸附能力。
發生加熱是因為在這種情況下，電場的部分能量無法挽回地損失，變成熱量（電介質加熱）。
從物理的角度來看，這種現象可以用位移能量的消耗來解釋 電荷 在原子和分子中，這是由交變電場的作用引起的。
由於同時加熱產品的整個體積 介電加熱 特別推薦用於需要均勻溫和乾燥的應用。該解決方案最適合乾燥食品、工業和醫療行業中的熱敏產品，以保持其所有特性。
重要的是要注意，即使在電極和材料之間沒有直接電接觸的情況下，電場也會對電介質或半導體產生影響。只需要材料處於作用於電極之間的電場區域即可。
1930 年代提出使用高頻電場加熱電介質。例如，美國專利 2,147,689（於 1937 年提交給貝爾電話實驗室）指出：“本發明涉及一種電介質加熱裝置，本發明的目的是均勻且基本同時地加熱此類材料。”
圖中顯示了使用兩個扁平電極形式的電介質進行加熱的設備的最簡單示意圖，其中施加了交流電壓，加熱材料位於電極之間。
電介質加熱電路
顯示的圖表是 電容器，其中加熱的材料充當板之間的絕緣體。
確定有功功率元件材料吸收的能量，並按以下比率計算得出：
P = USe·I 因為phi = USe2·w C tg delta,
式中 UTo——電容器極板上的電壓； C為電容器的電容量； tg delta——介電損耗角。
注入 delta（介電損耗角）互補角 fi 高達 90°（fi 是有功和無功功率組件之間的位移角）並且由於在所有介電加熱設備中該角度接近 90°，我們可以假設餘弦phi 大約等於 tangent delta。
對於理想的無損電容，角度fi=90°，即電流矢量和電壓矢量相互垂直，電路有純 無功功率.
非零介電損耗角的存在對於傳統電容器來說是不受歡迎的現象，因為它會導致能量損失。
在電介質加熱裝置中，正是這些損耗代表了有用的效果。損耗角 delta = 0 的此類裝置的運行是不可能的。
對於扁平平行電極（扁平電容器），電極間材料單位體積的功率可由下式計算
Py = 0.555·e daTgdelta,
其中 f 是頻率，MHz； Ru——比吸收功率，W/cm3，e——電場強度，kv/cm； da = e / do 是材料的相對介電常數。
這是Y的比較表明，介電加熱的效率由以下因素決定：
正如公式的分析所示，裝置的效率隨著電場強度和頻率的增加而增加。實際上，這僅在一定限度內是可能的。
在高於 4-5 MHz 的頻率下，高頻發生器轉換器的電效率急劇下降，因此使用更高的頻率在經濟上是無利可圖的。
電場強度的最高值由每種特定類型的加工材料的所謂擊穿場強決定。
當達到擊穿場的強度時，要么局部破壞材料的完整性，要么在電極和材料表面之間出現電弧。在這方面，工作場的強度必須始終小於擊穿的強度。
材料的電性能不僅取決於其物理性質，還取決於表徵其狀態的可變參數——溫度、濕度、壓力等。
這些參數在工藝過程中會發生變化，在計算介電加熱設備時必須考慮到這些參數。只有正確考慮所有這些因素的相互作用和變化，才能確保在工業上經濟和技術上有利地使用介電加熱裝置。
高頻膠水機是一種使用介電加熱的設備，例如，可以加快木材的粘合速度。該設備本身幾乎就是一台普通的膠水印刷機。然而，它也有特殊的電極，用於在要粘合的部分產生高頻電場。該場迅速（在幾十秒內）提高了產品的溫度，通常高達 50 — 70 ° C。這顯著加速了膠水的干燥。
與高頻加熱不同，微波加熱是頻率在100MHz以上的介電加熱，電磁波可以從一個小的發射器發出，通過空間指向物體。
現代微波爐使用頻率比高頻加熱器高得多的電磁波。典型的家用微波爐在 2.45 GHz 範圍內運行，但也有 915 MHz 的微波爐。這意味著微波加熱中使用的無線電波的波長為 0.1 厘米至 10 厘米。
微波爐中微波振蕩的產生 帶磁控管.
每個電介質加熱裝置都由一個變頻器發生器和一個電熱裝置組成——一個帶有特殊形狀板的電容器。因為電介質加熱需要很高的頻率（從幾百千赫茲到兆赫茲單位）。
高頻電流加熱介電材料技術最重要的任務是保證整個加工過程中的必要模式，由於材料的電性能在加熱、乾燥或由於材料狀態的其他變化。其結果是違反了過程的熱狀態並且改變了燈發生器的操作模式。
這兩個因素都起著重要作用。因此，在開發高頻電流加熱介電材料的技術時，必須仔細研究加工材料的特性，並分析這些特性在整個工藝週期中的變化。
材料的介電常數取決於其物理特性、溫度、濕度和電場參數。介電常數通常會隨著材料乾燥而降低，在某些情況下會變化數十倍。
對於大多數材料，介電常數的頻率依賴性不太明顯，僅在某些情況下才應考慮在內。例如，對於皮膚，這種依賴性在低頻區域很明顯，但隨著頻率的增加，它變得微不足道。
如前所述，材料的介電常數取決於始終伴隨乾燥和加熱過程的溫度變化。
介電損耗角的正切在加工過程中也不會保持恆定，這對工藝流程有重大影響，因為 delta 正切表徵了材料吸收交變電場能量的能力。
在很大程度上，介電損耗角的正切取決於材料的含水量。對於某些材料，到加工過程結束時，正切增量從其初始值變化數百倍。因此，例如，對於紗線，當濕度從 70% 變為 8% 時，吸收角的正切減小 200 倍。
該材料的一個重要特性是 擊穿電場應力 本材料允許。
電場擊穿強度的增加限制了電容器極板上電壓升高的可能性，從而決定了可裝機功率的上限。
材料溫度和濕度的增加以及電場的頻率會導致擊穿場強度的降低。
為了即使在乾燥過程中物料的電氣參數發生變化也能確保預定的技術模式，有必要調整髮生器的運行模式。通過正確改變發電機的運行模式，可以在整個運行週期內實現最佳條件並實現裝置的高效率。
工作冷凝器的設計取決於加熱部件的形狀和尺寸、加熱材料的特性、工藝過程的性質以及最終的生產類型。
在最簡單的情況下，它由兩個或多個相互平行的平板組成。板可以是水平的和垂直的。扁平電極用於乾燥鋸材、枕木、紗線、膠合板的裝置。
加熱材料的均勻性取決於電場在被處理物體的整個體積內分佈的均勻性。
材料結構的不均勻性、電極和零件外表面之間可變的氣隙、電極附近導電物質（支架、支撐等）的存在導致電分佈不均勻場地。
因此，在實踐中，使用了各種各樣的工作電容器設計選項，每一種都是為特定的工藝流程設計的。
在高頻電場中用電介質加熱的裝置具有相對低的效率，並且這些裝置中包括的設備成本相當高。因此，只有在對不同加熱方式的經濟和技術指標進行深入研究和比較後，才能證明使用這種方法是合理的。
所有高頻電介質加熱系統都需要變頻器。這種轉換器的總效率被定義為提供給電容器板的功率與從電網接收的功率之比。
有用作用係數的值在 0.4 - 0.8 的範圍內。效率的大小取決於變頻器上的負載。通常，轉換器在正常負載時達到最高效率。
電熱裝置的技術經濟指標在很大程度上取決於電熱裝置的設計。正確選擇後者的設計可確保高效率和機器時間因素。
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