Όταν περνάει ρεύμα, σχεδόν όλοι οι αγωγοί μπορούν να παράγουν θερμότητα. Ωστόσο, δεν είναι όλοι οι αγωγοί κατάλληλοι για θερμαντικά στοιχεία. Απαιτείται ο σωστός συνδυασμός ηλεκτρικών, μηχανικών και χημικών ιδιοτήτων. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα χαρακτηριστικά που είναι σημαντικά για το σχεδιασμό των θερμαντικών στοιχείων.
Αντίσταση: Για να παράγει θερμότητα, το θερμαντικό στοιχείο πρέπει να έχει επαρκή αντίσταση. Ωστόσο, η αντίσταση δεν μπορεί να είναι αρκετά υψηλή για να γίνει μονωτής. Η αντίσταση είναι ίση με την ειδική αντίσταση πολλαπλασιαζόμενη με το μήκος του αγωγού διαιρούμενο με τη διατομή του αγωγού. Για μια δεδομένη διατομή, για να ληφθεί μικρότερος αγωγός, χρησιμοποιείται ένα υλικό με υψηλή ειδική αντίσταση.
Θερμαντικό στοιχείο Αντίσταση, μήκος, συνάρτηση διατομής σχέσης
Αντοχή στην οξείδωση: Η θερμότητα συνήθως επιταχύνει την οξείδωση μετάλλων και κεραμικών. Η οξείδωση καταναλώνει το θερμαντικό στοιχείο, μειώνοντας τη χωρητικότητά του ή καταστρέφοντας τη δομή του. Αυτό περιορίζει τη διάρκεια ζωής του στοιχείου θέρμανσης. Για τα μεταλλικά θερμαντικά στοιχεία, τα κράματα σχηματίζονται με οξείδια, τα οποία βοηθούν στην αντίσταση στην οξείδωση σχηματίζοντας ένα στρώμα παθητικοποίησης. Για κεραμικά θερμαντικά στοιχεία, η προστατευτική αντιοξειδωτική κλίμακα SiO2 ή Al2O3 είναι η πιο κοινή. Τύποι θερμαντικών στοιχείων που δεν είναι κατάλληλα για χρήση σε οξειδωτικά περιβάλλοντα, όπως ο γραφίτης, χρησιμοποιούνται συχνότερα σε κλίβανους κενού ή σε φούρνους που περιέχουν αέρια μη οξειδωτικής ατμόσφαιρας όπως H2, N2, Ar ή He, όπου δεν υπάρχει αέρας στον θάλαμο θέρμανσης.
Συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας: Σημειώστε ότι η ειδική αντίσταση του υλικού αλλάζει με τη θερμοκρασία. Στους περισσότερους αγωγούς, η αντίσταση αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό το φαινόμενο επηρεάζει ορισμένα υλικά πιο έντονα από άλλα. Ο υψηλός συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας χρησιμοποιείται κυρίως σε θερμικές εφαρμογές. Για τον πυρετό, είναι συνήθως προτιμότερο να χρησιμοποιείται χαμηλότερη τιμή. Αν και οι αλλαγές στην αντίσταση μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια σε ορισμένες περιπτώσεις, απαιτείται απότομη αύξηση της αντίστασης για την παροχή μεγαλύτερης ισχύος. Για την προσαρμογή του συστήματος στη μεταβαλλόμενη ειδική αντίσταση, χρησιμοποιούνται συστήματα ελέγχου ή ανάδρασης.
