Электроводонагреватель трансформаторного типа

 

Предложенный электроводонагреватель трансформаторного типа предназначен для приготовления горячей воды быстродействующим способом в быту и промышленности. Устройство содержит трехфазный шихтованный магнитопровод из электротехнической стали с уложенной на его стержнях первичной обмоткой из алюминиевого провода. В качестве нагревательного элемента использована трехфазная одновитковая короткозамкнутая вторичная обмотка из немагнитных электропроводящих труб. Отличие устройства от ранее известных заключается в том, что для достижения требуемого уровня безопасности и надежности в устройстве применена специальная конструкция вторичной обмотки, короткозамкнутый виток каждой фазы содержит активную и пассивную часть. Активная часть укладывается на стержень фазы магнитопровода поверх первичной обмотки трансформатора, а пассивная часть охватывает все три стержня фаз магнитопровода трансформатора и выполнена в виде двух параллельных проводников, своими концами соединенных с активной частью. Короткозамкнутые витки фаз соединяются последовательно по воде и замыкаются накоротко сварными соединениями. Данная конструкция наилучшим образом удовлетворяет специфическим требованиям, предъявляемым ко вторичным короткозамкнутым обмоткам, и улучшает эксплуатационные свойства электронагревателя. 2 ил.

Изобретение относится к электрическим нагревательным приборам и предназначено для использования в быту, в небольших промышленных и сельскохозяйственных объектах для приготовления горячей воды фиксированной температуры быстродействующим способом.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является индукционный электрический нагреватель (заявка № 4602140, США, МКИ Н 01 В 6/10, опубл. 22.07.86), включающий в себя трехфазный магнитопровод, первичную обмотку, рассчитанную на напряжение определенной фиксированной частоты. Магнитопровод имеет три стержня, на которых расположена первичная обмотка. Вторичная обмотка включает в себя множество прямых немагнитных электропроводящих труб, расположенных между и снаружи стержней магнитопровода, соединяемых по концам с крышками резервуаров, служащих для замыкания контура движения жидкости и токов фаз. Все трубы располагаются параллельно друг другу между двумя резервуарами. Резервуары имеют съемные крышки для осмотра внутренней поверхности труб.

К недостаткам данного устройства можно отнести сложную технологию соединения концов труб с крышками резервуаров, здесь требуется большое количество сварных соединений, что ведет к вероятности появления дефекта при сборке.

Сущность изобретения заключается в следующем. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных свойств электроводонагревателя.

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении безопасности и надежности электроводонагревателя.

Это достигается применением в электроводонагревателе трехфазного магнитопровода с уложенной на его стержнях первичной обмоткой. В качестве нагревательного элемента используется трехфазная одновитковая короткозамкнутая вторичная обмотка в виде изогнутых немагнитных электропроводящих труб, состоящая из трех короткозамкнутых витков. Короткозамкнутый виток состоит из двух частей, первая, активная часть, укладывается непосредственно на стержень фазы магнитопровода трансформатора, в ней наводится электродвижущая сила (эдс) фазы, вторая, пассивная часть охватывает все три стержня фаз магнитопровода трансформатора, эдс в ней не наводится, так как результирующий магнитный поток от трех фаз трансформатора равен нулю. Поскольку обе части витка соединены последовательно, по ним протекает одинаковый ток, вызывающий тепловые потери, равномерно распределенные по поверхности витка. Витки трехфазной одновитковой короткозамкнутой вторичной обмотки соединены последовательно по воде, т.е. нагреваемая вода последовательно омывает все три витка обмотки.

В предлагаемом электроводонагревателе конструкция трехфазной одновитковой короткозамкнутой вторичной обмотки удовлетворяет следующим требованиям. Она имеет в каждой фазе один короткозамкнутый виток, что необходимо для обеспечения требуемой безопасности при эксплуатации электроводонагревателя, электродвижущая сила фазы трехфазной одновитковой вторичной обмотки не должна превышать величину 2...4 вольта, к тому же использование одного короткозамкнутого витка дает минимальную индуктивность рассеяния, что обеспечивает максимально возможную величину коэффициента мощности устройства, что ведет к улучшению его энергетических показателей. С другой стороны, короткозамкнутый виток обладает достаточно большой поверхностью соприкосновения с нагреваемой средой, что обеспечивает требуемую удельную поверхностную мощность, а следовательно, исключает образование накипи на внутренней поверхности трубки. Данная конструкция обеспечивает максимально возможное активное сопротивление вторичной обмотки, что необходимо для достижения заданной мощности при минимальном токе.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2. На фигуре 1 показана собранная активная часть электроводонагревателя. На стержнях трехфазного магнитопровода 1 расположена первичная обмотка 2. Нагревательным элементом служит трехфазная одновитковая короткозамкнутая вторичная обмотка 3. Короткозамкнутый виток каждой фазы вторичной обмотки состоит из активной части 4 и пассивной части 5. Витки вторичной обмотки закорачиваются сварными соединениями 6. На фигуре 2 показан короткозамкнутый виток каждой фазы вторичной обмотки, состоящий из активной части 4 и пассивной части 5.

На стержни трехфазного шихтованного магнитопровода из электротехнической стали уложена первичная обмотка, изготовленная из алюминиевого провода. Трехфазная одновитковая короткозамкнутая вторичная обмотка, уложенная на стержнях магнитопровода поверх первичной обмотки, выгибается из немагнитной электропроводящей трубки. Короткозамкнутый виток вторичной обмотки состоит из активной и пассивной части. Для создания короткозамкнутого витка в каждой фазе обмотки трубки свариваются в трех местах, указанных на фиг.1.

В основе электромагнитного расчета лежит величина требуемой температуры нагреваемой воды.

Устройство работает следующим образом. Первичную обмотку, расположенную на магнитопроводе, подключают к трехфазной сети переменного тока. По обмотке начинает протекать ток, создающий в трехфазном магнитопроводе переменное магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует в активной части короткозамкнутого витка трехфазной вторичной обмотки эдс. Ток, вызванный этой эдс, протекает как по активной, так и по пассивной части витка. Вызванные этим током тепловые потери идут на нагрев воды. Интенсивность теплообмена зависит от скорости воды, протекающей по трубе, а также от площади теплоотдающей поверхности.

Таким образом, в данном изобретении достигается требуемый уровень безопасности и надежности устройства, предлагаемое изобретение по эффективности нагрева воды аналогично прототипу, но в отличие от него здесь наилучшим образом удовлетворяются вышеуказанные требования, предъявляемые к конструкциям вторичных короткозамкнутых обмоток.

Формула изобретения

Электроводонагреватель трансформаторного типа, содержащий трехфазный магнитопровод с уложенными на его стержнях первичной и короткозамкнутой вторичной обмотками, отличающийся тем, что виток каждой фазы трехфазной одновитковой вторичной обмотки выполнен в виде изогнутых электропроводящих немагнитных труб и содержит активные части, уложенные на стержень фазы магнитопровода трансформатора поверх первичной обмотки, а также пассивные части, охватывающие все три стержня фаз магнитопровода трансформатора, а витки отдельных фаз соединяются последовательно по воде и замыкаются накоротко.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2