CN2365854Y - 高效节能电磁感应加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效节能电磁感应加热器,它是由一组初级线圈,一组次级主加热线圈,十二组或若干组次级副加热线圈,一套五柱型变压器铁芯所组成的电磁感应式加热器,可以用在电热水器、电暖器等领域做加热部件,高效节能电磁感应加热器热效率高、节电明显、去掉次级主加热线圈后,可以应用在电热宝等领域。

Description

高效节能电磁感应加热器

本实用新型涉及一种热效率高、节能的电磁感应加热器。

目前公知的电热宝、电暖器、电热水器都采用电阻丝和电热管加热。

本实用新型的目的是提供一种可以设计成几十瓦至上千瓦的电磁感应加热器，它能应用在电热宝、电暖器、电热水器领域做加热部件。

本实用新型是这样实现的：在特制的五柱型变压器铁芯的中间主磁柱上，装有一组电压为二百二十伏的初级线圈，一组和初级线圈同在一个骨架上的次级主加热线圈，在其余四个磁柱上分别装有二组次级付加热线圈，在相邻的二磁柱之间横向位置上各装有一组次级付加热线圈。所有的次级加热线圈各自头尾做电气联接，接成短路状态。本实用新型的工作原理是这样的，当初级线圈通上220伏电流电，初级线圈中产生激磁电流，在激磁电流的作用下，铁芯中产生交变的磁通，磁通在闭合的磁路中穿过初级和次级线圈。由于电磁感应的作用，在所有的次级线圈中都感应出交变的电动势。因为次级线圈都工作在短路状态，在所有的次级线圈中都形成20安培以上的电流，在次级线圈中产生大量的热能。根据焦耳楞茨定律：“通过导体的电流所产生的热量和电流的平方、导体电阻与通电时间成正比”。随着时间的增加次级线圈发生的热量使铁芯的温度很快升高。根据能量转换原理的有关论述：“通电导体产生的热量而形成的温升，没有理论上的温度上限，只要导体不损坏，这种温升就不会停止”。在本实用新型电磁感应加热器中，只要初级线圈不损坏，绝缘强度等级按H级设计，选择居里温度200℃的硅钢片，可以产生180℃以下的高温。

由于采用上述方案，本实用新型电磁感应加热器具有电路简单、热效率高，耗电低的特点。可以用它对水和油进行直接加热，它主要应用在电暖器、电热水器中做加热部件。下面结合附图和实施示例对本实用新型作进一步说明。

图1是电磁感应加热器的电原理图；

图2是铁芯结构及线圈分布位置图；

图中(1)初级线圈；(2)次级主加热线圈；(3)次级付加热线圈；(4)铁芯初级线圈的骨架采用CJ10-100A的交流接触器线圈骨架，用直径0.47电磁线绕836圈，浸绝缘等级H级的绝缘漆、线圈外部用耐油、耐沸水、耐200℃高温的504超级胶粘剂做防水密封。次级主加热线圈用直径1.25电磁线，在经密封后的初级线圈上绕15圈，头尾连接，并且用焊锡焊接头。次级付加热线圈(3)用直径1.18电磁线绕10圈，绕12组，各自头尾连接并锡焊。初级线圈(1)次级线圈(3)按图2所示的位置安装，铁芯四角用螺丝紧固。

实施示例1：用于电热水器上的加热模拟实验。用二只容器各放水12Kg，水温是自然条件自来水的水温9℃，在环境温度相同的条件下，一只容器用1000W电热管加热，一只容器用电磁感应加热器加热，直接把电热管和电磁感应加热器放入水中，只引出电源线，同时通电加热。溶器中的水温，由9℃升至60℃，电热管用74分钟，用电度表计量，用电1.233KW/H(度)1克水升高1℃，要用1卡热量，12Kg水升高1℃要12千卡热量。12Kg水由9℃升至60℃要用的热量是Q＝12×(60-9)＝612千卡

电热管在74分钟的时间里发出的总热量是Q＝0.24×1×74×60＝1065.6千卡

在加热过程中电热管产生的总热量减去实际需要的热量计算损失的热量是1065.6千卡-612千卡＝453.6千卡

电热管的热损失是453.6千卡/1065.6千卡＝42.6％，

电热管的热效率是57.4％。

另一只容器中的水温由9℃升至60℃用142分钟，用电度表计量用电0.946KW/H(度)。

在加热过程中电磁感应加热器共产生的热量是Q＝0.24×0.4×142×60＝817.9千卡。

用产生的总热量减去实际需要的热量计算出损失的热量是817.9-612＝205.9千卡，

电磁感应加热器的热损失是205.9/817.9＝25.2％，

电磁感应加热器的热效率是74.8％。经计算试验用的电磁感应加热器功率是400W。

电磁感应加热器和电热管在同样环境条件下，加热12Kg水、由9℃升至60℃，电磁感应加热器比电热管节电0.287KW/H(度)节电23.3％。

电热管的热效率57.4％，电磁感应加热器的效率74.8％，电磁感应加热器的热效率比电热管的热效率高17.4％。

实施示例2用于电暖器上的加热模拟实验用二只容器各放入6Kg变压器油，一只容器用电热管加热，一只容器用电磁感应加热器加热。在只引出电源线的情况下，同时通电加热，油的温度从20℃升至100℃，电热管用30分钟，用电度表计量，用电0.5KW/H(度)，变压器油属于矿物油、矿物油普通温度下的比热一般取0.4，每克变压器油升1℃需要0.4升卡的热量，6Kg的变压器升高100℃-20℃需要用Q＝0.4×(100-20)×6＝192千卡热量。

电热管30分钟产生的热量Q＝0.24×1×30×60＝432千卡，

电热管的热损失为432千卡-192千卡＝240千卡，

240千卡/432千卡＝55.5％，热效率为44.5％。

电磁感应加热器从20℃升至100℃用45分钟，用电度表计量用电0.3KW/H(度)产生的热量Q＝0.24×0.4×45×60＝259.2千卡，

电磁感应加热器热损失259.2千卡-192千卡＝67.2千卡，

67.2千卡/259.2千卡＝26％，热效率为74％。

电磁感应加热器比电热管节电0.2KW/H(度)，节电40％，

热效率比电热管高74％-44.5％＝29.5％。

本实用新型电磁感应加热器的特征是：它由五柱型铁芯，一组初级线圈，一组和初级线圈同绕在一个骨架上的次级主加热线圈，十二组次级付加热线圈所组成的电磁感应式加热器，它的特征还在于所有的次级加热线圈都各自头尾连接，工作在短路状态。它具有结构简单、散热面积大、热效率高、节电的优点。根据不同的热量要求，可以在不改变铁芯尺寸的前提下，仅改变初级和次级主加热线圈的圈数和线径，设计出几十瓦至上千瓦的电磁感加热器，经过反复试验，铁芯可以用E字型硅钢片拼接代替，所有的次级加热线圈都可以用裸金属导线绕制，次级主加热线圈可以用若干组，付加热线圈也可以增加若干组，都可以增加铁芯的热量，本实用新型电磁感应加热器去掉次级主加热线圈能应用在电热宝等领域，开发电热脚垫、电热椅等新产品。

Claims (3)

1、一种由一组初级线圈(1)，一组次级主加热线圈(2)，十二组次级付加热线圈(3)，一套五柱型变压器铁芯(4)所组成的高效节能电磁感应加热器，其特征是根据能量转换和电磁感应原理使次级主加热线圈、十二组次级付加热线圈、五柱型铁芯都成为加热源的加热器，并且它的所有次级加热线圈都工作在短路状态。

2、根据权利要求1所述的加热器，其特征是加热器的铁芯，是五柱型，并且可以用E字型铁芯拼接代替。

3、根据权利要求1所述的加热器，其特征是次级主加热线圈，十二组次级付加热线圈各自头尾连接。

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