RU115603U1

RU115603U1 - HEAT-GENERATING ELECTROMECHANICAL CONVERTER

Info

Publication number: RU115603U1
Application number: RU2011144293/07U
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Сергей Николаевич Иванов; Оксана Вадимовна Приходченко
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-04-27

Abstract

Полезная модель относится к системам электрического отопления, а более конкретно, к устройствам электромеханического обогрева. На сетевую многофазную обмотку (3) подается напряжение от управляющего устройства (5). Проходящий при этом по обмотке (3) ток создает вращающееся магнитное поле, наводящее во вторичной обмотке (9) электродвижущую силу и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным магнитным полем. Это приводит к одновременному нагреву и вращению вторичной обмотки (9). Количество теплоты, выделяемое вращающейся напорной вторичной обмоткой (9), и ее производительность зависит от величины ее тока, в свою очередь определяемого скоростью вращения напорной вторичной обмотки (9). При скоростях, близких к синхронным, величина тепловых потерь во вращающейся напорной вторичной обмотке (9) стремится к нулю, поэтому также используется неподвижный теплогенерирующий элемент (8), в котором также индуцируются вихревые токи, но их величина постоянна, т.к. теплогенерирующий элемент (8) неподвижен относительно сетевой обмотки (3). Вращающаяся напорная вторичная обмотка (9) обеспечивает отбор тепла как с себя, так и с неподвижного теплогенерирующего элемента (8). 1 ил. The invention relates to electric heating systems, and more particularly to electromechanical heating devices. A voltage from the control device (5) is supplied to the network multiphase winding (3). The current passing through the winding (3) creates a rotating magnetic field that induces an electromotive force in the secondary winding (9) and the secondary current caused by it, interacting with the primary magnetic field. This leads to the simultaneous heating and rotation of the secondary winding (9). The amount of heat generated by the rotating pressure secondary winding (9), and its performance depends on the magnitude of its current, which in turn is determined by the rotation speed of the pressure secondary winding (9). At speeds close to synchronous, the heat loss in the rotating pressure secondary winding (9) tends to zero, therefore, a stationary heat-generating element (8) is also used, in which eddy currents are also induced, but their value is constant, because the heat generating element (8) is stationary relative to the network winding (3). A rotating pressure secondary winding (9) provides heat extraction both from itself and from a stationary heat-generating element (8). 1 ill.

Description

Полезная модель относится к системам электрического отопления, а более конкретно, к устройствам электромеханического обогрева.The invention relates to electric heating systems, and more particularly to electromechanical heating devices.

Известен теплогенерирующий электромеханический преобразователь (С.Н.Иванов, К.К.Ким, В.М.Кузьмин. Теплогенерирующие электромеханические устройства и комплексы. - СПб.: ООО «Издательство ОМ-Пресс», 2009. С.147), содержащий электромеханический преобразователь, выход которого соединен с измерительной системой, которая в свою очередь соединена оптимальным нелинейным фильтром. Выход оптимального нелинейного фильтра соединен с детерминированным оптимальным регулятором, выход которого соединен с входом электромеханического преобразователя.Known heat-generating electromechanical converter (S.N. Ivanov, K.K. Kim, V.M. Kuzmin. Heat-generating electromechanical devices and complexes. - SPb .: LLC Publishing House OM-Press, 2009. P.147), containing electromechanical a converter whose output is connected to a measuring system, which in turn is connected by an optimal non-linear filter. The output of the optimal non-linear filter is connected to a deterministic optimal controller, the output of which is connected to the input of the electromechanical converter.

Одним из основных недостатков этой системы является низкая эффективность управления из-за слабой магнитной связи между обмотками соединен с входом электромеханического преобразователя.One of the main disadvantages of this system is the low control efficiency due to weak magnetic coupling between the windings connected to the input of the electromechanical converter.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является управляемый теплогенерирующий электромеханический преобразователь (RU №50741, H05B 6/10, F25B 29, опубл. 20.01.06), содержащий цилиндрический магнитопровод с размещенной на нем сетевой многофазной обмоткой, и теплогенерирующий элемент в виде вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки, выполненной из электропроводящего материала. Между сетевой обмоткой и вторичной обмоткой установлен неподвижный теплогенерирующий элемент из электропроводящего материала. К сетевой обмотке подключено своим выходом устройство управления электромеханического преобразователя, вход которого подключен к системе измерения.The closest in technical essence to the claimed utility model is a controllable heat-generating electromechanical converter (RU No. 50741, H05B 6/10, F25B 29, publ. 20.01.06), containing a cylindrical magnetic circuit with a multiphase network coil placed on it, and a heat-generating element in the form rotating squirrel-cage secondary winding made of electrically conductive material. A fixed heat-generating element of electrically conductive material is installed between the network winding and the secondary winding. An electromechanical converter control device, the input of which is connected to the measurement system, is connected to the network winding by its output.

Система измерений представляет собой набор первичных датчиков температуры, напряжения, тока и т.п. и служит для измерения доступных для этого параметров управляемого теплогенерирующего электромеханического преобразователя.The measurement system is a set of primary sensors for temperature, voltage, current, etc. and serves to measure the parameters available for this controlled heat-generating electromechanical transducer.

Основной недостаток данного устройства состоит в низкой эффективности управления, обусловленной слабой магнитной связью между сетевой и вторичной обмотками.The main disadvantage of this device is the low control efficiency due to the weak magnetic coupling between the network and secondary windings.

Задача полезной модели - повышение эффективности управления электромеханическим теплогенерирующим преобразователем путем использования энергии постоянных магнитов.The objective of the utility model is to increase the efficiency of controlling an electromechanical heat-generating transducer by using the energy of permanent magnets.

Технический результат достигается тем, что в теплогенерирующем электромеханическом преобразователе, содержащим цилиндрический магнитопровод с размещенной на нем сетевой многофазной обмоткой, и нагревательный элемент в виде вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотки, выполненной из электропроводящего материала, неподвижный цилиндрический теплогенерирующий элемент из электропроводящего материала, жестко закрепленный на внутренней поверхности цилиндрического магнитопровода, устройство управления своим выходом подключенное к сетевой многофазной обмотке, а своим входом подключенное к системе измерения, на внутренней поверхности вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотки жестко закреплен полый цилиндрический радиально намагниченный постоянный магнит.The technical result is achieved in that in a heat-generating electromechanical converter containing a cylindrical magnetic circuit with a multiphase winding located on it, and a heating element in the form of a rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding made of an electrically conductive material, a stationary cylindrical heat-generating element of electrically conductive material, rigidly fixed to the inner the surface of a cylindrical magnetic circuit, a device for controlling its output connected to the network multiphase winding, and connected to the measurement system by its input, a hollow cylindrical radially magnetized permanent magnet is rigidly fixed on the inner surface of the rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом.The proposed device is illustrated in the drawing.

В корпусе 1 жестко закреплен цилиндрический магнитопровод 2, в чьих пазах размещена сетевая многофазная обмотка 3, которая подключена к выходу 4 устройства управления 5. Вход 6 устройства управления 5 соединен проводами с системой измерения 7. На внутренней поверхности цилиндрического магнитопровода 2 жестко закреплен неподвижный теплогенерирующий элемент 8 из электропроводящего материала, например, меди. Внутри теплогенерирующего элемента 8 расположена вращающаяся напорная короткозамкнутая вторичная обмотка 9 - второй теплогенерирующий элемент, выполненная из электропроводящего материала, например, из алюминия. На внутренней поверхности вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотки 9 жестко закреплен полый цилиндрический радиально намагниченный постоянный магнит 10.In the housing 1, a cylindrical magnetic circuit 2 is rigidly fixed, in whose grooves a network multiphase winding 3 is located, which is connected to the output 4 of the control device 5. The input 6 of the control device 5 is connected by wires to the measurement system 7. On the inner surface of the cylindrical magnetic circuit 2, a fixed heat-generating element is rigidly fixed 8 from an electrically conductive material, for example, copper. Inside the heat-generating element 8 is a rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding 9 - the second heat-generating element made of an electrically conductive material, for example, aluminum. A hollow cylindrical radially magnetized permanent magnet 10 is rigidly fixed on the inner surface of the rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом. На сетевую многофазную обмотку 3 подается напряжение от управляющего устройства 5. Проходящий при этом по сетевой многофазной обмотке 3 ток создает намагничивающую силу и вращающееся магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотке 9 электродвижущую силу и обусловленный ею вторичный ток, взаимодействующий с первичным магнитным полем. Это приводит к одновременному нагреву и движению вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотки 9. Количество теплоты, выделяемое вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмоткой 9, и ее производительность (т.е. количество нагреваемой и перемещаемой среды в единицу времени, м³/с) зависит от величины ее тока, в свою очередь определяемого скоростью вращения вращающейся напорной короткозамкнутой вторичной обмотки 9. Так как при скоростях, близких к синхронным, величина тепловых потерь во вращающейся напорной вторичной обмотке 9 стремится к нулю, в теплогенерирующем электромеханическом преобразователе используется неподвижный теплогенерирующий элемент 8, в котором также индуцируются вихревые токи, но их величина постоянна, т.к. неподвижный теплогенерирующий элемент 8 неподвижен относительно сетевой многофазной обмотки 3. Вращающаяся напорная вторичная обмотка 9 обеспечивает отбор тепла как с себя, так и с неподвижного теплогенерирующего элемента 8 за счет закручивания нагреваемой и перемещаемой среды относительно неподвижного теплогенерирующего элемента 8.The operation of the device is as follows. A voltage is supplied to the multiphase winding 3 from the control device 5. The current passing through the multiphase winding 3 creates a magnetizing force and a rotating magnetic field that induces, based on the law of electromagnetic induction, in the rotating pressure short-circuited secondary winding 9 an electromotive force and the secondary current caused by it, interacting with the primary magnetic field. This leads to the simultaneous heating and movement of the rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding 9. The amount of heat generated by the rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding 9, and its productivity (i.e., the amount of heated and transported medium per unit time, m ³ / s) depends on the value its current, which in turn is determined by the rotation speed of a rotating pressure head short-circuited secondary winding 9. Since at speeds close to synchronous, the magnitude of heat loss in a rotating pressure head secondary Otke 9 tends to zero, in the heat generating electromechanical converter uses a fixed heat generating element 8, which also induced eddy currents, but their quantity is constant, because the stationary heat-generating element 8 is stationary relative to the network multiphase winding 3. The rotating pressure secondary winding 9 provides heat removal both from itself and from the stationary heat-generating element 8 by twisting the heated and transported medium relative to the stationary heat-generating element 8.

Кроме того, с вращающимся магнитным полем взаимодействует поле полого цилиндрического радиально намагниченного постоянного магнита 10, это взаимодействие также создает механический момент, направленный согласно с механическим моментом от взаимодействия токов в напорной короткозамкнутой вторичной обмотке 9 и вращающегося магнитного поля сетевой многофазной обмотки 3. Это усиливает магнитную связь между напорной короткозамкнутой вторичной обмоткой 9 и сетевой многофазной обмоткой 3, что в свою очередь приводит к большей разнице в постоянных времени электромагнитных и тепловых процессов, происходящих во внутреннем объеме заявляемого устройства. А с увеличением разницы в постоянных времени эффективность управления электромеханическим теплогенерирующим преобразователем увеличивается.In addition, a field of a hollow cylindrical radially magnetized permanent magnet 10 interacts with a rotating magnetic field, this interaction also creates a mechanical moment directed according to the mechanical moment from the interaction of currents in the pressure short-circuited secondary winding 9 and the rotating magnetic field of the network multiphase winding 3. This enhances the magnetic the connection between the pressure short-circuited secondary winding 9 and the network multiphase winding 3, which in turn leads to a greater difference in the constant time of electromagnetic and thermal processes occurring in the internal volume of the claimed device. And with the increase in the difference in time constants, the efficiency of controlling an electromechanical heat-generating converter increases.

Claims

A heat-generating electromechanical converter containing a cylindrical magnetic circuit with a multiphase winding located on it and a heating element in the form of a rotating pressure-sensitive short-circuited secondary winding made of electrically conductive material, a stationary cylindrical heat-generating element of electrically conductive material, rigidly fixed to the inner surface of the cylindrical magnetic circuit, control device for its output connected to the network multiphase winding, and its th input connected to the measurement system, characterized in that on the inner surface of the pressure rotating shorted secondary coil rigidly fixed hollow cylindrical radially magnetised permanent magnet.