RU2109413C1

RU2109413C1 - Electric heater

Info

Publication number: RU2109413C1
Application number: RU96107425A
Authority: RU
Inventors: В.М. Кузьмин; С.П. Бобровский; А.В. Сериков; Ю.М. Гуревич; А.В. Пяталов
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: electrotechnical devices used for heating of gases and liquids. SUBSTANCE: the heater has a secondary winding made of current-conducting comb-shaped bend, whose ends are connected to a metal rod passing through the axial hole of the magnetic core with the induction primary winding. EFFECT: improved heating conditions, enhanced power factor of electric heater. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехническим устройствам для нагрева газов и жидкостей и может быть использовано для бытовых и промышленных целей. The invention relates to electrical devices for heating gases and liquids and can be used for domestic and industrial purposes.

Известно электронагревательное устройство, содержащее магнитопровод, на одном стержне которого расположена первичная обмотка, а на другом - вторичная, выполненная в виде короткозамкнутого тороидального, металлического полого витка, по которому протекает нагреваемая жидкость или газ [1]. Known electric heating device containing a magnetic circuit, on one core of which is located the primary winding, and on the other - secondary, made in the form of a short-circuited toroidal, metal hollow coil, through which the heated liquid or gas flows [1].

Известно также электронагревательное устройство, содержащее магнитосвязанную систему труб, снабженную обмотками аналогично трехфазному трансформатору, питаемыми от источника переменного тока [2]. It is also known electric heating device containing a magnetically connected pipe system, equipped with windings similar to a three-phase transformer, powered by an alternating current source [2].

Существенными недостатками указанных конструкций электронагревательных устройств являются относительно низкий коэффициент мощности, обусловленный значительной величиной индуктивного сопротивления рассеяния тепловыделяющего элемента конструкции, ограниченная площадь теплоотдающей поверхности. Попытки устранить эти недостатки приводят к ухудшению массогабаритных показателей электронагревательных устройств. Significant disadvantages of these designs of electric heating devices are the relatively low power factor due to the significant magnitude of the inductive resistance of dissipation of the fuel element of the structure, the limited area of the heat transfer surface. Attempts to eliminate these shortcomings lead to a deterioration in the overall dimensions of electric heating devices.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является электронагревательное устройство, содержащее кольцевой магнитопровод, охваченный индукционной первичной обмоткой, размещенный внутри вторичной обмотки, выполненной в виде кольцеобразной короткозамкнутой камеры, внешняя поверхность которой отдает тепло в нагреваемую среду [3]. The closest in technical essence to the claimed invention is an electric heating device containing an annular magnetic circuit covered by an induction primary winding, placed inside a secondary winding made in the form of an annular short-circuited chamber, the outer surface of which transfers heat to the heated medium [3].

Такая конструкция электронагревательной установки позволяет повысить коэффициент мощности, так как магнитные потоки рассеяния от токов вторичной обмотки и обусловленные ими индуктивные сопротивления отсутствуют. This design of the electric heating installation allows to increase the power factor, since there are no magnetic fluxes of scattering from the currents of the secondary winding and the inductive resistances caused by them.

Однако размещение магнитопровода с первичной обмоткой внутри вторичной обмотки приводит к ухудшению теплового режима работы первичной обмотки. Кроме того, выполнение теплоотдающей поверхности с достаточно большой площадью приводит к увеличению размеров магнитопровода и длины провода первичной обмотки, что снижает коэффициент мощности и коэффициент полезного действия электронагревательной установки. However, the placement of the magnetic circuit with the primary winding inside the secondary winding leads to a deterioration of the thermal regime of the primary winding. In addition, the implementation of the heat-transfer surface with a sufficiently large area leads to an increase in the size of the magnetic circuit and the length of the wire of the primary winding, which reduces the power factor and efficiency of the electric heating installation.

Задача изобретения - повышение эффективности работы электронагревательной установки. The objective of the invention is to increase the efficiency of an electric heating installation.

Поставленная задача достигается тем, что в электронагревательной установке, содержащей кольцевой магнитопровод, охваченный индукционной первичной обмоткой, вторичная обмотка выполнена из токопроводящей ленты гребнеобразной формы, концы которой соединены с металлическим стержнем, проходящим через осевое отверстие магнитопровода. The task is achieved in that in an electric heating installation containing an annular magnetic circuit covered by an induction primary winding, the secondary winding is made of a comb-shaped conductive tape, the ends of which are connected to a metal rod passing through the axial hole of the magnetic circuit.

В результате решения поставленной задачи получен технический результат, заключающийся в улучшении теплового режима работы при высоком значении коэффициента мощности без значительного увеличения габаритных размеров. При этом эффективность работы электронагревательного устройства становится выше по сравнению с прототипом. As a result of solving the problem, a technical result was obtained, which consists in improving the thermal mode of operation with a high value of power factor without a significant increase in overall dimensions. At the same time, the efficiency of the electric heating device becomes higher compared to the prototype.

Выполнение вторичной обмотки из металлической ленты гребнеобразной формы позволяет получить большую площадь теплоотдающей поверхности, а следовательно, улучшить тепловой режим без значительного увеличения габаритных размеров установки. Данное техническое решение позволяет получить высокое значение коэффициента мощности установки, так как на соседних участках гребней ленты, из которой выполнена вторичная обмотка, токи направлены встречно. Вследствие этого сумма магнитных потоков рассеяния, создаваемых этими токами, близка к нулю, что, в свою очередь, позволяет получить значение индуктивного сопротивления рассеяния вторичной обмотки близкое к нулю, а следовательно, высокое значение коэффициента мощности устройства. The secondary winding of a comb-shaped metal tape allows to obtain a large area of the heat-transfer surface, and therefore, to improve the thermal regime without a significant increase in the overall dimensions of the installation. This technical solution allows to obtain a high value of the power factor of the installation, since in adjacent sections of the ridges of the tape from which the secondary winding is made, the currents are directed in the opposite direction. As a result of this, the sum of the magnetic fluxes of scattering generated by these currents is close to zero, which, in turn, allows one to obtain a value of the inductive resistance of scattering of the secondary winding close to zero, and therefore, a high value of the power factor of the device.

Существенными признаками, характеризующими заявляемое изобретение являются: ограничительные - кольцевой магнитопровод, охваченный индукционной первичной обмоткой и вторичная короткозамкнутая обмотка; отличительные - вторичная обмотка выполнена из проводящей ленты гребнеобразной формы. The essential features characterizing the claimed invention are: restrictive - an annular magnetic circuit covered by an induction primary winding and a secondary short-circuited winding; distinctive - the secondary winding is made of a comb-shaped conductive tape.

На чертеже изображено электронагревательное устройство, общий вид. The drawing shows an electric heating device, General view.

Электронагревательное устройство содержит кольцевой магнитопровод 1, охваченный индукционной первичной обмоткой 2 и вторичной короткозамкнутой обмоткой 3, выполненной из токопроводящей ленты гребнеобразной формы, концы которой соединены с металлическим стержнем 4, проходящим через осевое отверстие магнитопровода 1. The electric heating device comprises an annular magnetic circuit 1, enclosed by an induction primary winding 2 and a short-circuited secondary winding 3, made of a comb-shaped conductive tape, the ends of which are connected to a metal rod 4 passing through the axial hole of the magnetic circuit 1.

Электронагревательное устройство работает следующим образом. Electric heating device operates as follows.

Переменный ток, протекающий по первичной обмотке 2, создает переменный магнитный поток в кольцевом магнитопроводе 1. Под действием электродвижущей силы, наведенной переменным магнитным потоком, по вторичной короткозамкнутой обмотке 3 протекает электрический ток, нагревающий вторичную обмотку. Передача тепла от вторичной обмотки происходит на большой теплоотдающей поверхности токопроводящей ленты гребнеобразной формы. При этом токи, протекающие на соседних участках гребней, направлены встречно, что обеспечивает получение величины регулирующего магнитного потока рассеяния и индуктивного сопротивления рассеяния вторичной обмотки, близкой к нулю. В результате тепловой режим работы электронагревательной установки улучшается, благодаря увеличению площади теплоотдающей поверхности без значительного увеличения габаритных размеров при высоком значении коэффициента мощности. The alternating current flowing through the primary winding 2 creates an alternating magnetic flux in the ring magnetic core 1. Under the action of an electromotive force induced by the alternating magnetic flux, an electric current flows through the secondary short-circuited winding 3, heating the secondary winding. Heat transfer from the secondary winding takes place on a large heat-transfer surface of a comb-shaped conductive tape. At the same time, the currents flowing in neighboring sections of the ridges are directed counter-clockwise, which ensures the magnitude of the regulating magnetic flux of the scattering and the inductive resistance of the secondary winding, close to zero. As a result, the thermal mode of operation of the electric heating installation is improved due to the increase in the area of the heat-transfer surface without a significant increase in overall dimensions with a high power factor.

В настоящее время намечен серийный выпуск электронагревательных устройств данного типа. Currently, serial production of electric heating devices of this type is planned.

Claims

An electric heating device comprising an annular magnetic circuit enclosed by an induction primary winding and a secondary short-circuited winding, characterized in that the secondary winding is made of a comb-shaped conductive tape, the ends of which are connected to a metal rod passing through the axial hole of the magnetic circuit.