RU2226046C2 - Transformer-type electric water heater - Google Patents
Transformer-type electric water heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2226046C2 RU2226046C2 RU2001109994/09A RU2001109994A RU2226046C2 RU 2226046 C2 RU2226046 C2 RU 2226046C2 RU 2001109994/09 A RU2001109994/09 A RU 2001109994/09A RU 2001109994 A RU2001109994 A RU 2001109994A RU 2226046 C2 RU2226046 C2 RU 2226046C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- short
- circuited
- phase
- winding
- secondary winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to electric heating devices and is intended for use in everyday life, in small industrial and agricultural facilities for the preparation of fixed temperature hot water in a quick manner.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является индукционный электрический нагреватель (заявка США №4602140, МКИ Н 05 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 двух резервуаров. Резервуары имеют съемные крышки для осмотра внутренней поверхности труб.The closest in technical essence to the claimed invention is an induction electric heater (application US No. 4602140, MKI N 05 B 6/10, publ. 07/22/86), which includes a three-phase magnetic circuit, a primary winding, designed for a voltage of a certain fixed frequency. The magnetic circuit has three rods on which the primary winding is located. The secondary winding includes many direct non-magnetic electrically conductive pipes located between and outside the cores of the magnetic circuit, connected at the ends with the lids of the tanks, which serve to close the fluid circuit and phase currents. All pipes are parallel to each other between two tanks. The tanks have removable covers for inspecting the inner surface of the pipes.
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, следовательно, снижает надежность работы устройства.The disadvantages of this device include the complex technology of connecting the ends of the pipes to the lids of the tanks, a large number of welded joints are required here, which leads to the likelihood of a defect during assembly, therefore, reduces the reliability of the device.
Сущность изобретения заключается в следующем. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных свойств электроводонагревателя.The invention consists in the following. The invention is aimed at improving the operational properties of an electric heater.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении безопасности и надежности электроводонагревателя.In the process of solving the problem, a technical result is achieved, which consists in increasing the safety and reliability of the electric heater.
Это достигается применением в электроводонагревателе трехфазного магнитопровода с уложенной на его стержнях первичной обмоткой, рассчитанных по методике, сходной с расчетом стандартных силовых трансформаторов. В качестве нагревательного элемента используется короткозамкнутая трехфазная одновитковая вторичная обмотка в виде изогнутых немагнитных электропроводящих немагнитных труб, состоящая из трех короткозамкнутых витков. Короткозамкнутый виток состоит из двух частей, уложенных непосредственно на каждый стержень фазы магнитопровода трансформатора. Первая часть - активная. Вторая, пассивная часть выполнена в виде двух параллельных проводников со встречным направлением тока, соединенных своими концами с активной частью. Электродвижущая сила (ЭДС) в пассивной части обмотки не наводится, так как параллельные проводники этой части имеют противоположные направления намотки. Токи в проводниках пассивной части направлены встречно. Следовательно, результирующий магнитный поток рассеяния, созданный токами пассивной части, очень мал. Индуктивность вторичной обмотки, обусловленная этим потоком, также мала. 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. Материал и размерные соотношения вторичной обмотки определяются требуемым уровнем температуры нагреваемой воды.This is achieved by using a three-phase magnetic circuit in an electric water heater with a primary winding laid on its rods, calculated by a technique similar to the calculation of standard power transformers. As a heating element, a short-circuited three-phase single-turn secondary winding in the form of curved non-magnetic electrically conductive non-magnetic pipes, consisting of three short-circuited turns, is used. The short-circuited coil consists of two parts laid directly on each rod of the phase of the transformer magnetic circuit. The first part is active. The second, passive part is made in the form of two parallel conductors with a counter current direction, connected at their ends to the active part. Electromotive force (EMF) in the passive part of the winding is not induced, since the parallel conductors of this part have opposite winding directions. The currents in the conductors of the passive part are directed in the opposite direction. Consequently, the resulting magnetic scattering flux created by the currents of the passive part is very small. The secondary inductance due to this flow is also small. Since both parts of the coil are connected in series, the same current flows through them, causing heat losses that are evenly distributed over the surface of the coil. The turns of a three-phase single-turn short-circuited secondary winding are connected in series through water, i.e. Heated water sequentially washes all three turns of the winding. The material and size ratios of the secondary winding are determined by the required temperature level of the heated water.
В предлагаемом электроводонагревателе конструкция вторичной обмотки имеет следующие особенности. 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 В. Кроме того, использование одного короткозамкнутого витка позволяет обеспечить минимальную индуктивность рассеяния, следовательно, максимально возможную величину коэффициента мощности устройства, что приводит 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. Такая конструкция обеспечивает максимально возможное активное сопротивление вторичной обмотки, что необходимо для достижения заданной мощности при минимальном токе.In the proposed electric heater, the secondary winding design has the following features. It has one short-circuited coil in each phase, which is necessary to ensure the required safety during operation of the electric heater, the electromotive force of the phase of the three-phase single-turn secondary winding should not exceed 2-4 V. In addition, the use of one short-circuited coil allows for a minimum dissipation inductance, therefore, the maximum possible value of the power factor of the device, which leads to an improvement in its energy performance. On the other hand, the short-circuited coil has a sufficiently large contact surface with the heated medium, which provides the required specific surface power, and therefore, eliminates the formation of scale on the inner surface of the tube. This design provides the maximum possible active resistance of the secondary winding, which is necessary to achieve a given power at minimum current.
Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2. На фиг.1 показана собранная активная часть электроводонагревателя. На стержнях трехфазного магнитопровода 1 расположена первичная обмотка 2. Нагревательным элементом служит короткозамкнутая трехфазная одновитковая вторичная обмотка 3. Короткозамкнутый виток каждой фазы вторичной обмотки состоит из активной части 4 и пассивной части 5. Витки вторичной обмотки замкнуты накоротко сварными соединениями 6. На фиг.2 показан короткозамкнутый виток каждой фазы вторичной обмотки, состоящий из активной части 4 и пассивной части 5.The invention is illustrated in figures 1 and 2. Figure 1 shows the assembled active part of the electric heater. The
На стержни трехфазного шихтованного магнитопровода из электротехнической стали уложена первичная обмотка, изготовленная из алюминиевого провода. Короткозамкнутая трехфазная одновитковая вторичная обмотка, уложенная на каждом стержне магнитопровода поверх первичной обмотки, изготавливается из немагнитной электропроводящей трубки. Короткозамкнутый виток вторичной обмотки состоит из активной и пассивной частей. Для создания короткозамкнутого витка в каждой фазе обмотки трубки свариваются в трех местах, указанных на фиг.1. Размерные соотношения и материал вторичной обмотки выбираются в результате электромагнитного расчета, в основе которого лежит величина требуемой температуры нагреваемой воды.A primary winding made of aluminum wire is laid on the rods of a three-phase charged magnetic core made of electrical steel. A short-circuited three-phase single-turn secondary winding, laid on each core of the magnetic circuit over the primary winding, is made of a non-magnetic electrically conductive tube. The short-circuited coil of the secondary winding consists of active and passive parts. To create a short-circuited coil in each phase of the winding of the tube are welded in three places indicated in figure 1. The size ratios and material of the secondary winding are selected as a result of electromagnetic calculation, which is based on the value of the required temperature of the heated water.
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 короткозамкнутой трехфазной одновитковой вторичной обмотки ЭДС. Под действием этой ЭДС как по активной, так и по пассивной части витка протекает электрический ток. Вызванные этим током тепловые потери идут на нагрев воды. Интенсивность теплообмена зависит от скорости воды, протекающей по трубе, а также от площади теплоотдающей поверхности. Для снижения нежелательного теплового потока с наружной поверхности трубок эта поверхность может быть покрыта теплоизоляционным материалом.The device operates as follows. The primary winding located on the magnetic circuit is connected to a three-phase AC network. A current begins to flow through the winding, creating an alternating magnetic field in the three-phase magnetic circuit. This magnetic field induces in the active part of the short-circuited loop of the short-circuited three-phase single-turn secondary winding of the EMF. Under the influence of this EMF, an electric current flows both in the active and in the passive part of the coil. The heat losses caused by this current are used to heat the water. The heat transfer rate depends on the speed of the water flowing through the pipe, as well as on the area of the heat transfer surface. To reduce unwanted heat flux from the outer surface of the tubes, this surface can be coated with a heat-insulating material.
Таким образом, в данном изобретении достигается требуемый уровень безопасности и надежности устройства, предлагаемое изобретение по эффективности нагрева воды аналогично прототипу, но в отличии от него здесь наилучшим образом удовлетворяются вышеуказанные требования, предъявляемые к конструкциям вторичных короткозамкнутых обмоток.Thus, in this invention the required level of safety and reliability of the device is achieved, the proposed invention is similar to the prototype in terms of water heating efficiency, but in contrast to it, the above requirements for the constructions of secondary short-circuited windings are best satisfied here.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109994/09A RU2226046C2 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Transformer-type electric water heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001109994/09A RU2226046C2 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Transformer-type electric water heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001109994A RU2001109994A (en) | 2003-04-20 |
RU2226046C2 true RU2226046C2 (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32390005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001109994/09A RU2226046C2 (en) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | Transformer-type electric water heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2226046C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667225C1 (en) * | 2017-08-10 | 2018-09-17 | Георгий Севастиевич Асланов | Device for heating water and generating steam |
EP3675598A4 (en) * | 2017-08-24 | 2021-05-19 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "PARRUS" | Electric steam generator |
-
2001
- 2001-04-12 RU RU2001109994/09A patent/RU2226046C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667225C1 (en) * | 2017-08-10 | 2018-09-17 | Георгий Севастиевич Асланов | Device for heating water and generating steam |
EP3675598A4 (en) * | 2017-08-24 | 2021-05-19 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu "PARRUS" | Electric steam generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH05508698A (en) | fluid heating device | |
JP5748202B2 (en) | Superheated steam generator | |
US5006683A (en) | Device for the electrical induction heating of a fluid contained in a pipeline | |
RU2226046C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
RU2072118C1 (en) | Induction heater for ferromagnetic material | |
RU2226045C2 (en) | Transformer-type electric heater | |
RU2235445C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
TOPUZ et al. | Electromagnetic and thermal analysis of a domestic induction cooker coil | |
RU2263418C2 (en) | Inductive heater for fluid substances | |
JPS56127139A (en) | Heater for fluid in pipe | |
RU1781845C (en) | Three-phase induction heater of fluid medium | |
KR100996606B1 (en) | A high frequency cable for a high frequency induction heating device | |
Paul | Current density characterization of litz wires used in induction heating coils: A practical approach | |
RU2109413C1 (en) | Electric heater | |
RU2074529C1 (en) | Induction electric heater for liquid | |
RU2267869C1 (en) | Flow inducing liquid heater | |
JP2021034294A (en) | Superheated steam producing device | |
KR20100026408A (en) | A high frequency induction heating device | |
RU2773671C1 (en) | Flow induction fluid heater | |
RU2218675C2 (en) | Transformer-type electric water heater | |
RU66875U1 (en) | TRANSFORMER TYPE ELECTRIC WATER HEATER | |
JP2005011677A (en) | Current-carrying heating device of fluid | |
RU206564U1 (en) | INDUCTION FLUID HEATER | |
UA146274U (en) | ELECTRIC HEATER TRANSFORMER TYPE | |
RU2398366C2 (en) | Electric water heating device of transformer type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040413 |