RU225492U1 - Электронагревательное устройство трансформаторного типа - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике. Технический результат заключается в увеличении надежности электронагревательного устройства. Электронагревательное устройство трансформаторного типа содержит замкнутый магнитопровод с охватывающей его первой первичной обмоткой, размещенные внутри первой вторичной короткозамкнутой обмотки, выполненной в виде размещенных первой герметичной кольцеобразной камеры во второй кольцеобразной камере, внутренние цилиндрические части которых совмещены, а внешняя цилиндрическая часть второй кольцеобразной камеры выполнена с перфорацией. Оно снабжено второй вторичной короткозамкнутой обмоткой, выполненной в виде размещенных первой герметичной кольцеобразной камеры во второй кольцеобразной камере, внутренние цилиндрические части которых совмещены, а внешняя цилиндрическая часть второй кольцеобразной камеры выполнена с перфорацией. Внутри первой камеры размещен замкнутый магнитопровод с охватывающей его второй первичной обмоткой и с намотанной на него короткозамкнутой обмоткой, поверх которой размещена теплоизоляция. Причем первая и вторая первичные обмотки соединены последовательно через герметично вваренные трубки во внутренних цилиндрических частях камер. 2 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электротехническим устройствам для нагрева газообразных и жидких сред и может быть использовано как в промышленности, так и в быту.

Известно электронагревательное устройство трансформаторного типа по патенту США №3440384, кл. Н05В 5/08, содержащее замкнутый магнитопровод с первичной обмоткой, размещенные внутри кольцеобразной короткозамкнутой камеры. Так как магнитопровод с первичной обмоткой размещен внутри герметичной кольцеобразной камеры, то при работе происходит съем тепла только с её наружной поверхности.

Недостаток представленного устройства – это недостаточная площадь поверхности камеры, с которой происходит съем тепла.

За прототип автором принято электронагревательное устройство трансформаторного типа по патенту РФ на полезную модель №181306, кл. Н05В 6/10, содержащее замкнутый магнитопровод с охватывающей его первичной обмоткой, размещенные внутри вторичной короткозамкнутой обмотки, выполненной в виде одной или нескольких кольцеобразных камер одна в другой, причем первая внутренняя камера выполнена герметичной, а другие – перфорированными, что значительно увеличивает площадь поверхности, с которой происходит съем тепла.

Недостаток известного устройства по прототипу состоит в ненадежности его работы вместе с системой его отключения и включения при регулировании, например, температуры теплоносителя, тем более, если учесть, что с увеличением тепловой мощности, снимаемой с вторичной короткозамкнутой обмотки, увеличивается и электрическая мощность, потребляемая из сети, и ток через первичную обмотку.

Так как первичная обмотка содержит большое количество витков на качественном (большая магнитная проницаемость) магнитопроводе, то при ее отключении и включении при регулировании температуры в ней возникает ЭДС самоиндукции, превышающая напряжение питания, что ведет к пробою изоляции в обмотке и к появлению в электрических аппаратах, осуществляющих включение и отключение электрических цепей, электрической искры или даже дуги, что вызывает окисление, эрозию или даже оплавление контактов. В современных прерывателях тока проблема защиты от перенапряжений также существует. Более того, современные прерыватели тока – это очень дорогие устройства, а выход их из строя – обычное явление.

Задача предлагаемой полезной модели – увеличить надежность работы электронагревательного устройства при сохранении высокой эффективности работы и уменьшить стоимость системы управления.

Поставленная задача в известном электронагревательном устройстве, содержащем замкнутый магнитопровод с охватывающей его первичной обмоткой, размещенные внутри вторичной короткозамкнутой обмотки, выполненной в виде одной или нескольких кольцеобразных камер, размещенных одна в другой, достигается тем, что оно снабжено второй короткозамкнутой обмоткой, выполненной в виде одной или нескольких кольцеобразных камер, размещенных одна в другой, внутри первой из которых размещен замкнутый магнитопровод с охватывающей его первичной обмоткой, включенной последовательно с первой первичной обмоткой, а на магнитопровод намотана короткозамкнутая обмотка.

В результате решения поставленной задачи получен технический результат, заключающийся в увеличении надежности работы известного по прототипу электронагревательного устройства, так как в нем предлагается использовать бесконтактный способ управления преобразованием электрической энергии в тепловую переводом магнитопровода из ферромагнитного состояния в парамагнитное и обратно путем его нагрева и охлаждения. Известно (см., например, книгу «Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники», авторы М.А. Боярченков, А.Г. Черкашина, М., Высшая школа, 1976 г., стр. 7-8), что при высокой температуре тепловое движение атомов сильно возрастает, вследствие чего ориентация элементарных магнитиков нарушается и ферромагнитное вещество перестает отличаться по своим магнитным свойствам от парамагнитного. В предлагаемых отличительных признаках нет никаких специальных контактных или бесконтактных переключателей, а используется объективно существующее физическое явление магнитного превращения, т.е. переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное при определенной температуре, называемой точкой Кюри. При понижении температуры ниже точки Кюри доменная структура ферромагнетика восстанавливается. Предлагаемое устройство как бы состоит из двух частей – нагревательной и управляющей. Но конструктивно получается, что управляющая часть устройства может выполнять и нагревательные функции, так как её одна или две камеры нагреваются тоже до высокой температуры, т.е. появляется возможность использовать их тепловую энергию.

На прилагаемом чертеже показан вариант исполнения предлагаемой полезной модели, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, а на фиг.2 - электрическая схема устройства.

Предлагаемое электронагревательное устройство содержит замкнутый магнитопровод 1 с первичной обмоткой 2, размещенные внутри вторичной короткозамкнутой обмотки в виде кольцеобразных камер 3 и 4 одна в другой, внутренние цилиндрические части 5 которых совмещены, а внешняя цилиндрическая часть 6 камеры 4 выполнена с перфорацией 7, вторую вторичную короткозамкнутую обмотку в виде кольцеобразных камер 8 и 9, размещенных одна в другой, внутри первой из которых размещен второй замкнутый магнитопровод 10 с охватывающей его первичной обмоткой 11, включенной последовательно с первой первичной обмоткой 2, а непосредственно на магнитопровод 10 намотана короткозамкнутая обмотка 12. Между обмотками 11 и 12 размещена теплоизоляция 13. Камеры 3 и 8 выполнены герметичными, а камеры 4 и 9 имеют перфорации 7 и 14. Внутренние цилиндрические части 15 камер 8 и 9 совмещены. Выводы обмоток 2 и 11 на фиг.1 выведены через отверстия в цилиндрических частях 5 и 15, практически же их предполагается выводить через трубки, герметично вваренные в те же цилиндрические части 5 и 15 (на чертеже этот вариант не показан).

Работает устройство следующим образом.

При подаче питания на обмотки 5 и 11 по их виткам начинает проходить ток, который наводит на концах цилиндрических частей 5 и 15 и в короткозамкнутой обмотке 12 ЭДС. ЭДС на концах цилиндрических частей 5 и 15 замыкаются на корпусы соответственно камер 3, 4 и 8, 9 и они нагреваются проходящими по ним короткозамкнутыми токами. По виткам короткозамкнутой обмотки 12 тоже начинает проходить короткозамкнутый ток, но он преимущественно греет магнитопровод 10, так как обмотка 12 намотана непосредственно на магнитопровод 10, а сверху закрыта теплоизоляцией 13. Магнитопровод 10 активно греется и через какое-то время его температура достигает температуры точки Кюри для ферромагнитного материала, из которого он изготовлен и значит магнитопровод 10 теряет свои магнитные свойства, т.е. ферромагнитное вещество магнитопровода 10 превращается в парамагнитное. А это значит, что наводимая на внутренней цилиндрической части 15 ЭДС практически уменьшается до нуля, и нагрев камер 8 и 9 и короткозамкнутой обмотки 12 прекращаются, начинается охлаждение камер 8 и 9 и магнитопровода 10. Но при достижении точки Кюри уменьшается и индуктивность первичной обмотки 11, возрастает ток I₁ через неё и обмотку 2, увеличивается напряжение на обмотке 2 и наводимая ЭДС на внутренней цилиндрической части 5, увеличивается нагрев камер 3 и 4 и внутренней цилиндрической части 5, увеличивается и теплосъем с их поверхностей. Через какое-то время температура магнитопровода 10 становится меньше точки Кюри и магнитные свойства его восстанавливаются. И таким образом, перераспределение тепловыделений с камер 3 и 4 и внутренней цилиндрической части 5 и камер 8, 9 и внутренней цилиндрической части 15 и потеря и восстановление магнитных свойств магнитопровода 10 происходят автоматически без использования разного рода переключателей. Будет, таким образом, очень точно поддерживаться и температура нагреваемой среды, величина этой температуры будет определяться электрической мощностью, потребляемой из сети, массой нагреваемой среды и температурой точки Кюри магнитопровода 10.

Значение точки Кюри для ферромагнитных материалов изменяется в очень широких пределах. Значит, варьируя материалом ферромагнетика, из которого выполнены замкнутые магнитопроводы 1 и 10, в частности, магнитопровода 10, габаритами и материалом камер 3, 4 и 8, 9, можно в широких пределах изменять мощность предлагаемого высоконадежного электронагревательного устройства. Используя имеющееся разнообразие ферромагнитных материалов, можно построить большое число высоконадежных электронагревательных устройств с саморегулированием в широких пределах температуры теплоносителя.

Claims (1)

1. Электронагревательное устройство трансформаторного типа, содержащее замкнутый магнитопровод с охватывающей его первой первичной обмоткой, размещенные внутри первой вторичной короткозамкнутой обмотки, выполненной в виде размещенных первой герметичной кольцеобразной камеры во второй кольцеобразной камере, внутренние цилиндрические части которых совмещены, а внешняя цилиндрическая часть второй кольцеобразной камеры выполнена с перфорацией, отличающееся тем, что оно снабжено второй вторичной короткозамкнутой обмоткой, выполненной в виде размещенных первой герметичной кольцеобразной камеры во второй кольцеобразной камере, внутренние цилиндрические части которых совмещены, а внешняя цилиндрическая часть второй кольцеобразной камеры выполнена с перфорацией, внутри первой камеры размещен замкнутый магнитопровод с охватывающей его второй первичной обмоткой и с намотанной на него короткозамкнутой обмоткой, поверх которой размещена теплоизоляция, причем первая и вторая первичные обмотки соединены последовательно через герметично вваренные трубки во внутренних цилиндрических частях камер.