RU2694890C1 - Электронагреватель жидкости - Google Patents
Электронагреватель жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694890C1 RU2694890C1 RU2018143417A RU2018143417A RU2694890C1 RU 2694890 C1 RU2694890 C1 RU 2694890C1 RU 2018143417 A RU2018143417 A RU 2018143417A RU 2018143417 A RU2018143417 A RU 2018143417A RU 2694890 C1 RU2694890 C1 RU 2694890C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- liquid
- electric
- winding
- magnetic flux
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 11
- 102220638341 Spartin_F24D_mutation Human genes 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Электронагреватель жидкости может быть использован для нагрева воды, масла, жидкости с низкой температурой замерзания в котловых и отопительных системах. Электронагреватель жидкости содержит заполненный жидкостью сосуд с патрубками подвода и отвода холодных и нагретых потоков жидкости, размещенные в сосуде электронагревательные элементы, источник переменного тока, соединительные токо- и нуль-проводы, трансформатор с ферромагнитным каркасом, состоящим из соединенных перемычками сердечников первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, а также с размещенными на этих сердечниках соответственно токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения из изолированных проводов, причем провод токопроводной обмотки первичного возбуждения магнитного потока подключен токо- и нуль-проводами к источнику переменного тока, а провод токопроводной обмотки повышения напряжения подключен к электронагревательным элементам электронагревателя жидкости, при этом каркас трансформатора содержит дополнительный ферромагнитный сердечник с размещенной на нем дополнительной токопроводной обмоткой из изолированного провода, подключенного его дополнительными токо- и нуль-проводами к источнику переменного тока и токопроводной обмотке первичного возбуждения магнитного потока. В изобретении реализуется эффект значительного снижения электропотребления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для нагрева воды, жидкостей, замерзающих при низких температурах, масла и других агентов в котловых и отопительных системах.
Известен электронагреватель воды, содержащий заполненный водой сосуд с патрубками подвода и отвода водных потоков, размещенные в нем электронагревательные элементы, источник переменного тока и соединительные токо и нуль проводы (а.с. СССР 1733866 А1 от 27.09.90., МПК F24H 1/20; F24D 13/04; опубликовано в Б.И. №18 от 15.05.92).
Недостаток этого электронагревателя - неэффективный длительный по времени нагрев воды, влекущий значительное потребление электроэнергии.
Известен также электронагреватель воды, содержащий заполненный водой сосуд с патрубками подвода и отвода водных потоков, размещенные в нем электронагревательные элементы, источник переменного тока и соединительные токо и нуль проводы. (патент РФ F02N 17/06 от 10.09.2002., опубликовано в Б.И. от 27.06.2004 г.).
Особенностью устройства является - увеличенная поверхность теплообмена электронагревательных элементов, что улучшает его эффективность за счет снижения времени нагрева воды. Однако по-прежнему сохраняется - большое энергопотребление.
Известен также электронагреватель жидкости, содержащий заполненный, в частности, маслом сосуд с патрубками подвода и отвода жидкостных потоков, подключенных к системе отопления, размещенные в нем электронагревательные элементы, источник переменного тока и соединительные токо и нуль проводы (патент РФ 2177586, МПК F24D 13/00; F24D 19/10 от 01.08.2000; опубликовано в Б.И. от 27.12.2001 г.)
Устройство дополнительно оборудовано системой автоматического включения - отключения нагревательных элементов, размещаемых в нескольких зонах сосуда, и датчиками температуры среды в тех же зонах. Здесь достигается снижение (до 50%) электропотребления, поскольку включаются только элементы тех зон, где температура среды ниже проектного значения. Однако даже и в этом случае электропотребление по-прежнему значительно.
Известен также электронагреватель жидкости, содержащий заполненный жидкостью сосуд с патрубками подвода и отвода холодных и нагретых потоков жидкости, размещенные в сосуде электронагревательные элементы, источник переменного тока, соединительные токо и нуль проводы, трансформатор с ферромагнитным каркасом, состоящим из соединенных перемычками сердечников первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, а также с размещенными на этих сердечниках соответственно токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения из изолированных проводов, причем провод токопроводной обмотки первичного возбуждения магнитного потока подключен токо и нуль проводами к источнику переменного тока, а провод токопроводной обмотки повышения напряжения подключен к электронагревательным элементам электронагревателя жидкости. (патент РФ 2371889, МПК Н05В 6/00 от 26.05.2008 г; опубликован 27.10.2009 г.)
Наличие трансформатора позволяет повысить напряжение перед электронагревательными элементами и уменьшить время нагрева при сохранении сопротивления электронагревательных элементов и отбираемой из сети электрической нагрузки, то есть, снизить электропотребление ΔЭ=N⋅(τ1-τ2) кВт⋅ч, где τ1, τ2 - время пользования электроэнергией без трансформатора и при наличии трансформатора перед электронагревателем, ч, и соответствующую плату ΔС=ΔЭ⋅Сэ, где Сэ - стоимость одного кВт⋅ч. Вместе с тем обозначенного снижения электрозатрат недостаточно, для развития бизнеса и бытовых расходов необходимо дополнительное их снижение.
Известен конструктивно наиболее близкий к предлагаемому устройству электронагреватель жидкости, содержащий заполненный жидкостью сосуд с патрубками подвода и отвода холодных и нагретых потоков жидкости, размещенные в сосуде электронагревательные элементы, источник переменного тока, соединительные токо и нуль проводы, трансформатор с ферромагнитным каркасом, состоящим из соединенных перемычками сердечников первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, а также с размещенными на этих сердечниках соответственно токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения из изолированных проводов, причем провод токопроводной обмотки первичного возбуждения магнитного потока подключен токо и нуль проводами к источнику переменного тока, а провод токопроводной обмотки повышения напряжения подключен к электронагревательным элементам электронагревателя жидкости (патент РФ 2079797, МПК F24H 1/20 от 30.09.1994 г; опубликован 20.05.1997 г.)
Как и в предыдущем устройстве наличие трансформатора позволяет снизить электропотребление, однако необходимо дополнительное снижение энергозатрат.
В предлагаемом изобретении реализуется технический эффект дополнительного снижения электропотребления относительно выбранного прототипа.
Для этого в электронагревателе жидкости, содержащем заполненный жидкостью сосуд с патрубками подвода и отвода холодных и нагретых потоков жидкости, размещенные в сосуде электронагревательные элементы, источник переменного тока, соединительные токо и нуль проводы, трансформатор с ферромагнитным каркасом, состоящим из соединенных перемычками сердечников первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, а также с размещенными на этих сердечниках соответственно токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения из изолированных проводов, причем провод токопроводной обмотки первичного возбуждения магнитного потока подключен токо и нуль проводами к источнику переменного тока, а провод токопроводной обмотки повышения напряжения подключен к электронагревательным элементам электронагревателя жидкости, согласно изобретению, каркас трансформатора содержит дополнительный ферромагнитный сердечник, а на нем размещена дополнительная токопроводная обмотка из изолированного провода, подключенного дополнительными токо и нуль проводами к источнику переменного тока и токопроводной обмотке первичного возбуждения магнитного потока.
При использовании отличительных признаков электронагревателя жидкости, а именно, при встраивании в каркас трансформатора дополнительного ферромагнитного сердечника, размещения на нем дополнительной токопроводной обмотки из изолированного провода, подключении его дополнительными токо и нуль проводами к источнику переменного тока и токопроводной обмотке первичного возбуждения магнитного потока достигается дополнительное снижение энергопотребления относительно выбранного прототипа, то есть реализуется заявляемый технический эффект. Исключение хотя бы одного из признаков нарушает работоспособность устройства, резко скачкообразно увеличивает электропотребление. Отсюда все признаки устройства являются существенными, необходимыми для реализации технического эффекта.
Предлагаемый электронагреватель жидкости показан на чертеже, где представлена принципиальная упрощенная схема его устройства.
Электронагреватель жидкости, согласно чертежу, содержит сосуд 1, заполненный жидкостью 2, с патрубками подвода и отвода 3, 4 холодных и нагретых жидкостных потоков 5, 6 соответственно, размещенные в сосуде 1 электронагревательные элементы 7, в частности, в виде спирали 8 в кожухе 9, а также источник переменного тока 10, токопроводы 11, 12 и нуль - проводы 13, 14, оснащенные системами 15 включения - отключения, контроля, блокировки, защиты, сигнализации по температуре T1, Т2, давлению P1, Р2, расходу G1, G2 жидкостных потоков 5, 6 соответственно. Кроме того электронагреватель содержит трансформатор 16, имеющий ферромагнитный каркас 17, состоящий из соединенных перемычками 18 сердечников первичного возбуждения магнитного потока 19 и повышения напряжения 20, а также токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения 21, 22 соответственно, выполненные соответственно из изолированных проводов 23, 24 и размещенные на сердечниках 19, 20. Обмотки возбуждения магнитного потока и повышения напряжения 21, 22 сердечников 19, 20 трансформатора 16 подключены токо и нуль проводами 11, 13 и 12, 14 к источнику переменного тока 10 и электронагревательным элементам 7 соответственно. Электронагреватель жидкости имеет отличительные признаки, а именно: в каркас 17 трансформатора 16 встроен дополнительный ферромагнитный сердечник 25, на нем размещена дополнительная теплопроводная обмотка 26 из изолированного провода 27, подключенного дополнительными токо и нуль проводами 28, 29 к источнику переменного тока 10 и токопроводной обмотке первичного возбуждения магнитного потока 21.
Токо и нуль проводы 28, 29 оснащены системами 30 включения - отключения, контроля электрических параметров напряжения Uц, силы тока Jц, электрической мощности Nц, а также диодными системами блокировки, защиты, сигнализации по перетоку зарядов от источника переменного тока 10 и от обмоток 21, 22 по аналогичным электрическим параметрам напряжения, силы тока, электрической мощности. Источник переменного тока 10 оснащен электрическим счетчиком, фиксирующим расход электроэнергии ΔЭ, кВт⋅ч.
Работа электронагревателя осуществляется путем подачи в сосуд 1 через патрубок 3 холодного потока жидкости 5 с температурой T1, давлением P1, и расходом G1, заполнение сосуда 1 жидкостью 2, отвода потока 6 через патрубок 4, включения в работу источника переменного тока 10 с подачей напряжения по токо и нуль проводам 11, 13 на обмотку 21 ферромагнитного сердечника 19 каркаса 17 трансформатора 16 и возбуждением магнитного потока в ферромагнитном сердечнике 19, передачи его по перемычкам 18 на сердечник 20 и последующего возбуждения электрического тока в обмотке 22 сердечника 20 трансформатора 16, дальнейшей передачи напряжения на электронагревательные элементы 7 по токо и нуль проводам 12, 14. В дополнительной обмотке 26 дополнительного сердечника 25 трансформатора 16 также возникает электрический ток, он циркулирует по проводам 28, 29, поступает к источнику переменного тока 10 и на вход в обмотку 21 сердечника 19 трансформатора 16, увеличивая токовую нагрузку и напряжение на обмотке 21, магнитный поток в сердечнике 19 и в целом на каркасе 17 трансформатора 16, в том числе в сердечнике 20, затем напряжение в обмотке 22 и на нагревательных элементах 7. В зависимости от проектируемой гидравлической схемы выбирают емкость сосуда 1, количество элементов 7, а в подводящих и отводящих трубопроводах с потоками жидкости 5, 6 размещают насосы, регуляторы расходов G1, G2, кг/с, давления P1, Р2, н/м2, систему растопочной гидроциркуляции, арматурное оснащение (на чертеже не показано). Нагрев жидкости 2 в сосуде 1 осуществляют до проектного уровня Тп, К, с градиентом ΔT=(T2-T1), К. При достижении проектных значений Т2=Тп нагревательные элементы 7 отключают, но включают вновь, как только Т2<Тп. При проектировании электронагревателя с привязкой к конкретной гидравлической схеме выбирают обозначенные гидравлические и электрические параметры, закладывая в проект оптимальные диапазоны их значений. Последние определяют на гидравлических и электрических стендах. При разработке электрических схем ориентируются на известные зависимости, в частности, Ui=ƒ(ni), где ni - количество витков обмотки i-той секции трансформатора 16.
При этом следует учитывать, что эффект трансформации электрических параметров реализуется только при подаче на обмотку возбуждения магнитного потока 21 переменного электрического тока от соответствующего источника переменного тока 10, например, от сети, генератора, токового преобразователя. Диодные, (либо иные) системы блокировки, защиты, сигнализации 30 должны обеспечивать подачу электрических зарядов только в одном направлении к обмотке 21 и источнику переменного тока 10. Сопротивление, мощность нагревательных элементов 7 выбирают, исходя из максимальной нагрузки с учетом отличительных признаков устройства. При использовании отличительных признаков устройства, а именно, при встраивании в каркас 17, трансформатора 16 дополнительного ферромагнитного сердечника 25, размещение на нем дополнительной токопроводной обмотки 26 из изолированного провода 27, подключении его дополнительными токо и нуль проводами 28, 29 к источнику переменного тока 10 и токопроводной обмотке возбуждения магнитного потока 21 достигается дополнительное снижение энергопотребления относительно выбранного прототипа ΔЭ'=N⋅(τ1'-τ2') кВт⋅ч, где N - фиксированный (постоянный) отбор нагрузки для работы прототипа и предложенного электронагревателя жидкости, кВт; τ1' и τ2' - время пользования электроэнергией прототипом и предлагаемым электронагревателем жидкости, ч, а вместе со снижением ΔЭ' снижается и плата за пользование электроэнергией ΔС'=ΔЭ'⋅Сэ, где Сэ - стоимость одного кВт⋅ч. Со снижением ΔЭ', кВт⋅ч, решается поставленная техническая задача изобретения. Исключение хотя бы одного из отличительных признаков нарушает работоспособность устройства, резко скачкообразно увеличивает электропотребление. Отсюда все признаки устройства являются существенными.
Использование электронагревателя жидкости связано с системами отопления, нагрева, котельной технологией, где в качестве теплоносителя используют воду, масла, жидкости с низкой температурой замерзания.
Claims (1)
- Электронагреватель жидкости, содержащий заполненный жидкостью сосуд с патрубками подвода и отвода холодных и нагретых потоков жидкости, размещенные в сосуде электронагревательные элементы, источник переменного тока, соединительные токо- и нуль-проводы, трансформатор с ферромагнитным каркасом, состоящим из соединенных перемычками сердечников первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения, а также с размещенными на этих сердечниках соответственно токопроводные обмотки первичного возбуждения магнитного потока и повышения напряжения из изолированных проводов, причем провод токопроводной обмотки первичного возбуждения магнитного потока подключен токо- и нуль-проводами к источнику переменного тока, а провод токопроводной обмотки повышения напряжения подключен к электронагревательным элементам электронагревателя жидкости, отличающийся тем, что каркас трансформатора содержит дополнительный ферромагнитный сердечник, а на нем размещена дополнительная токопроводная обмотка из изолированного провода, подключенного дополнительными токо- и нуль-проводами к источнику переменного тока и токопроводной обмотке первичного возбуждения магнитного потока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143417A RU2694890C1 (ru) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Электронагреватель жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018143417A RU2694890C1 (ru) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Электронагреватель жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2694890C1 true RU2694890C1 (ru) | 2019-07-18 |
Family
ID=67309199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018143417A RU2694890C1 (ru) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Электронагреватель жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2694890C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3414698A (en) * | 1965-10-27 | 1968-12-03 | Gen Electric | High voltage transformer type heater for heating fluids |
RU2079797C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-05-20 | Роберт Александрович Болотов | Электрический котел |
RU2177586C1 (ru) * | 2000-08-01 | 2001-12-27 | Козин Сергей Андреевич | Автономная система отопления |
RU2371889C1 (ru) * | 2008-05-26 | 2009-10-27 | Александр Николаевич Брагин | Индукционный нагреватель текучих сред |
-
2018
- 2018-12-06 RU RU2018143417A patent/RU2694890C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3414698A (en) * | 1965-10-27 | 1968-12-03 | Gen Electric | High voltage transformer type heater for heating fluids |
RU2079797C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-05-20 | Роберт Александрович Болотов | Электрический котел |
RU2177586C1 (ru) * | 2000-08-01 | 2001-12-27 | Козин Сергей Андреевич | Автономная система отопления |
RU2371889C1 (ru) * | 2008-05-26 | 2009-10-27 | Александр Николаевич Брагин | Индукционный нагреватель текучих сред |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3240384B2 (ja) | 流体加熱装置 | |
US4602140A (en) | Induction fluid heater | |
CN202442322U (zh) | 过热水蒸气生成装置 | |
US3388230A (en) | Inductionally heated vapor generators and other fluid systems | |
KR101787626B1 (ko) | 트랜스포머를 이용한 보일러 시스템 | |
RU2694890C1 (ru) | Электронагреватель жидкости | |
CN110770505B (zh) | 电热蒸汽发生器 | |
RU2658658C1 (ru) | Электрический парогенератор | |
RU2400944C1 (ru) | Вихревой индукционный нагреватель и устройство обогрева для помещения | |
US4158123A (en) | Series reactor | |
US10560984B2 (en) | Inductive heater for fluids | |
CN204115195U (zh) | 基于直流加热矩阵加热技术的新型热水器 | |
US1122892A (en) | Electric heating apparatus. | |
US2218999A (en) | Electric heater | |
RU2120703C1 (ru) | Устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе | |
CN100491862C (zh) | 集肤效应电热水器 | |
RU2074529C1 (ru) | Индукционной нагреватель жидкости | |
CN104197504B (zh) | 多格分腔式直流加热矩阵加热技术的新型热水器 | |
RU77528U1 (ru) | Электрический нагреватель жидкости трансформаторного типа | |
US10443889B2 (en) | Super-high-efficiency induction hot water heater | |
CN214223421U (zh) | 一种高频电磁热水器 | |
RU193008U1 (ru) | Трехсекционный индуктор | |
RU879U1 (ru) | Устройство для индукционного нагрева жидкости | |
RU2301378C1 (ru) | Индукционный нагреватель жидкости | |
RU10971U1 (ru) | Электронагреватель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201207 |