RU2758500C1 - Electric heating device - Google Patents

Electric heating device Download PDF

Info

Publication number
RU2758500C1
RU2758500C1 RU2021109246A RU2021109246A RU2758500C1 RU 2758500 C1 RU2758500 C1 RU 2758500C1 RU 2021109246 A RU2021109246 A RU 2021109246A RU 2021109246 A RU2021109246 A RU 2021109246A RU 2758500 C1 RU2758500 C1 RU 2758500C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
transformer
sections
short
closed
Prior art date
Application number
RU2021109246A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лариса Юрьевна Вадова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2021109246A priority Critical patent/RU2758500C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758500C1 publication Critical patent/RU2758500C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications

Abstract

FIELD: electrical energy converting.
SUBSTANCE: invention relates to devices for converting electrical energy into thermal energy and can be used in any branch of the national economy for efficient heating of a liquid or gas. In a device that includes heat removal from the surface of a short-circuited turn of a transformer in the form of a closed pipe, a closed pipe is divided into n-th number of sections, the ends and beginnings of successively located pipe sections are galvanically interconnected by radially located conductors, each section of the pipe is equipped with a transformer on a closed magnetic circuit, through the window of which the section pipe is passed, and the primary windings of the transformers are included.
EFFECT: invention improves the efficiency of devices using the secondary winding of the transformer in the form of a short-circuited loop as heaters.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии в тепловую и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для эффективного нагрева жидкости или газа.The proposed invention relates to devices for converting electrical energy into thermal energy and can be used in any branch of the national economy for efficient heating of a liquid or gas.

Известно электронагревательное устройство (см. патент США №3440384, кл. Н05В 5/08), содержащее трансформатор на замкнутом магнитопроводе, размещенный внутри кольцеобразной камеры, являющейся короткозамкнутым витком трансформатора.Known electric heating device (see US patent No. 3440384, CL H05B 5/08), containing a transformer on a closed magnetic circuit, placed inside an annular chamber, which is a short-circuited coil of the transformer.

За прототип электронагревательного устройства принято устройство преобразования электрической энергии в тепловую по патенту РФ №2121246, кл. Н05В 6/10, 1998 г, использующее в качестве нагревательного элемента вторичную обмотку трансформатора, выполненную в виде замкнутого витка, через который обеспечивают конвекцию теплоносителя.For a prototype of an electric heating device, a device for converting electrical energy into thermal energy was adopted according to RF patent No. 2121246, class. Н05В 6/10, 1998, using the secondary winding of the transformer as a heating element, made in the form of a closed loop, through which convection of the heat carrier is provided.

Недостаток известных устройств преобразования электрической энергии в тепловую состоит в низкой эффективности работы из-за недостаточно высоких напряжения и тока в одновитковом нагревателе из короткозамкнутого витка и, как следствие, в невысокой температуре его поверхности и снимаемой с неё тепловой мощности.The disadvantage of the known devices for converting electrical energy into thermal energy consists in low operating efficiency due to insufficiently high voltage and current in a single-turn heater from a short-circuited loop and, as a consequence, in a low temperature of its surface and heat power removed from it.

Задача предлагаемого изобретения - повысить эффективность работы устройств, использующих в качестве нагревателей вторичную обмотку трансформатора в виде короткозамкнутого витка.The objective of the present invention is to improve the efficiency of devices using the secondary winding of the transformer in the form of a short-circuited loop as heaters.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве преобразования электрической энергии в тепловую, включающем съём тепла с поверхности короткозамкнутого витка трансформатора в виде замкнутой трубы, замкнутая труба разделена на n-ое число участков, концы и начала последовательно расположенных участков трубы гальванически соединены между собой радиально расположенными проводниками, каждый участок трубы снабжен трансформатором на замкнутом магнитопроводе, через окно которого пропущена труба участка, а первичные обмотки трансформаторов включены согласно.The task is achieved by the fact that in the known device for converting electrical energy into thermal energy, which includes heat removal from the surface of a short-circuited turn of a transformer in the form of a closed pipe, the closed pipe is divided into n-th number of sections, the ends and beginnings of successively located pipe sections are galvanically interconnected radially located conductors, each section of the pipe is equipped with a transformer on a closed magnetic circuit, through the window of which the pipe of the section is passed, and the primary windings of the transformers are included according to.

В результате решения поставленной задачи получен технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы нагревателя, так как температура стенки трубы увеличивается не менее, чем в два раза без увеличения тепловых или электрических потерь. В предложенном устройстве к нагреву от суммарной ЭДС на концах трубы от всех участков (как в прототипе) добавляется нагрев от ЭДС, наведенной на каждом участке трубы от своего трансформатора и соседних трансформаторов, при этом токи в радиально расположенных проводниках равны нулю, так как по ним протекают равные токи соседних участков в противоположных направлениях, никаких дополнительных потерь энергии нет от присутствия предложенных отличительных признаков.As a result of solving the problem, a technical result was obtained, which consists in increasing the efficiency of the heater, since the temperature of the pipe wall increases at least twice without increasing heat or electrical losses. In the proposed device, heating from the total EMF at the ends of the pipe from all sections (as in the prototype) is added to the heating from the EMF induced at each section of the pipe from its transformer and neighboring transformers, while the currents in the radially located conductors are equal to zero, since along them equal currents of neighboring sections flow in opposite directions, there are no additional energy losses from the presence of the proposed distinctive features.

На прилагаемом чертеже (фиг.1) показан пример выполнения предлагаемого изобретения.The attached drawing (Fig. 1) shows an example of the implementation of the invention.

Представленное на чертеже электронагревательное устройство содержит четыре трансформатора на замкнутых магнитопроводах 1, через внутренние окна которых проходят участки 2, 3, 4, 5 короткозамкнутого витка, на которых наводятся ЭДС, а первичные обмотки 6 всех трансформаторов включены согласно или синхронно.The electric heating device shown in the drawing contains four transformers on closed magnetic circuits 1, through the inner windows of which sections 2, 3, 4, 5 of a short-circuited loop pass, on which EMF is induced, and the primary windings 6 of all transformers are connected according to or synchronously.

В прототипе магнитопровод состоял из четырех сложенных вместе магнитопроводов, первичная обмотка, подключаемая на 220 В, имела
W витков. Согласно предложению автора на каждом из магнитопроводов намотано по W витков и при согласном включении обмоток при напряжении питания 220 В на каждую обмотку теперь приходится по 55 В.
In the prototype, the magnetic circuit consisted of four magnetic circuits stacked together, the primary winding, connected to 220 V, had
W turns. According to the author's proposal, W turns are wound on each of the magnetic cores, and when the windings are concordantly turned on at a supply voltage of 220 V, each winding now has 55 V.

Перемычки 7 соединяют концы и начала последовательно расположенных 2, 3, 4, 5 участков короткозамкнутого витка. На чертеже знаками «+» и « ̶ » условно показаны знаки ЭДС в какой-то момент времени на частях короткозамкнутого витка, которые проходят через внутренние окна магнитопроводов и состоят из участков 2, 3, 4, 5, на которых наводятся (назовем условно их малыми) ЭДС от каждого магнитного потока, замыкающихся по магнитопроводам 1. Jumpers 7 connect the ends and the beginning of the sequentially located 2, 3, 4, 5 sections of the short-circuited loop. In the drawing, the signs "+" and "̶" conventionally show the EMF signs at some point in time on the parts of the short-circuited loop that pass through the inner windows of the magnetic circuits and consist of sections 2, 3, 4, 5, on which they are induced (we will conventionally call them small) EMF from each magnetic flux, closed along the magnetic circuits 1.

На чертеже на участках А-В, В-С, С-Д, Д-Е наводятся ЭДС от каждого трансформатора, а на участке А-Е формируется суммарная ЭДС от всех трансформаторов. ЭДС на участке А-Е была бы и в случае отсутствия перемычек 7 при условии, что все первичные обмотки 6 включены согласно, при этом ЭДС на участках А-В, В-С, С-Д, Д-Е также бы присутствовали, но дополнительных токов они бы не создали - нет перемычек 7. На чертеже прерывистыми линиями показаны короткозамкнутые токи от малых ЭДС, а сплошными линиями со стрелками короткозамкнутый ток от суммарной ЭДС.In the drawing, in sections A-B, B-C, C-D, D-E, EMF is induced from each transformer, and on section A-E, the total EMF from all transformers is formed. The EMF in the section A-E would also be in the absence of jumpers 7, provided that all the primary windings 6 are turned on according to, while the EMF in sections A-B, B-C, C-D, D-E would also be present, but they would not have created additional currents - there are no jumpers 7. In the drawing, broken lines show short-circuited currents from small EMF, and solid lines with arrows short-circuit current from the total EMF.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

При согласном подсоединении обмоток 6 к источнику питания через обмотки 6 начинают протекать первичные токи, которые создают в магнитопроводах 1 магнитные потоки, формирующие на участках А-В, В-С, С-Д, Д-Е малые ЭДС, под действием которых в контурах, обозначенных прерывистыми линиями, возникают короткозамкнутые токи. Видим, что в перемычках 7 эти токи от соседних участков имеют встречное направление и суммарный ток равен нулю. Во внутреннем и наружном же цилиндрах и в торцевых перемычках камеры эти токи имеют одинаковое направление с короткозамкнутым током от суммарной ЭДС, что увеличивает их нагрев более, чем в два раза. Если на участках А-В, В-С, С-Д, Д-Е наводимые малые ЭДС обозначим через «e», то на участке А-С, ЭДС будет равна «2е», на участке А-Д «3е», на участке А-Е «4е» и все они в своих контурах создают свои короткозамкнутые токи, вот откуда получается увеличение нагрева более, чем в два раза.When the windings 6 are concordantly connected to the power source, primary currents begin to flow through the windings 6, which create magnetic fluxes in the magnetic circuits 1, forming small EMF in sections A-B, B-C, C-D, D-E, under the influence of which in the circuits , indicated by broken lines, short-circuited currents occur. We see that in jumpers 7, these currents from neighboring sections have an opposite direction and the total current is zero. In the inner and outer cylinders and in the end bridges of the chamber, these currents have the same direction with the short-circuited current from the total EMF, which increases their heating by more than two times. If on sections A-B, B-C, C-D, D-E, the induced small EMF is denoted by "e", then on section A-C, the EMF will be equal to "2e", on section A-D "3e", in the section A-E "4e" and all of them in their circuits create their own short-circuited currents, this is where the heating increase is more than doubled.

В зависимости от требующейся от электронагревательного устройства мощности количество трансформаторов может быть любым, а обмотки 6 могут быть рассчитаны на любое напряжение и включены последовательно или параллельно, но обязательно согласно.Depending on the power required from the electric heating device, the number of transformers can be any, and the windings 6 can be designed for any voltage and connected in series or in parallel, but necessarily according to.

Предлагаемое электронагревательное устройство предпочтительно использовать для нагрева жидкости в потоке.The proposed electric heating device is preferably used for heating a liquid in a stream.

Claims (1)

Электронагревательное устройство, содержащее трансформатор на замкнутом магнитопроводе, через внутреннее окно которого пропущена замкнутая труба короткозамкнутого витка трансформатора, отличающееся тем, что замкнутая труба разделена на n-е число участков, концы и начала последовательно расположенных участков трубы гальванически соединены радиально расположенными проводниками и каждый участок снабжен трансформатором на замкнутом магнитопроводе, через окно которого пропущена труба участка и первичные обмотки трансформаторов включены согласно.An electric heating device containing a transformer on a closed magnetic circuit, through the inner window of which a closed pipe of a short-circuited turn of a transformer is passed, characterized in that the closed pipe is divided into n-th number of sections, the ends and beginnings of successively located pipe sections are galvanically connected by radially arranged conductors and each section is equipped with a transformer on a closed magnetic circuit, through the window of which the section pipe is passed and the primary windings of the transformers are included according to.
RU2021109246A 2021-04-05 2021-04-05 Electric heating device RU2758500C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109246A RU2758500C1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 Electric heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109246A RU2758500C1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 Electric heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758500C1 true RU2758500C1 (en) 2021-10-29

Family

ID=78466552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109246A RU2758500C1 (en) 2021-04-05 2021-04-05 Electric heating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758500C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440384A (en) * 1962-11-30 1969-04-22 Charles F Schroeder Electromagnetic unit
RU2121246C1 (en) * 1997-04-16 1998-10-27 Кукушин Виктор Пантелеевич Process of conversion electric power to thermal one and creation of heat transfer
RU2138137C1 (en) * 1998-02-11 1999-09-20 Карманов Евгений Дмитриевич Induction heater of fluid media
RU26872U1 (en) * 2002-08-05 2002-12-20 Калиновский Павел Николаевич THROUGH INDUCTION TYPE LIQUID HEATER (TWO OPTIONS)
JP5748202B2 (en) * 2011-02-04 2015-07-15 トクデン株式会社 Superheated steam generator
RU2667833C1 (en) * 2017-06-21 2018-09-24 Георгий Севастиевич Асланов Electric steam generator
RU2736270C1 (en) * 2020-07-06 2020-11-13 Владимир Михайлович Шипилов Electric vapor superheater

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3440384A (en) * 1962-11-30 1969-04-22 Charles F Schroeder Electromagnetic unit
RU2121246C1 (en) * 1997-04-16 1998-10-27 Кукушин Виктор Пантелеевич Process of conversion electric power to thermal one and creation of heat transfer
RU2138137C1 (en) * 1998-02-11 1999-09-20 Карманов Евгений Дмитриевич Induction heater of fluid media
RU26872U1 (en) * 2002-08-05 2002-12-20 Калиновский Павел Николаевич THROUGH INDUCTION TYPE LIQUID HEATER (TWO OPTIONS)
JP5748202B2 (en) * 2011-02-04 2015-07-15 トクデン株式会社 Superheated steam generator
RU2667833C1 (en) * 2017-06-21 2018-09-24 Георгий Севастиевич Асланов Electric steam generator
RU2736270C1 (en) * 2020-07-06 2020-11-13 Владимир Михайлович Шипилов Electric vapor superheater

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4602140A (en) Induction fluid heater
JP2007507855A5 (en)
RU2758500C1 (en) Electric heating device
RU2658658C1 (en) Electric steam generator
RU2667833C1 (en) Electric steam generator
RU2584137C2 (en) Method for applying electrothermal effect on long pipelines and induction heating system therefor
RU2407248C1 (en) Electric heating device of transformer type
RU193008U1 (en) Three section inductor
RU2584821C1 (en) Controlled electric reactor with transverse magnetisation
RU26872U1 (en) THROUGH INDUCTION TYPE LIQUID HEATER (TWO OPTIONS)
RU206564U1 (en) INDUCTION FLUID HEATER
SU1522304A1 (en) Transformer
RU2226046C2 (en) Transformer-type electric water heater
RU2109413C1 (en) Electric heater
SU757017A1 (en) Winding of toroidal magnetic field of tokamak
JP4182541B2 (en) Power generator
SU396842A1 (en) INDUCTION INSTALLATION
RU2240658C2 (en) Induction-type liquid flow heater (alternatives)
SU1314393A1 (en) Transformer for induction heating installations
JP7407438B2 (en) fluid heating device
RU2199786C2 (en) Single-phase insulation transformer for airfield light signal systems
RU1781845C (en) Three-phase induction heater of fluid medium
SU993488A1 (en) Inductor for low-temperature heating of articles by industrial frequency currents
RU2666551C1 (en) Reactor-transformer for thyristor compensator
SU1073808A1 (en) High-frequency transformer