RU5312U1 - Электроплита с индукционным нагревом - Google Patents

Abstract

Электроплита с индукционным нагревом, содержащая трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику питания, и нагревающую часть, являющуюся основанием для установки надплиточной посуды и выполненную в виде части короткозамкнутой обмотки трансформатора, другая часть которой выполнена в виде полувитка, соединенного с основанием и охватывающего шихтованный магнитопровод и первичную обмотку, теплоизоляционный корпус, на котором установлено основание, отличающаяся тем, что она снабжена емкостью для жидкой среды, а указанный полувиток вторичной обмотки трансформатора выполнен в виде камеры, прилегающей к большей части внешней поверхности первичной обмотки и соединенной с емкостью, образуя контур для циркуляции жидкой среды.

Description

ЭЛЕКТРОПЛИТА С ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ

Предлагаемая полезная модель относится к электронагревательной технике и может быть использована в быту, сфере общественного питания, медицине и т.д.

Известные электроплиты с индукционным нагревом (например, заявка Японии 2148685 МКИ Н05 В6/12 патент 63300752 заявл. 30.11.88. опубл. 07.06.90.; заявка Франции 2649576 МКИ Н05 В6/12 патент 8908948 заявл. 04.08.89. опубл.П.01.91.; заявка ФРГ4040281 МКИ 1105 В6/12, В6/36 патент 4040281.9 заявл. 17.12.90. опубл. 02.07.92.) получающие распространение преимущественно в Японии и обладающие повышенной степенью безопасности пользования, основаны на применении индукционного нагрева электропроводящих (напр, чугунных) конфорок или металлической падплитной посуды за счет возникающих в них вихревых токов в результате проникновения в массу конфорки или посуды электромагнитного излучения повышенной частоты (20-30 кГц и более). Последнее создается автономными преобразователями частоты, как правило, встроенными в электроплиту, и передается нагреваемым объектам бесконтактно с помощью индукторов различных систем, в том числе:

-обеспечивающих равномерное распределение температуры на поверхности конфорки (заявка Японии 294284 МКИ Н05 В6/36 патент 63245275 заявл. 29.09.88. опубл. 05.04.90.);

М К И H05 ВЗ/68, В-6/12, 11/00

- управляемых от микрокомпьютера (заявка Японии 2114487 МКИ 1105 В6/12 патент 63268427 заявл.25.10.88. опубл. 26.04.90.) и т.д.

Общими недостатками предназначенного для работы от промышленной сети стандартной частоты (50/60 Гц) большинства электроплит с ндукционным нагревом являются:

-необходимость дополнительного конструктивного звена - преобразовательного устройства с высокочастотным выходом, которое усложняет конструкцию электроплиты;

-недостаточный КПД преобразования электроэнергии, потребляемой из сети, в полезную тепловую из-за потерь в промежуточном преобразовательном звене с высокочастотным выходом, высокого уровня теплового рассеяния системы: высокочастотный индуктор-нагреваемая конфорка (металлическая посуда), а также из-за заметной тепловой инерционности конфорки, особенно в режимах нагрева и остывания.

Известны конструкции электроплит с индукционным нагревом, в которых предлагаются меры для устранения или частичного ослабления этих недостатков, например:

-исполнение электроплиты в виде двух отдельных блоков собственно плиты и источника питания (заявка Японии 1-189888 МКИ 1105 В6/12 патент 63-13889 заявл.25.01.88. опубл.31.07.89.). Несоизмеримость стандартной частоты питающей сети (50/60 Гц) и частоты электромагнитного излучения индукторов (20-30 кГц и более) не исключают наличие преобразовательного звена в составе электроплиты с индукционным нагревом и соответственно усложнения всего устройства и дополнительных потерь энергии в преобразователе;

охлаждения системы управления и индуктора (заявка Японии 2155192 МКИ Н05 В6/12 патент 63307999 заявл. 06.12.88. опубл. 14.06.90.) не только усложняет конструкцию электроплиты, но и снижает КПД преобразования электрической энергии в полезное тепло;

-конструктивное развитие теплоотдающих свойств электроплит с индукционным нагревом (заявка Японии 278177 МКИ Н05 В6/12 патент 63229111 заявл. 13.09.88. опубл. 19.03.90., заявка Японии 251888 МКИ Н05 В6/12 патент 63203552 заявл. 16.08.88. опубл.21.02.90.) не снижает уровень потерь электроэнергии в этих устройствах и не улучшает их КПД;

-возможная утилизация энергии электромагнитного поля рассеивания путем частичной рекуперации ее в цепь питания блока управления (заявка Японии 294283 МКИ Н05 В6/12 патент 63245273 заявл.29.09.88. опубл.05.04.90.) проблему повышения энергетического КПД известныз аналогов электроплит также не решает.

Известна также примятая за прототип электромлита-(комфорка)(заявка России 50116292/07 МКИ Н05 ВЗ/68 патент 2006188 заявл.09.12.91. опубл. 15.01.94.). Электроконфорка содержит трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику питания, и нагревающую часть, являющуюся основанием для установки надконфорочиой емкости и выполненную в виде части короткозамкнутой вторичной обмотки трансформатора. Электроконфорка снабжена кольцевым теплоизоляционным корпусом, на котором установлено основание, а другая часть короткозамкнугой вторичной обмотки выполнена в виде нескольких параллельных полувитков,

заключенных в кольцевой теплоизоляционный корпус, при этом короткозамкнутая вторичная обмотка выполнена таким образом, что активное сопротивление ее полувитка меньше активного сопротивления нагревающей части.

Индукционный нагрев основания электроплиты, являющегося частью вторичного контура трансформатора, осуществляется за счет протекания по этому основанию достаточно больших индуцированных токов ,измеряемых килоамперами. Нагреваемое основание имеет существенно большее резистивнос сопротивление, чем остальные электропроводящие части вторичного контура.

В этом устойстве-прототипе отсутствует промежуточное преобразовательное звено с высокочастотным выходом что, как следствие, упрощает конструкцию электроплиты и по сравнению с аналогами повышает ее энергетический КПД.

Однако, тепловое рассеивание энергии от соединительных проводов вторичного контура в окружающее пространство несколько снижает энергетический КПД преобразования электроэнергии в полезное тепло.

Анализ приведенного уровня технических характеристик электроплит-аналогов и электроплиты-прототипа свидетельствует о целесообразности создания электроплиты с более высоким КПД преобразования электрической энергии в полезную тепловую при обеспечении высокого уровня электро- и пожаробезопасиости, малой тепловой инерционности и возможности омагничивания обрабатываемых продуктов.

Это достигается в электроплите с индукционным нагревом, содержащей трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику питания, и нагревающую часть, являющуюся основанием для установки надплиточной ёмкости и выполненную в виде части короткозамкнутой вторичной

обмотки трансформатора, а другая часть вторичной обмотки выполнена в виде полувитка, соединенного с основанием и охватывающего шихтованный магнитопровод трансформатора и его первичную обмотку;Геплоизоляционный корпус, на котором установлено основание. При этом электроплита снабжена ёмкостью для жидкой среды, а полувиток вторичной обмотки выполнен в виде камеры, прилегающей к большей части внешней поверхности первичной обмотки и соединённой с ёмкостью, образуя контур для циркуляции жидкой среды.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где приведено предлагаемое устройство.

Электроплита с индукционным нагревом содержит корпус 1 с выступом 2, на котором установлена емкость 3 для воды 4. Внутри корпуса 1 укреплён шихтованный магнитопровод 5, на среднем стежне которого с корпусной изоляцией 6 расположена первичная обмотка 7 трансформатора, подключаемая к сети переменного тока стандартной частоты.

Вторичный одновитковый контур трансформатора состоит из электропроводящего основания 8 для установки надплиточной посуды, соединительных элементов 9 и пустотелой, например П-образной камеры 10, охватывающей около 3/4 внешней поверхности первичной обмотки 7. Пустотелая электропроводящая камера 10 с помощью нижней трубки 11, двух верхних трубок 12, переходных штуцеров 13, нижнего патрубка 14 и верхнего патрубка 15 соединена с емкостью 3 для воды 4 таким образом, чтобы последняя могла заполнять внутреннюю полость П-образиой камеры 10.

Для усиления механической жесткости основания 8 предусмотрен элемент 16, выполненный из теплостойкого материала.

следующим обратом.

После заполнения ёмкости 3 водой 4 таким образом, чтобы вода заполнила полость камеры 10 и трубы 11, 12, плита с индукционным нагревом i отова к эксплутации. При подключении первичной обмотки 7 к источнику переменного напряжения промышленной частоты в шихтованном сердечнике 5 возникает переменный магнитный поток. Во вторичном одиовитковом замкнутом контуре 8-9-10-9-8 индуцируется электродвижущая сила, не превышающая 1-2 вольт. Под действием этой ЭДС в замкнутом одновитковом контуре 8-9-10-9-8 возникает достаточно большой гок, измеряемый килоамперами.

Выделямая во вторичном контуре под действием тока тепловая мощность по элементам контура распределяется пропорционально величине их электрических сопротивлений. В номинальном режиме (заданном техническими условиями основная часть тепла выделяется непосредственно в основании 8 и обеспечивает нагрев надплиточной посуды с продуктом. Остальная часть тепловой мощности выделяется в П-образной камере 10 и соединительных элементах 9 и обеспечивает нагрев воды 4, в процессе которого возникает естественная циркуляция воды в контуре 10-12-(13)-15-314-(13)-11-10 и нагрев в емкости 3.

По мере повышения температуры основания 8 в процессе разогрева до рабочей происходит перераспределение выделения тепловой мощности между основанием 8 и остальными элементами в пользу первого в связи с большей степенью увеличения электрического сопротивления основания 8.

При остывании электроплиты после выключения из-за тепловой инерционности будет сохраняться положительная разность температур между основанием 8 и камерой 10, что будет способствовать переходу

спасенного основанием 8 тепла в камеру 10 и аккумулирования его в ёмкости 3.

Технический эффект предлагаемой электроплиты с индукционным нагре вом состоит в том, что повышается КПД преобразования электрической энергии в тепловую как за счет возможности аккумулирования остаточного тепла после выключения электроплиты с помощью воды, используемой в дальнейшем человеком, так и за счет полезного использования тепловой мощности, выделяемой в замыкающих элементах вторичного контура 8-9-10-9-8 в процессе нагрева падилиточпой посуды с обрабатываемым продуктом.

При этом обеспечивается высокий уровень электро- и пожаробезопасное™, малая тепловая инерционность нагрева надплиточной посуды и возможность омагпичивапия продукта. Кроме того, повышается комфортность электроплиты за счет обеспечения одновременно с тепловой обработкой продукта нагрева воды в емкости 3, используемой, например, для мытья посуды.

Также улучшаются условия охлаждения первичной обмотки 7, которая контактирует с камерой 10, что позволяет использовать обмоточный провод для первичной обмотки с обычными недорогими изоляционными покрытиями.

Авторы:ЁлшипА.И.

. 1 si. i / ;

Казанский В.М.

/ /

Карманов Е.Д. /Цс il&

Claims (1)

1. Электроплита с индукционным нагревом, содержащая трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику питания, и нагревающую часть, являющуюся основанием для установки надплиточной посуды и выполненную в виде части короткозамкнутой обмотки трансформатора, другая часть которой выполнена в виде полувитка, соединенного с основанием и охватывающего шихтованный магнитопровод и первичную обмотку, теплоизоляционный корпус, на котором установлено основание, отличающаяся тем, что она снабжена емкостью для жидкой среды, а указанный полувиток вторичной обмотки трансформатора выполнен в виде камеры, прилегающей к большей части внешней поверхности первичной обмотки и соединенной с емкостью, образуя контур для циркуляции жидкой среды.