RU66875U1

RU66875U1 - TRANSFORMER TYPE ELECTRIC WATER HEATER

Info

Publication number: RU66875U1
Application number: RU2007109829/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Матвеевич Кузьмин; Александр Владимирович Сериков; Владимир Иванович Костюченко
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Предложенный электроводонагреватель трансформаторного типа предназначен для нагрева воды быстродействующим способом. Устройство содержит трехфазный пространственный магнитопровод из электротехнической стали с уложенной на его стержнях первичной обмоткой из обмоточного провода. В качестве нагревательного элемента использована короткозамкнутая трехфазная вторичная обмотка из немагнитных электропроводящих секторов. Отличие устройства от ранее известных заключается в том, что стержневой магнитопровод имеет призматическую форму, а вторичные обмотки каждой фазы выполнены в виде труб охватывающих стержни магнинопровода и соединяющих торцевые части емкостей для нагреваемой жидкости, имеющих форму объемных секторов, разделенных между собой диэлектриком. Вся конструкция вторичной обмотки образует полую герметичную камеру, для каждой фазы, в которой циркулирует нагреваемая жидкость. Камера каждой фазы отделена диэлектриком. В каждой камере имеются патрубки для входа и выхода нагреваемой жидкости. Материал и размерные соотношения вторичной обмотки определяются требуемым уровнем температуры нагреваемой воды. Полезная модель повышает эффективность нагрева.The proposed transformer type electric heater is designed to heat water in a high-speed manner. The device contains a three-phase spatial magnetic circuit made of electrical steel with a primary winding from a winding wire laid on its rods. A short-circuited three-phase secondary winding of non-magnetic electrically conductive sectors was used as a heating element. The difference between the device and the previously known ones is that the core magnetic circuit has a prismatic shape, and the secondary windings of each phase are made in the form of tubes covering the rods of the magnitude conductor and connecting the end parts of the containers for the heated fluid, having the form of volume sectors separated by a dielectric. The entire structure of the secondary winding forms a hollow sealed chamber for each phase in which the heated fluid circulates. The chamber of each phase is separated by a dielectric. Each chamber has nozzles for entering and exiting the heated fluid. The material and size ratios of the secondary winding are determined by the required temperature level of the heated water. Utility model increases heating efficiency.

Description

Полезная модель относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий.The utility model relates to electric heaters and is intended for hot water supply of residential buildings, industrial and agricultural enterprises.

Уровень полезной модели известен из устройства, содержащего встроенный трансформатор с шихтованным сердечником, первичную обмотку, подключенную к сети, и вторичную короткозамкнутую, которая имеет произвольную форму и выполнена из ферромагнитного листового материала с электропроводящим покрытием (патент №2007895, Н05В 6/10, опубл. 15.02.94).The utility model level is known from a device containing a built-in transformer with a lined core, a primary winding connected to the network, and a short-circuited secondary, which has an arbitrary shape and is made of ferromagnetic sheet material with an electrically conductive coating (patent No. 20077895, Н05В 6/10, publ. 02/15/94).

Недостатком данного прибора является сложность изготовления вторичной обмотки, особенно ее электропроводящего покрытия, что ведет к удорожанию устройства.The disadvantage of this device is the difficulty of manufacturing a secondary winding, especially its electrically conductive coating, which leads to a rise in the cost of the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является электроводонагреватель трансформаторного типа, содержащий пространственный магнитопровод с трехфазной первичной обмоткой, стержни которого расположены в одной плоскости под углом 120° относительно друг друга, и вторичную обмотку, выполненную в виде трубок, которые накоротко замкнуты на нижних концах дисками и расположены между стержнями магнитопровода, при этом вся конструкция охвачена корпусной оболочкой создающей герметичную камеру, а каждая фаза вторичной обмотки состоит из двух прямых трубок разного диаметра и высоты, расположенных The closest in technical essence to the claimed utility model is a transformer-type electric heater containing a spatial magnetic circuit with a three-phase primary winding, the rods of which are located in one plane at an angle of 120 ° relative to each other, and a secondary winding made in the form of tubes that are short-circuited on the lower the ends of the disks and are located between the rods of the magnetic circuit, while the entire structure is covered by a housing shell creating a sealed chamber, and each phase is second The main winding consists of two straight tubes of different diameters and heights located

концетрически одна внутри другой с зазором, верхние концы трубок соединены между собой, нижний конец трубки меньшего диаметра соединен с нижним диском, а нижний конец трубки большего диаметра соединен с верхним диском (патент №2153779, опубл. 2000 г.).concentrically one inside the other with a gap, the upper ends of the tubes are connected to each other, the lower end of the tube of smaller diameter is connected to the lower disk, and the lower end of the tube of larger diameter is connected to the upper disk (patent No. 2153779, publ. 2000).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность нагрева жидкости, а так же сложность в изготовлении вторичной обмотки.A disadvantage of the known device is the low efficiency of heating the liquid, as well as the difficulty in manufacturing the secondary winding.

Заявляемая полезная модель направлена на усовершенствование электроводонагревателя повышенной электробезопасности. Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности нагрева.The inventive utility model is aimed at improving the electric heater increased electrical safety. The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the heating efficiency.

Это достигается за счет увеличения площади теплоотдачи нагревательного элемента при минимальном расходе активных материалов и минимальных габаритах.This is achieved by increasing the heat transfer area of the heating element with a minimum consumption of active materials and minimal dimensions.

Указанный технический результат достигается электроводонагревателем трансформаторного типа, содержащим пространственный трехфазный магнитопровод с уложенной на его стержнях первичной и короткозамкнутой вторичной обмотками, при этом стержневой магнитопровод имеет призматическую форму, а вторичные обмотки каждой фазы выполнены в виде труб охватывающих стержни магнинопровода и соединяющих торцевые части емкостей для нагреваемой жидкости, имеющих форму объемных секторов, разделенных между собой диэлектриком.The indicated technical result is achieved by a transformer-type electric heater containing a three-phase spatial magnetic circuit with primary and short-circuited secondary windings laid on its rods, while the rod magnetic circuit has a prismatic shape, and the secondary windings of each phase are made in the form of tubes covering the rods of the magnitude conductor and connecting the end parts of the tanks for the heated liquids in the form of volumetric sectors separated by a dielectric.

На чертеже показан электроводонагреватель трансформаторного типа на стержнях трехфазного магнитопровода 1 расположена первичная обмотка 2. The drawing shows a transformer type electric heater on the rods of a three-phase magnetic circuit 1, the primary winding 2 is located.

Нагревательным элементом служит короткозамкнутая вторичная обмотка 3. Вся конструкция вторичной обмотки образует полую герметичную камеру, в которой циркулирует нагреваемая жидкость. Каждая часть фазы отделена друг от друга диэлектриком 4. В каждой камере имеются патрубки для входа и выхода нагреваемой жидкости.A short-circuited secondary winding 3 serves as a heating element. The entire structure of the secondary winding forms a hollow sealed chamber in which the heated fluid circulates. Each part of the phase is separated from each other by dielectric 4. Each chamber has nozzles for the inlet and outlet of the heated fluid.

В качестве нагревательного элемента используется короткозамкнутая трехфазная одновитковая вторичная обмотка, состоящая из трех равных частей, разделенных диэлектриком, внутри каждой части расположен магнитопровод с первичной обмоткой. Материал и размерные соотношения вторичной обмотки определяются требуемым уровнем температуры нагреваемой воды.A short-circuited three-phase single-turn secondary winding consisting of three equal parts separated by a dielectric is used as a heating element; a magnetic circuit with a primary winding is located inside each part. 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 коротко-замкнутый 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 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 a three-phase single-coil secondary winding should not exceed 2-4 V. In addition, the use of one short-circuited coil allows the 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

на внутренней поверхности объемных секторов. Такая конструкция обеспечивает максимально возможное активное сопротивление вторичной обмотки, что необходимо для достижения заданной мощности при минимальном токе.on the inner surface of volume sectors. This design provides the maximum possible active resistance of the secondary winding, which is necessary to achieve a given power at minimum current.

Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотки к трехфазной сети по ней протекает переменный ток, создающий изменяющийся во времени магнитный поток системы устройства. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу, под действием которой в баках протекает трехфазный переменный ток. При протекании тока во вторичной обмотке выделяется тепло, передаваемое нагреваемой жидкости. Для снижения нежелательного теплового потока с наружной поверхности баков их можно покрыть теплоизоляционным материалом. Вследствие того, что площадь греющих элементов значительно увеличена, повышается эффективность нагрева воды с меньшим образованием накипи, а, значит, и более длительным сроком службы электроводонагревателя без обслуживания. Это объясняется тем, что одним из факторов, влияющих на интенсивность процесса образования накипи, является удельная поверхностная мощность, т.е. мощность на единицу греющей поверхности, а наличие диэлектрического слоя между частями обусловливает наличие электрической емкости между фазами вторичной обмотки, что приводит к компенсации индуктивного рассеивания вторичной обмотки.The device operates as follows. When the primary winding is connected to a three-phase network, an alternating current flows through it, creating a time-varying magnetic flux of the device system. This magnetic flux induces an electromotive force in the secondary winding, under the influence of which a three-phase alternating current flows in the tanks. When current flows in the secondary winding, heat is transferred to the heated fluid. To reduce unwanted heat flux from the outer surface of the tanks, they can be coated with insulating material. Due to the fact that the area of heating elements is significantly increased, the efficiency of heating water with less scale formation increases, and, therefore, a longer service life of the heater without maintenance. This is because one of the factors affecting the intensity of the scale formation process is the specific surface power, i.e. power per heating surface unit, and the presence of a dielectric layer between the parts determines the presence of an electric capacitance between the phases of the secondary winding, which leads to compensation of the inductive dissipation of the secondary winding.

Claims

A transformer-type electric heater containing a three-phase spatial magnetic circuit with primary and short-circuited secondary windings laid on its rods, characterized in that the rod magnetic circuit has a prismatic shape, and the secondary windings of each phase are made in the form of pipes covering the rods of the magnitude conductor and connecting the end parts of the containers for the heated fluid having the form of volume sectors, separated by a dielectric.